[发明专利]一种低氮排放的燃烧室及含有该燃烧室的燃气轮机

说明书

本发明涉及一种低氮排放的燃烧室及含有该燃烧室的燃气轮机，燃烧室包括上下相连的燃烧室头部、燃烧室筒体，燃烧室头部包括副燃气机构、环绕设置在副燃气机构外部的主燃气机构以及设置在副燃气机构及主燃气机构上方的空气入口，燃烧室筒体包括分别与副燃气机构、主燃气机构、空气入口相连通的内火焰筒以及环绕设置在内火焰筒外部并与空气入口相连通的外火焰筒，内火焰筒的底部设有燃烧室出口。与现有技术相比，本发明能够显著降低微型燃气轮机燃烧室的氮氧化物排放，提高燃烧效率，并实现燃烧室在40‑100％下的宽负荷低排放高效率稳定运行，且通过调节主燃气管及副燃气管内的燃气流量，能够在简单循环和带回热循环之间灵活转换，经济性好。

技术领域

本发明属于燃气轮机技术领域，涉及一种低氮排放的燃烧室及含有该燃烧室的燃气轮机。

背景技术

燃气轮机是一种旋转叶轮式热力发动机，其以连续流动的气体为工质，带动叶轮高速旋转，进而将燃料的能量转化为机械能。燃烧室作为燃气轮机的三大核心部件之一，其燃烧稳定性和低氮排放性能在额定负荷与部分负荷工况下同样重要。

目前，燃烧室的设计大多是按照额定负荷条件设计。在以电力为目标需求的大型常规供能系统中，燃气轮机在大部分时间内在额定负荷工况下运行，以发挥其最优性能。但是，当以微型燃气轮机为原动机的分布式能源系统或特种车辆在实际运行时，燃烧室并不会始终处于额定负荷工况，而燃烧室在部分负荷工况下，其排放的污染物浓度、燃烧室的燃烧效率等性能均会变差，如氮氧化物排放量增加，因而需要一种能够满足宽负荷运行的燃烧室。

此外，燃气轮机机组常常会与其他余热利用设备联用或增加回热器，以提高其热效率，使得燃烧室可能会在两种模式下运行，即简单循环(针对燃气轮机机组，不带回热器)和带回热循环。一般情况下，需要根据运行情况分别设计燃烧室，以满足不同的需求，而两种燃烧室无法交叉使用，在实际使用时，只能同时生产出两种燃烧室，大大增加了生产成本。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种灵活性好的低氮排放的燃烧室及含有该燃烧室的燃气轮机。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种低氮排放的燃烧室，该燃烧室包括上下相连的燃烧室头部、燃烧室筒体，所述的燃烧室头部包括副燃气机构、环绕设置在副燃气机构外部的主燃气机构以及设置在副燃气机构及主燃气机构上方的空气入口，所述的燃烧室筒体包括分别与副燃气机构、主燃气机构、空气入口相连通的内火焰筒以及环绕设置在内火焰筒外部并与空气入口相连通的外火焰筒，所述的内火焰筒的底部设有燃烧室出口，燃气分别经副燃气机构、主燃气机构进入内火焰筒内部，并与由空气入口进入的空气混合后燃烧，最后经燃烧室出口排出。

所述的燃气包括但不限于天然气，沼气、合成气等气体燃料均可适用于本发明。

作为优选的技术方案，所述的内火焰筒与外火焰筒同轴设置。内火焰筒的上部为主燃烧区。

所述的副燃气机构包括副燃气管以及与副燃气管相连通的中心体，该中心体的内部设有副燃气腔，侧壁上开设有多个副燃气喷射孔，所述的副燃气腔通过副燃气喷射孔与内火焰筒相连通。副燃气管内的燃气进入副燃气腔后，经副燃气喷射孔喷入内火焰筒。

作为优选的技术方案，多个副燃气喷射孔沿周向均匀开设在中心体侧壁的底部。

所述的主燃气机构包括环绕设置在中心体外部的环形管以及与环形管相连通的主燃气管，所述的环形管的内部设有主燃气腔，内壁上开设有多个内主燃气喷射孔，外壁上开设有多个外主燃气喷射孔，所述的主燃气腔分别通过内主燃气喷射孔、外主燃气喷射孔与内火焰筒相连通。主燃气管内的燃气进入主燃气腔后，分别经内主燃气喷射孔、外主燃气喷射孔喷入内火焰筒。内主燃气喷射孔及外主燃气喷射孔的孔径为1-2mm，能够使燃气分别向环形管内侧及外侧喷出。