一种燃气轮机纯氢燃烧器试验装置系统的制作方法

本发明涉及燃气轮机燃烧器试验，更具体的是涉及燃气轮机纯氢燃烧器试验装置系统。

背景技术：

1、当前氢能在全球能源绿色低碳转型进程中扮演越来越重要的角色。全球范围正兴起“氢能经济”、“氢能社会”的发展热潮。许多传统能源企业也纷纷开展氢能产业与氢能业务的布局，将发展氢能产业作为企业转型的重要途径，一批制氢、氢储运、氢利用等重大项目陆续启动，全球氢能产业市场格局进一步扩大。作为氢能与电力互联的载体，纯氢燃气轮机的开发已成为世界主流燃机公司的共识。纯氢燃烧器的研制则是纯氢燃气轮机研发中最重要的环节，百年来国内外燃机燃烧器的研制实践证明，新燃烧器的诞生、改进与改型都离不开试验。

2、现有技术和公开文献中，尚没有燃气轮机纯氢燃烧器试验装置系统。因此，开发建立一种燃气轮机纯氢燃烧器试验装置系统，能够安全快捷地实现燃气轮机纯氢燃烧器的试验，对服务绿色低碳发展战略具有显著的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为了解决上述技术问题，本发明提供一种燃气轮机纯氢燃烧器试验装置系统。用来进行燃气轮机纯氢燃烧器的试验测试。

2、本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

3、发明提供一种燃气轮机纯氢燃烧器试验装置系统，包括主流空气系统、纯氢燃料系统以及排气系统。

4、在一个实施方式中，主流空气系统包括依次连接的空气压缩机组、空气放空调节阀组、空气进气调节阀、主流空气流量计、主流空气电加热装置以及纯氢燃烧器。

5、具体来说，空气压缩机组提供主流空气，通过空气进气调节阀调节来控制主流空气的流量。主流空气流量计用以测量主流空气流量，测量精度为±1％。主流空气电加热装置用于加热主流空气，升温速率大于2℃/s，出口温度偏差在3℃以内，最高加热温度为500℃。而后将主流空气供入纯氢燃烧器作为燃烧所需空气。

6、主流空气系统是向燃烧器提供试验所需的空气。主流空气系统由空气压缩机组作为气源，压缩机组下游设置空气放空调节阀和进气调节阀用以调节进入燃烧器的空气流量，空气调节阀组下游设置流量计，测量进入燃烧器的空气流量，空气流量计下游设置电加热装置，用以调节进入燃烧器的空气温度。

7、在一个实施方式中，空气调节阀组包括并列设置的空气放空粗调节阀和空气放空精调节阀。

8、具体来说，通过空气放空粗调节阀、空气放空精调节阀、空气进气调节阀组合调节来控制主流空气的流量。

9、在一个实施方式中，纯氢燃料系统包括氢气供气装置、氢气减压撬、氢气电加热装置、氢气关断阀、氢气压力调节阀组以及多路并联进气管道组件，多路并联进气管道组件与纯氢燃烧器连通。

10、在一个实施方式中，氢气关断阀与氢气压力调节阀组之间设置有氢气排放管道，氢气排放管道上设置有氢气排放阀。

11、在一个实施方式中，氢气供气装置包括多组氢气供气组件，各氢气供气组件均包括氢气管束车、与氢气管束车连接的氢气卸气柱，各氢气卸气柱均与氢气减压撬连接。

12、在一个实施方式中，氢气压力调节阀组包括并列设置的氢气压力粗调节阀和氢气压力精调节阀。

13、在一个实施方式中，多路并联进气管道组件包括并列设置的第一支路组件、第二支路组件以及第三支路组件；

14、第一支路组件上设置有氢气扩散支路流量计和氢气扩散支路流量调节阀；

15、第二支路组件上设置有氢气预混支路a流量计和氢气预混支路a流量调节阀；

16、第三支路组件上设置有氢气预混支路b流量计和氢气预混支路b流量调节阀。

17、具体来说，需进行试验时氢气管束车进入试验场，本方案中为3台管束车轮流卸气，卸完气的管束车可用新管束车替换。氢气管束车作为氢气燃料来源，管束车内高压氢气经氢气卸气柱和氢气减压撬后压力降到3-5mpa，然后通过氢气电加热装置来加热氢气燃料温度，最高加热温度为200℃。氢气关断阀用以通断进入纯氢燃烧器的氢气，氢气压力粗调节阀与氢气压力精调节阀组合调节各支路流量调节阀前压力。氢气扩散支路流量调节阀、氢气预混支路a流量调节阀和氢气预混支路b流量调节阀分别调节进入燃烧器各燃料支路的氢气流量，氢气扩散支路流量计、氢气预混支路a流量计和氢气预混支路b流量计分别测量燃烧器各燃料支路的氢气流量，测量精度±1％。各支路氢气供入纯氢燃烧器作为燃烧所需燃料。氢气排放阀用以在停机或事故工况时排出氢气关断阀和各支路流量控制阀(氢气扩散支路流量调节阀、氢气预混支路a流量调节阀、氢气预混支路b流量调节阀)之间的氢气。

18、纯氢燃料系统的工作原理：纯氢燃料系统是向燃烧器提供试验所需的氢气作为燃料。纯氢燃料系统由氢管束车作为氢气气源，即用即走，安全便捷。试验时氢管束车与卸气柱连接卸气，然后通过氢气减压撬将氢气压力降低至所需要求，减压撬下游设置电加热装置，用以调节氢气温度。电加热装置下游设置氢气关断阀，用于通断进入燃烧器的氢气。氢气关断阀下游设置氢气压力调节阀，调节各燃料支路流量调节阀前压力。各燃料支路分别设置流量计和流量调节阀，用以测量和调节供入各燃料支路的氢气。在氢气关断阀和氢气压力调节阀之间设置有氢气排放阀，用以在停机或事故工况时排出关断阀与各支路流量控制阀之间的氢气。

19、在一个实施方式中，排气系统包括依次连接的排气喷水减温装置、背压调节阀组和排气塔。

20、在一个实施方式中，背压调节阀组包括并列设置的背压粗调节阀和背压精调节阀。

21、具体来说，由于燃烧器燃烧后的尾气温度很高，可达1400℃左右，必须经过冷却才能排入大气。排气喷水减温装置采用喷水减温的方式，将尾气温度降至200℃以下。背压粗调节阀和背压精调节阀设置在排气喷水减温装置下游，采用一大一小组合的型式来调节燃烧器背压，用以模拟燃气轮机中的不同工况。背压调节阀后尾气排气排气塔，通过排气塔最终排入大气。

22、排气系统的作用是将燃烧器燃烧后的尾气排入大气中，并在试验过程中调节燃烧器背压用于模拟燃气轮机中的不同工况。由于燃烧器排气温度较高，因此设置减温段来降低燃烧器排气温度。在减温段下游设置有背压调节阀组，用于调节试验时燃烧器的背压。阀组下游通过管道将排气引入排气塔，经排气塔排入大气中。

23、本发明的有益效果如下：

24、1、本发明设计合理，空气压缩机组提供主流空气，通过空气进气调节阀和空气放空调节阀组合调节来控制主流空气的流量。主流空气流量计用以测量主流空气流量，测量精度为±1％。采用电加热装置调节主流空气温度，调节精度高，响应快。

25、2、纯氢燃料系统采用氢管束车作为氢气气源，即用即走，安全便捷。采用管束车的方式无需在试验场所设置氢气储罐，大大降低了试验场所非试验期间的安全风险。采用电加热装置调节氢气温度，调节精度高，响应快。采用压力调节阀组和支路流量调节阀组合的方式调节各支路氢气流量，调节精度高。

26、3、由于燃烧器燃烧后的尾气温度很高，可达1400℃左右，必须经过冷却才能排入大气。排气喷水减温装置采用喷水减温的方式，将尾气温度降至200℃以下。背压粗调节阀和背压精调节阀设置在排气喷水减温装置下游，采用一大一小组合的型式来调节燃烧器背压，用以模拟燃气轮机中的不同工况。背压调节阀后尾气引入排气塔，通过排气塔最终排入大气。