[发明专利]一种液氨高温气化裂解的火焰筒

说明书

本发明公开了一种液氨高温气化裂解的火焰筒，属于燃气轮机技术领域，该火焰筒包括：液态氨环形管、气态氨环形管、燃气集气腔以及火焰筒。其中火焰筒包括：火焰筒内壁、火焰筒外壁、火焰筒腔体以及冷却孔导管。液态氨环形管中的液态燃料通过导管进入火焰筒腔体，与火焰筒内壁和冷却气导管换热，高温气化裂解后的气体通过火焰筒前端连接管进入气态氨环形管，最后经中心导管和喷嘴进入燃烧室内进行燃烧。根据本发明技术方案，能够解决液态氨燃料引火困难，燃烧不充分以及火焰不稳定的问题；采用液态氨能有效减小燃料的存储空间，解决气态氨燃料运输和存储比较困难的问题。同时，本发明可以增强冷却气换热，降低火焰筒壁面温度。

技术领域

本发明属于重型燃气轮机技术领域，具体涉及一种液氨高温气化裂解的火焰筒。

背景技术

随着社会的发展、人们环保意识的提高及全球的能源短缺、温室效应、环境污染，越来越多人认识到寻找新型能源燃料替代化石燃料的必要性。NH₃作为世界上产量最多的无机化合物之一，被认为是可用于发动机的理想绿色燃料，氨作为零碳燃料潜力巨大。传统重型燃气轮机采用天然气作为燃料会污染环境，为了降低排放、实现零碳的目标，人们开始采用氨气作为燃料。

相比于液氢，液氨更易储存和运输，且功率密度高于液氢。因此，氨成为了当前备受业界关注和亟待开发的新燃料。气态氨燃料燃烧效果好且燃烧比较稳定，但是气态氨的储存比较困难，需要容积较大。根据氨的液化特性，氨在常压下便可轻易地冷却液化，或在环境温度下加至较低的压力也可液化。因此，陆路储存和运输多以液态形式进行，并采用钢瓶、管道和储罐等媒介。液氨运输方便且成本低。再者，液氨的储能较高。相比于液氢，同样体积的液氨储能约高40％，且更易储存和运输，是氢理想的载体。但是液态氨的汽化潜热较大，液态燃料燃烧性能较差，燃烧不稳定。液氨变为气态的氨气时要大量吸热，易造成人员冻伤所以设计一种将储存的液态氨转化为气态氨并燃烧的燃烧室结构很有应用价值。

发明内容

本发明提出了一种液氨高温气化裂解的火焰筒，以解决上述背景中提出的上述问题。

根据本发明一方面，提供了一种液氨高温气化裂解的火焰筒，包括：液态氨环形管，位于燃烧室下游位置；液态氨导管，连接液态氨环形管和火焰筒腔体；冷却气导管，贯穿于火焰筒内壁面和火焰筒外璧面；燃气管路，连接火焰筒腔体，和燃气环形管连接；燃气环形管，位于燃烧室上游位置；火焰筒腔体，位于火焰筒外壁和火焰筒内壁之间的区域；燃气集气腔，位于燃气环形管中心，用于连接燃气环形管和喷嘴；旋流器，位于燃气集气腔和燃烧室之间；以及喷嘴，位于旋流器中心。

进一步地，所述液态氨导管，由8根沿周向均匀分布的导管组成，连接液态氨环形管和火焰筒腔体，用于将液态氨环形管中的液态氨燃料输送进入火焰筒腔体。

进一步地，所述火焰筒腔体，由火焰筒内壁和火焰筒外璧组成，火焰筒外壁和火焰筒内壁上的冷却孔由冷却气导管连接，液态氨燃料输送进入火焰筒腔体后向上游方向流动；液态氨与火焰筒内壁和冷却气导管换热。

进一步地，所述燃气管路，连接火焰筒腔体和燃气环形管，用于将火焰筒腔体中的气态氨和裂解产物输送到燃气环形管内。

进一步地，所述燃气集气腔位于燃气环形管中心与喷嘴连接，其头部空间具有稳压作用，用于将燃气环形管中的气态氨和裂解气聚集后经喷嘴送入燃烧室进行燃烧。

本发明的实施例，提供了一种液氨高温气化裂解的火焰筒，可应用于多种船舶、发电等领域的低排放燃气轮机燃烧室实验。根据本发明技术方案所提供的一种液氨高温气化裂解的火焰筒设计，该结构有效解决了液态氨燃料引火困难，燃烧不充分以及火焰不稳定问题，解决了气态氨燃料运输和存储存储空间较大的问题，同时有效降低了火焰筒壁面温度，减小了冷却气量，提高了燃烧室燃烧性能。

附图说明