[发明专利]一种轴向进气的地面燃气轮机单管燃烧室

说明书

本发明公开了一种轴向进气的地面燃气轮机单管燃烧室，包括燃烧室进气管道，机匣，燃烧室出口段，机匣上端连接有燃烧室进气管道，下端连接有燃烧室出口段，燃烧室出口段上安装有火焰筒；火焰筒通过天然气进口管道与燃烧室进气管道连接；火焰筒头部顶端安装有天然气烧嘴，以及套在天然气烧嘴上的一级旋流器组件、二级旋流器组件；在在天然气烧嘴上设置多个天然气喷孔；火焰筒中段上侧安装有主燃孔，主燃孔的上端设置有点火器安装组件；火焰筒中段下侧安装有掺混孔；本发明还公开了旋流器组件的内部结构；本发明的燃烧室能够有利于燃料和空气的快速均匀混合，并且火焰筒头部形成稳定的回流区，并且提高了燃烧室整体的使用寿命。

技术领域

本发明属于地面燃气轮机领域，具体涉及一种轴向进气的地面燃气轮机单管燃烧室。

背景技术

近十年来，地面燃气轮机的使用价值以及应用前景已经被国内外的学者充分证明。并且随着能源消耗的日益增加，分布式电源也逐渐得到了重视。分布式供电有不需要远距离输配电设备，能够就近利用能源，按照用户要求方便实现热、电、冷三联产并且具备能够满足特殊应用环境的动力和用电需求的优点。地面燃气轮机是将燃料的化学能转变为电能的最为快速、稳定和方便的具有高功率密度的能量转换装置之一。地面燃气轮机所使用的燃料可以是气体燃料或者液体燃料，其中气体燃料以天然气为多，液体燃料包括柴油和重油等。地面燃气轮机技术的发展与应用受到航空燃机技术和理论的发展、地面燃机自身技术的发展、相关学科技术的发展以及市场需求的激励。

目前国内对地面燃气轮机燃烧室的研究，主要参考国外较为成熟的技术，其中所使用的燃料多数为气体燃料。气体燃料不同于液体和固体燃料，燃烧过程包含三个阶段：（1）燃料与空气混合、（2）混合气体加热着火、（3）完成燃烧化学反应。燃气轮机燃烧室大多采用扩散式燃烧，混合后的可燃气体是靠外部点火源点燃，为了防止脱火、熄火，除了应是气体的喷出速度和火焰传播速度相适应外，还应该采取措施构成强有力的点火源，靠自身产生的热量实现连续稳定的燃烧。为了提高地面燃气轮机的整体性能，其燃烧室一般采用高温合金材料，采用多级旋流的方式形成回流区稳定火焰，结合主燃孔和掺混孔形成较为均匀的出口温度场，采用合理的冷却方式冷却火焰筒壁面，从而保证火焰筒的寿命。对于地面燃气轮机，大多采用回流环形和折流形式的燃烧室，尺寸相对于航空燃气轮机燃烧室来讲较长，具有对压气机出口流场不敏感和出口温度较为均匀等优点，且不用过分考虑燃烧室的复杂结构和重量。但是回流式燃烧室存在着火焰筒冷却面积大、转弯附加压力损失和不对称流动等缺点。尤其以天然气为燃料的地面燃气轮机，由于不同地区的天然气的甲烷等含量不尽相同，这就导致了燃料的热值等参数有一定的变化，这就要求其燃烧室应该具有一定宽度的燃料热值适应性。在地面燃气轮机燃烧室的设计过程中应该充分考虑上述特点进行设计，发挥其长处，克服其短处。因此，设计一种能够提高燃烧室整体的使用寿命，同时实现天然气与空气气流之间的快速均匀掺混，并且火焰筒头部形成稳定的回流区，有利于燃烧室火焰稳定的燃烧室一直是本领域技术人员待解决的技术难题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种轴向进气的地面燃气轮机单管燃烧室，能够有利于燃料和空气的快速均匀混合，并且火焰筒头部利用旋流器形成稳定的回流区，有利于燃烧室火焰稳定并且提高了燃烧室整体的使用寿命。