[发明专利]一种可视化燃气轮机燃烧室实验系统

说明书

本发明公开了一种可视化燃气轮机燃烧室实验系统，包括压缩空气供给装置、天然气供给装置、燃气轮机燃烧室实验装置以及TDLAS测量设备。本发明采用TDLAS设备测量燃烧室温度、组分以及压力等参数，实现火焰筒流场参数实时可视化；采用利用空气和天然气逆流式进气结构冷却火焰筒壁面，确保燃烧室实验件不被天然气和空气燃烧产生的高温燃气烧损。

技术领域

本发明属于燃气轮机技术领域，尤其涉及一种可视化燃气轮机燃烧室实验系统。

背景技术

燃气轮机燃烧室燃烧实验的主要任务是通过有效的方法获得燃烧室压力、温度、污染物排放以及火焰面等燃烧室流场特性参数与燃烧室进气参数之间的定性、定量关系，为燃烧稳定性、污染物排放控制、燃烧室部件的结构优化等提供帮助。

为准确获取燃气轮机燃烧室的流场特性参数，实现燃气轮机燃烧室流场参数变化可视化，首先实验所采用的测量设备可在不干扰燃气轮机燃烧室流场结构的前提下，准确获取燃烧室温度、压力、组分等流场特性参数，实现燃烧室流场特性参数可视化。其次，需要保证燃气轮机燃烧室实验装置，尤其是燃烧室本身可长期在天然气和空气燃烧产生的高温燃气环境下正常工作。

基于可调谐半导体激光吸收光谱技术(Tunable Diode Laser AbsorptionSpectroscopy，TDLAS)的TDLAS设备可在不接触高温燃气、不干扰燃烧室流场结构的情况下，测量燃烧室温度、组分以及压力等参数，实现燃烧室流场参数实时可视化；采用逆流冷却可有效冷却燃烧室实验件，确保燃烧室实验件可长期工作在天然气和空气燃烧产生的高温燃气环境下。

发明内容

为准确获取燃气轮机燃烧室的流场特性参数，实现燃气轮机燃烧室流场特性参数可视化，本发明提供了一种可视化燃气轮机燃烧室实验系统，该系统采用TDLAS设备测量燃烧室温度、组分以及压力等参数，实现燃烧室流场参数实时可视化；采用逆流式进气结构与水冷结构结合的方式冷却燃烧室壁面，确保燃烧室实验件不被天然气和空气燃烧产生的高温燃气烧损。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种可视化燃气轮机燃烧室实验系统，包括压缩空气供给装置、天然气供给装置、燃气轮机燃烧室实验装置以及TDLAS测量设备；

压缩空气供给装置由空气压缩机、减压阀、空气质量流量控制仪组成，空气压缩机输出的压缩空气经空气减压阀调整至实验需求的压力、经空气质量流量控制仪设定、调整至实验需求的空气供给流量，并经空气管道输送至燃气轮机燃烧室实验装置；

天然气供给装置由天然气瓶组和天然气减压阀、天然气质量流量控制仪组成；天然气气瓶组提供的天然气经天然气减压阀调整至实验需求的天然气供给压力、经天然气质量流量控制仪设定、调整至实验需求的天然气供给流量，并经天然气管道输送至燃气轮机燃烧室实验装置；

燃气轮机燃烧室实验装置包括燃气轮机旋流喷嘴和双层火焰筒，双层火焰筒上布置有压缩空气集气腔、压缩空气排气腔、天然气集气腔和天然气排气腔，以及压缩空气冷却通道和天然气冷却通道连通；压缩空气供给装置和天然气供给装置向燃气轮机燃烧室实验装置用于提供符合实验进气要求的天然气和压缩空气；

压缩空气先进入双层火焰筒上的压缩空气集气腔整流，经压缩空气冷却通道逆流向上冷却双层火焰筒，再进入燃气轮机旋流喷嘴；天然气先进入双层火焰筒上的天然气集气腔整流，再经天然气冷却通道逆流向上冷却双层火焰筒，再进入燃气轮机旋流喷嘴；进入燃气轮机旋流喷嘴的天然气和压缩空气经燃气轮机旋流喷嘴整流形成回流区，并在双层火焰筒内混合、燃烧形成高温燃气，排入大气环境；