[发明专利]一种燃气轮机轴向分级单筒燃烧室

说明书

本发明公开了一种燃气轮机轴向分级单筒燃烧室，包括机匣、火焰筒、值班火焰喷嘴和一级燃料旋流喷嘴，机匣内设置有火焰筒；火焰筒包括一级燃烧筒和二级燃烧筒，值班火焰喷嘴设置在一级燃烧筒远离二级燃烧筒的一端，一级燃料旋流喷嘴设置在值班火焰喷嘴上，一级燃烧筒外壁沿设置有多个第一导流喷嘴，所述二级燃烧筒外壁设置有多排第三导流喷嘴。本发明的优点在于，实现燃料与燃烧空气的的轴向分级注入、混合与燃烧，保证一级燃烧筒内低当量比下燃烧，也同时获得二级燃烧筒的高温低氧燃烧氛围，提升整个燃烧室内的贫预混燃烧效率，避免局部高温，减少燃烧室内NOx的生成。

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，具体为一种燃气轮机轴向分级单筒燃烧室。

背景技术

随着绿色发展理念的提出，针对火力发电的环保法规和减少碳排放的需求日趋严格和迫切。与燃煤的火力发电相比，使用天然气的燃气轮机发电技术具有技术先进、热效率高、启停快、污染小、自动化程度高等特点。

燃烧室是燃气轮机中燃烧核心部件，燃料与燃烧压缩空气在其中的工况参数与燃烧组织特性直接影响到燃气轮机的工作稳定性及排放特性。为了降低燃烧室内火焰的温度峰值以降低热力NOx的生成和排放，燃气轮机燃烧技术已逐渐由扩散燃烧发展成贫预混燃烧方式，并与空气稀释、旋流燃烧、分级燃烧(头部分级)等多项燃烧技术相结合的综合体。

例如公布号为CN107525095A的中国发明专利文献公开了一种燃气轮机轴向分级单管燃烧室，将燃烧室沿轴向分为值班级和主燃级，值班级单个预混模，主燃级采用多个预混模，通过控制值班燃烧区和主燃烧区的油气比，提高油气的混合程度，提高了燃烧室燃烧的稳定性和安全性。然而，该技术方案中将主燃级的多个预混模沿燃烧室中部截面径向布置，容易导致该截面位置的燃烧室中心轴附近燃烧剧烈，局部温度过高，造成局部热力NOx的大量生成。

例如公布号为CN208920103U的中国实用新型专利文献公开了燃气轮机轴向分级燃烧室，设置了一级预混射流喷嘴组件、一级值班喷嘴组件和二级预混射流喷嘴组件，实现燃气轮机燃烧室在高出口温度、宽负荷范围条件下的稳定、低污染物排放。然而，该技术方案中将二级预混射流喷嘴组件沿轴向向下游喷射，容易导致二级预混射流喷嘴组件喷入的燃料与空气无法快速进入燃烧室的轴向中心区域，燃烧反应主要发生在二级预混射流喷嘴组件后部的贴壁区域，导致该区域温度过高，整个燃烧室内温度分布不均匀，局部高温区有热力NOx的大量生成。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何减少燃烧室内NOx的生成。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种燃气轮机轴向分级单筒燃烧室，包括机匣、火焰筒、值班火焰喷嘴和一级燃料旋流喷嘴，所述机匣内设置有火焰筒；

所述火焰筒包括一级燃烧筒和二级燃烧筒，所述一级燃烧筒与二级燃烧筒连通，所述值班火焰喷嘴贯穿机匣设置在一级燃烧筒远离二级燃烧筒的一端，所述一级燃料旋流喷嘴设置在值班火焰喷嘴上，所述一级燃烧筒直径小于二级燃烧筒直径；

所述一级燃烧筒外壁沿同一圆周方向均匀设置有多个第一导流喷嘴，每个第一导流喷嘴均与一级燃烧筒径向方向偏置设置，所述一级燃烧筒外壁沿同一圆周的径向方向均匀设置有多个第二导流喷嘴；

所述二级燃烧筒外壁设置有多排第三导流喷嘴，每排第三导流喷嘴沿二级燃烧筒外壁同一圆周方向均匀设置，每个第三导流喷嘴均与二级燃烧筒径向方向偏置设置。

本发明实现燃料与燃烧空气的的轴向分级注入、混合与燃烧，保证一级燃烧筒内低当量比下燃烧，也同时获得二级燃烧筒的高温低氧燃烧氛围，提升整个燃烧室内的贫预混燃烧效率，避免局部高温，减少燃烧室内NOx的生成。

优选地，所述机匣上还设置有进气筒。

优选地，所述一级燃烧筒直径与二级燃烧筒直径之比为0.4-0.6。