一种燃气轮机燃烧室的制作方法

本发明涉及燃气轮机，特别涉及一种燃气轮机燃烧室。

背景技术：

1、燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是典型的高新技术密集型产品，燃气轮机的三大部件为燃烧室、压气机和涡轮，燃气轮机的燃烧室性能会直接影响燃气轮机的总体性能，且燃气轮机燃烧产物中含有nox(氮氧化物)，nox主要包含no和no2，这些气体一部分会影响人体的健康，另一部分则会破坏臭氧形成臭氧空洞，因此如何提升燃烧效率，降低有害气体的产生成为燃气轮机所要解决的问题；

2、而燃气轮机为解决上述的问题，采用天然气与空气预混的方式，以使得天然气能够燃烧的更加充分，但若想要解决co2排放的问题，那便需要燃用含氢的无碳燃料，但现有的燃气轮机燃气燃烧室是针对天然气设计的，燃气轮机燃气燃烧室无法在燃料掺混高比例氢气时也适用，当在燃用高活性的氢气时，会造成回火、nox排放过高、燃烧震荡，增加了安全隐患。

技术实现思路

1、本发明提供了一种燃气轮机燃烧室，用于匹配双燃料燃烧，以提升燃烧效率，并且提高燃气轮机使用的安全性。

2、为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供一种燃气轮机燃烧室，包括机匣本体、燃烧器组件和火焰筒组件；

4、所述燃烧器组件设置于所述机匣本体的内部，并与所述火焰筒组件连接，所述火焰筒组件远离所述燃烧器组件的一端部分探出所述机匣本体；

5、所述燃烧器组件靠近所述火焰筒组件的一端形成有三级燃烧管路，其中所述三级燃烧管路包括氢气燃料管、主燃级燃料管、值班燃料管，所述氢气燃料管、所述主燃级燃料管和所述值班燃料管延伸至所述火焰筒组件中的燃烧室内部，所述氢气燃料管环形设置于所述主燃级燃料管和所述值班燃料管的外侧，所述氢气燃料管深入所述燃烧室内部的一端设置有多个燃料喷嘴，且多个所述燃料喷嘴沿所述燃烧器组件的轴线环形分布。

6、本申请中的燃烧器组件在燃烧时，燃料采用三个不同的燃烧通道进行燃烧，同时三个燃料管中还设置有天然气与氢气两种燃料，这些燃料在燃烧时，氢气通过多个燃料喷嘴进行燃烧，而多个燃料喷嘴沿周向布置，这种设计使得燃料喷嘴在周向上均匀分布体积较小的火焰，降低nox排放，同时保证燃烧室出口的温度分布均匀，而主燃烧管、值班燃烧管则只供入天然气或低比例混氢的天然气，当氢气燃料流量增加时，原天然气燃烧器不会受到影响，多余的氢气在氢气燃烧喷嘴喷出，以补燃的方式进行工作，在上述的燃烧过程中，氢气和天然气在流量控制和燃烧火焰位置上是两路互不影响，不会因为氢气燃料流量相比天然气增加时造成燃烧设备适用性出现问题造成回火等问题，提高了燃气轮机使用的安全性。

7、此外，氢气级的燃料喷嘴周向布置在天然气级外径处，且采用贫燃半扩散注入方式(ldi)，喷射位置位于火焰筒的角回流区，在燃烧室中低负荷运行时能够增加燃烧室操控性，在温度较低的角回流区进行补燃，降低co排放增加燃烧效率。

8、在一些实施例中，所述燃烧器组件还包括主级径向旋流器、轴向旋流器，所述主燃级燃料管的出料口与所述主级径向旋流器连通，所述主级径向旋流器上开设有多个旋流器燃料孔，所述值班燃料管贯穿所述主级径向旋流器设置，且所述值班燃料管上开设有多个值班燃料口，所述轴向旋流器设置于所述值班燃料管探出所述主级径向旋流器部分的外侧壁上，所述轴向旋流器与所述主级径向旋流器的外侧壁形成的间隙用于排放多个所述旋流器燃料孔内部的气体。

9、在一些实施例中，所述火焰筒组件包括火焰筒本体、安装板、前锥面板，所述火焰筒本体内部形成有用于燃烧的燃烧室，所述前锥面板设置于所述火焰筒本体靠近所述主级径向旋流器的一端，且所述前锥面板的开口方向背离所述主级径向旋流器，所述前锥面板上设置有用于与所述燃料喷嘴对应的空气套管，所述空气套管与所述燃料喷嘴一一对应，所述安装板安装于火焰筒本体，并包覆于所述前锥面板的外侧，所述安装板与所述机匣本体固定连接，所述安装板上开设有多个进气孔，所述火焰筒本体开设有多个气膜孔与多个掺混孔，且多个所述气膜孔与多个所述掺混孔不干涉。

10、在一些实施例中，所述主级径向旋流器还包括外壁面，所述轴向旋流器与所述外壁面形成有第一台阶，所述第一台阶上开设有多个空气冷却孔。

11、在一些实施例中，所述空气套管与所述前锥面板的连接处为第二台阶，所述第二台阶的开口朝向所述火焰筒本体，所述前锥面板朝向所述火焰筒本体的一侧，且靠近所述安装板的一端形成有第三台阶，所述空气套管设置于所述第二台阶与所述第三台阶之间。

12、在一些实施例中，所述外壁面内部开设有过气通道，且所述过气通道在所述主级径向旋流器朝向所述机匣本体的一侧形成有多个出气口，每个所述出气口均与所述燃料喷嘴连通，所述过气通道与所述氢气燃料管连通。

13、在一些实施例中，所述燃料喷嘴具有朝向所述火焰筒本体的燃烧端，所述燃烧端为开口朝向所述氢气燃料管的锥形端，或者，所述燃烧端为开口朝向所述火焰筒本体的锥形端。

14、在一些实施例中，所述燃料喷嘴上还开设有多个喷孔，其中多个喷孔沿所述燃料喷嘴的轴线环形分布。

15、在一些实施例中，多个所述燃料喷嘴中每相邻两个燃料喷嘴之间的距离为l，所述空气套筒的直径为d，所述l与所述d之间的关系满足：l＞2.5d。

16、在一些实施例中，所述燃料喷嘴插入所述空气套筒的部分处设置有轴向分旋流器；

17、或者，所述燃料喷嘴插入所述空气套筒的部分处设置有节流板。

技术特征：

1.一种燃气轮机燃烧室，其特征在于，包括：机匣本体、燃烧器组件和火焰筒组件；

2.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧室，其特征在于，所述燃烧器组件还包括主级径向旋流器、轴向旋流器，所述主燃级燃料管的出料口与所述主级径向旋流器连通，所述主级径向旋流器上开设有多个旋流器燃料孔，所述值班燃料管贯穿所述主级径向旋流器设置，且所述值班燃料管上开设有多个值班燃料口，所述轴向旋流器设置于所述值班燃料管探出所述主级径向旋流器部分的外侧壁上，所述轴向旋流器与所述主级径向旋流器的外侧壁形成的间隙用于排放多个所述旋流器燃料孔内部的气体。

3.根据权利要求2所述的燃气轮机燃烧室，其特征在于，所述火焰筒组件包括火焰筒本体、安装板、前锥面板，所述火焰筒本体内部形成有用于燃烧的燃烧室，所述前锥面板设置于所述火焰筒本体靠近所述主级径向旋流器的一端，且所述前锥面板的开口方向背离所述主级径向旋流器，所述前锥面板上设置有用于与所述燃料喷嘴对应的空气套管，所述空气套管与所述燃料喷嘴一一对应，所述安装板安装于火焰筒本体，并包覆于所述前锥面板的外侧，所述安装板与所述机匣本体固定连接，所述安装板上开设有多个进气孔，所述火焰筒本体开设有多个气膜孔与多个掺混孔，且多个所述气膜孔与多个所述掺混孔不干涉。

4.根据权利要求2所述的燃气轮机燃烧室，其特征在于，所述主级径向旋流器还包括外壁面，所述轴向旋流器与所述外壁面形成有第一台阶，所述第一台阶上开设有多个空气冷却孔。

5.根据权利要求3所述的燃气轮机燃烧室，其特征在于，所述空气套管与所述前锥面板的连接处为第二台阶，所述第二台阶的开口朝向所述火焰筒本体，所述前锥面板朝向所述火焰筒本体的一侧，且靠近所述安装板的一端形成有第三台阶，所述空气套管设置于所述第二台阶与所述第三台阶之间。

6.根据权利要求4所述的燃气轮机燃烧室，其特征在于，所述外壁面内部开设有过气通道，且所述过气通道在所述主级径向旋流器朝向所述机匣本体的一侧形成有多个出气口，每个所述出气口均与所述燃料喷嘴连通，所述过气通道与所述氢气燃料管连通。

7.根据权利要求2所述的燃气轮机燃烧室，其特征在于，所述燃料喷嘴具有朝向所述火焰筒本体的燃烧端，所述燃烧端为开口朝向所述氢气燃料管的锥形端，或者，所述燃烧端为开口朝向所述火焰筒本体的锥形端。

8.根据权利要求7所述的燃气轮机燃烧室，其特征在于，所述燃料喷嘴上还开设有多个喷孔，其中多个喷孔沿所述燃料喷嘴的轴线环形分布。

9.根据权利要求3所述的燃气轮机燃烧室，其特征在于，多个所述燃料喷嘴中每相邻两个燃料喷嘴之间的距离为l，所述空气套筒的直径为d，所述l与所述d之间的关系满足：l＞2.5d。

10.根据权利要求9所述的燃气轮机燃烧室，其特征在于，所述燃料喷嘴插入所述空气套筒的部分处设置有轴向分旋流器；

技术总结
本发明涉及燃气轮机技术领域，特别涉及一种燃气轮机燃烧室，包括：机匣本体、燃烧器组件和火焰筒组件，所述燃烧器组件靠近所述火焰筒组件的一端形成有三级燃烧管路，其中所述三级燃烧管路包括氢气燃料管、主燃级燃料管、值班燃料管，所述氢气燃料管、所述主燃级燃料管和所述值班燃料管延伸至所述火焰筒组件中的燃烧室内部，所述氢气燃料管环形设置于所述主燃级燃料管和所述值班燃料管的外侧，所述氢气燃料管深入所述燃烧室内部的一端设置有多个燃料喷嘴，且多个所述燃料喷嘴沿所述燃烧器组件的轴线环形分布，在上述的燃烧过程中，氢气和天然气在流量控制和燃烧火焰位置上是两路互不影响，提高了燃气轮机使用的安全性。

技术研发人员：李耀强,钟猷兰,张洪,王威威,刘德玉,彭瑶,刘亮
受保护的技术使用者：新奥能源动力科技（上海）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19