[发明专利]一种多层孔板式预混燃气轮机燃烧器

说明书

本发明提出了一种多层孔板式预混燃气轮机燃烧器，属于燃气轮机燃烧领域。解决了现有的预混燃烧器存在的燃料、空气分配不均匀，燃料和空气在预混腔内预混效果差的问题。本发明采用空气分配板和空气注入管分割引导来流空气，燃料导流板分割引导燃料，将空气和燃料共同引导至预混板内预混腔，位于预混板内预混腔内的燃料和空气混合物被引导至预混管束，进一步加强混合后喷出。通过上述的燃料和空气分配方案，可以实现空气和燃料的均匀预混，避免燃烧过程中的局部高温区，从而实现低NOx排放。

技术领域

本发明属于燃气轮机燃烧领域，特别是涉及一种多层孔板式预混燃气轮机燃烧器。

背景技术

近年来由于全球经济的迅速发展，各个国家对能源的需求也与日俱增，燃气轮机具有占地面积小、运行效率高、污染物排放低等优点，因而受到了广泛的关注。在以扩散燃烧的方式组织火焰的燃气轮机中，燃料与空气在火焰锋面处以化学恰当比的条件进行燃烧，因此在主燃区存在局部高温区，在局部高温区内会生成热力型NOx，从而导致尾气含有较高浓度的NOx。而预混燃烧可以实现尽可能接近贫燃极限的贫预混燃烧，使得混合物在燃烧腔内以较低的温度均匀燃烧，避免局部高温区，从而降低NOx的排放。在以GE公司、三菱公司等为代表的商用燃机公司在地面重型燃气轮机设计中，越来越多采用预混燃烧的方式组织火焰。GE公司的DLN燃烧技术从1.0发展到2.6+的过程中，以全预混的燃烧模式取代了值班级扩散燃烧模式，并改进了旋流预混喷嘴。

燃烧腔是燃气轮机的核心设备，燃料在燃烧腔中的燃烧过程，直接影响到燃气轮机的运行效率、运行稳定性、污染物排放等问题。燃烧器是燃烧腔内的主体设备，燃烧器的设计会直接关系到燃烧过程的好坏。传统的燃气轮机的单一燃烧器主体主要包含燃料管道和较少(通常是个位数)的燃料喷嘴，燃料通过燃料喷嘴喷出，在周围气体环境中扩散燃烧。在此基础上，已有对该类喷嘴的改进(喷嘴数量一般不变)，加入空气管路，同时对喷嘴进行改进，使得空气和燃料以旋流预混的方式喷出进行燃烧。这样的旋流预混喷嘴存在预混效果差、易发生回火等问题。因此，将燃料和空气流进行分割和再分配，形成小股的空气和燃料，并在一定的预混腔内进行预混合，并通过成百上千的喷孔喷出，实现了较好的预混效果，进一步降低了NOx的排放。

在预混燃烧器中，存在如何将大股的空气和燃料均匀的分割为相对均匀的小股空气和燃料，并均匀再分配到预混腔内，并在预混腔内实现较好的预混合效果的问题。因此有必要设计预混燃烧器的燃料和空气的切割和再分配结构，以及对应的预混腔结构，以实现预混技术预期的预混效果的同时，使燃烧腔都能获得良好的燃烧效果，从而使整个燃烧腔能够满足高效低污染燃烧技术的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种多层孔板式预混燃气轮机燃烧器，以解决现有的预混燃烧器存在的燃料、空气分配不均匀，燃料和空气在预混腔内预混效果差的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种多层孔板式预混燃气轮机燃烧器，包括一级燃料管、端盖、二级燃料管、火焰筒、机匣、空气分配板、空气注入管、燃气导流板、预混板、预混管束、端板、二级燃料腔、分隔辐板和一级燃料腔，

所述端盖上设置有若干一级燃料管，所述一级燃料管用于将燃料输运至一级燃料腔，所述二级燃料管将燃料从一级燃料腔输运至由空气分配板和燃气导流板所围成限定的位于空气注入管外侧的二级燃料腔内，所述一级燃料腔后连接有机匣和火焰筒，所述机匣内安装有火焰筒，所述机匣与火焰筒围成的环腔流过空气，所述火焰筒上设置有开孔段和非开孔段，所述开孔段用于引导空气至由端盖后板、火焰筒开孔段和空气分配板所围成限定的位于二级燃料管外侧的空气腔，所述非开孔段内设置有预混区和燃烧区域，所述火焰筒内设置有分隔辐板，所述分隔辐板的每个预混扇区内固定有预混组件。

更进一步的，所述端盖包括端盖前板、六辐环板和端盖后板，其内部限定围成一级燃料腔，所述端盖前板设置有对应一级燃料管的开孔，所述端盖后板设置有对应于二级燃料管的开孔，六辐环板内部由辐片将内部空间划分为六个一级燃料腔，中心预留中心管。