[发明专利]径向分级燃烧室、燃气轮机发电系统和燃烧调控的方法

说明书

本发明公开了一种径向分级燃烧室、燃气轮机发电系统和燃烧调控的方法，属于燃气轮机燃烧技术领域；该径向分级燃烧室，包括外围壁组件、内围壁组件、多个微混合燃烧器和进气端构件；外围壁组件和内围壁组件为同心布置的环形围壁结构，外围壁组件和内围壁组件之间围合形成环形工作空间；微混合燃烧器沿环形工作空间周向分布排列，沿环形工作空间的径向燃烧区分为多个子燃烧区；进气端构件与分流区连通，被配置为向分流区通入空气；微混合燃烧器被配置为通入燃料、并将燃料和源自于分流区内的至少部分空气进行混合形成预混气体后分别向多个子燃烧区喷射预混气体；利用本发明的燃烧室，在满足氮氧化物排放的基础上可解决燃烧室容易熄火的问题。

技术领域

本发明属于燃气轮机燃烧技术领域，具体涉及一种径向分级燃烧室、燃气轮机发电系统和燃烧调控的方法。

背景技术

航改燃气轮机广泛应用于分布式发电、船舶推进、气体压缩以及海洋平台发电等场合。在燃气轮机设计中，需要考虑氮氧化物的排放问题。

相关技术中，为了降低氮氧化物的排放，往往采用贫预混燃烧来控制火焰温度，但贫预混燃烧接近熄火边界，燃烧稳定性差，非常容易熄火。因此，在燃气轮机设计中，在满足氮氧化物排放的基础上亟待解决容易熄火的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种径向分级燃烧室、燃气轮机发电系统和燃烧调控的方法，以至少部分解决上述技术问题。

本发明的一方面提供了一种径向分级燃烧室，包括外围壁组件、内围壁组件、多个微混合燃烧器和进气端构件。

其中，外围壁组件和内围壁组件为同心布置的环形围壁结构，外围壁组件和内围壁组件之间围合形成环形工作空间。

多个微混合燃烧器设置于外围壁组件和内围壁组件之间，多个微混合燃烧器沿环形工作空间周向分布排列，多个微混合燃烧器将环形工作空间分隔为分流区和燃烧区，其中，沿环形工作空间的径向，燃烧区分为多个子燃烧区。

进气端构件与分流区连通，被配置为向分流区通入空气，以便分流区内的至少部分空气进入微混合燃烧器。

其中，微混合燃烧器被配置为通入燃料、并将燃料和源自于分流区内的至少部分空气进行混合形成预混气体后，分别向多个子燃烧区喷射预混气体。

根据本发明的实施例，其中，子燃烧区包括沿环形工作空间的径向依次分布的第一燃烧区、第二燃烧区和第三燃烧区，其中，每个微混合燃烧器包括多个单元微混合喷嘴和燃烧器壳体。

多个单元微混合喷嘴包括沿环形工作空间径向依次排列的第一喷嘴组、第二喷嘴组和第三喷嘴组，其中第一喷嘴组位于第一燃烧区，第二喷嘴组位于第二燃烧区，第三喷嘴组位于第三燃烧区。

燃烧器壳体内设有多个燃料腔室，燃料腔室被配置为通入燃料，多个燃料腔室包括第一燃料腔室、第二燃料腔室和第三燃料腔室，第一燃料腔室、第二燃料腔室和第三燃料腔室，分别与第一喷嘴组、第二喷嘴组和第三喷嘴组连通。

根据本发明的实施例，其中，第一燃料腔室、第二燃料腔室和第三燃料腔室沿环形工作空间径向依次排列。

根据本发明的实施例，其中，燃烧器壳体内还设有与第一燃料腔室连通的第一燃料流动腔道、与第二燃料腔室连通的第二燃料流动腔道、与第三燃料腔室连通的第三燃料流动腔道，第一燃料流动腔道、第二燃料流动腔道、第三燃料流动腔道被配置为分别向三个燃料腔室通入燃料。

根据本发明的实施例，其中，每个单元微混合喷嘴包括喷嘴壳体，其中喷嘴壳体围合形成预混合腔室，预混合腔室的入口端与燃料腔室连通，预混合腔室的出口端与燃烧区连通，喷嘴壳体中设有空气进气孔，空气进气孔与分流区连通。

根据本发明的实施例，其中，每个单元微混合喷嘴的入口端设有燃料进气腔，燃料进气腔与燃料腔室连通，燃料进气腔通过至少一个燃料喷射孔与预混合腔室连通。