CN101726005B - 三重漩涡燃气轮机燃烧室 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用各种燃料例如煤气，二甲醚，和在燃气轮机中的铁制品中产生的废气的三重漩涡燃气轮机燃烧室，该三重漩涡燃气轮机燃烧室同时或分别燃烧三种不同的燃料和各种如LCV气体和HCV气体的燃料以便改善燃料的灵活性。三级旋流器的第二旋流器中产生的漩涡反向喷射出来，以增加燃料-空气混合物的混合度和湍流强度，从而提高燃烧效率，减少有害排放气体和减少震动。

Description

三重漩涡燃气轮机燃烧室

对相关申请的交叉引用

本申请要求2008年10月31日提交的专利申请号为10-20088-0107771的韩国专利申请的优先权，为了本次引用的所有目的，该申请的所有内容包含在本申请中。

技术领域

本发明涉及一种三重漩涡燃气轮机燃烧室，特别是涉及一种能提高燃烧性能，总体可用率，以及燃气轮机的燃料灵活性的三重漩涡燃气轮机燃烧室。

背景技术

近年来，由于能源价格的提高和全球变暖变得更加严重，迫切需要提高能量产生设施的效率以及开发使用新的再生能源的技术。

一种使用燃气轮机的整体煤气化联合循环(IGCC)系统是当前具有最高效率的能量产生系统。由于与气化系统联结时IGCC能够使生物质能、煤以及垃圾例如废毯气化来发电，IGCC能使用各种燃料产生电能。

然而，由于通过使各种燃料气化所产生的混合气体具有多种成分和低卡路里值，因此需要性能高于现有技术的燃气轮机燃烧技术。即，需要一种能够稳定地燃烧各种气体燃料的燃气轮机。

一般来说，燃气轮机是一种旋转式热机，包括一个上方有多个燃烧器的燃烧腔和带有在高温高压下燃烧的燃料气体的驱动轮机。安装在该燃气轮机上的燃气轮机燃烧室包括一个安装了多个燃料喷嘴的燃烧室罐，每个燃料喷嘴分别具有一个旋流器。多个燃烧室罐安装在该燃气轮机的转陀的中心。

然而，在具有旋流器的该燃气轮机燃烧室中，弱湍流的流动引导不稳定的火焰，燃料和空气的混合不充分产生氮氧化合物，并导致不完全燃烧。

发明内容

因此，本发明针对以上问题而提出，且本发明提供一种三重漩涡燃气轮机燃烧室，它能够同时或分别燃烧三种燃料，燃烧低卡路里值(LCV)的气体和高卡路里值(HCV)的气体以改善燃料灵活性，以及在相反方向喷射由三级旋流器的第二个旋流器所产生的漩涡以提高燃烧效率，减少有害排放气体，由于燃料-空气的混合物的混合度的增加和湍流强度增加而减少震动。

根据本发明的实施例，一种三重漩涡燃气轮机燃烧室包括：附有点火器的机箱；具有一个压缩空气进口和多个冷却空气进口的燃烧室衬套，该点火器在此进行点火，所述压缩空气进口位于机箱一侧，通过该压缩空气进口从燃气轮机压缩机引入压缩空气；以及具有多个带有燃料喷射漩涡叶片的送气旋流器的燃烧器，该燃料喷射漩涡叶片集中分布于位于该燃烧室衬套的上方的气割头里面，以产生压缩空气中的涡流。

优选地，该旋流器包括位于该旋流器中心轴的底部的第一旋流器；位于顶部的第三旋流器；以及位于该第一旋流器和该第三旋流器之间的第二旋流器。

该旋流器形成一个圆锥形，以便使位于该旋流器下方的燃料通道之间的距离由中心向外不断增大。

每个燃料喷射漩涡叶片包括形成于叶片叶身一侧的燃料喷射孔，以及按照预设的间距形成于长度方向的燃料喷射孔，以便通过所述燃料喷射孔喷射引入的燃料。

该漩涡叶片在第一旋流器和第三旋流器中朝同一方向旋转，在第二旋流器中朝与在第一旋流器和第三旋流器中旋转的方向相反的方向旋转。

该燃料喷射孔在漩涡叶片中由内向外不断增大。

该第一旋流器包括离地升空气孔，通过该离地升空气孔利用引入离地升空空气来阻止火焰停留在中心。

该气割头包括倾倒平面冷却空气喷射孔，以向其内部提供倾倒平面冷却空气。

根据本发明的三重漩涡燃气轮机燃烧室，三种燃料可同时或分别燃烧，燃烧各种燃料例如LCV气体和HCV气体可以改善燃料灵活性，增加燃料-空气混合物的混合度和湍流的强度，减少有害排放气体以及减少燃烧期间的震动。

附图说明

本发明的特征和优点将通过以下详细说明结合相应附图显得更加突出，其中：

图1是本发明实施例的三重漩涡燃气轮机燃烧室的示意图；

图2是本发明实施例的三重漩涡燃气轮机燃烧室的燃烧器的剖视图；和

图3是本发明实施例的三重漩涡燃气轮机燃烧室漩涡叶片的示意图。

具体实施方式

下面参考相应附图，根据本发明的各个实施例对一种三重漩涡燃气轮机燃烧室作进一步详细描述。

图1是本发明实施例的三重漩涡燃气轮机燃烧室的示意图。图2是本发明实施例的三重漩涡燃气轮机燃烧室的燃烧器的剖视图。图3是本发明实施例的三重漩涡燃气轮机燃烧室漩涡叶片的示意图。

本发明实施例的三重漩涡燃气轮机燃烧室，如图1所示，包括附有一个点火器的机箱100；具有形成于机箱100的一侧的包含一个压缩空气进口110和多个冷却空气进口135的燃烧室衬套130，该点火器120在此进行点火，所述压缩空气进口位于机箱一侧，且通过该压缩空气进口从燃气轮机压缩机引入压缩空气；以及具有一个安装于一个气割头140里面的送气旋流器200的燃烧器300，该气割头140位于燃烧室衬套130的上方，以产生提供压缩空气中的涡流。

这样，通过该压缩空气进口110引入该压缩空气，以便为气割头140提供燃烧空气，同时为燃烧室衬套130提供冷却空气。通过冷却空气进口135将该冷却空气吸进该燃烧室衬套130以冷却燃烧室衬套130。

通过这种方式，有可能阻止由高温燃烧气体导致的对燃烧室衬套130的伤害，以便延长其使用寿命。

提供给气割头140的压缩空气通过三级同心旋流器200朝燃烧室喷出。

在分别位于旋流器200的每个旋流器上的漩涡叶片210中，如图3所示，燃料通过形成于叶片叶身211侧边的燃料喷射孔212提供给漩涡叶片210，并通过燃料喷射孔213进行喷射。

这样，燃料喷射孔213按照预设的间距设置在漩涡叶片210的长度方向，且在漩涡叶片210中由内向外逐渐增大。

燃料喷射孔213由内向外逐渐增大的原因是，当大量的LCV燃料提供给旋流器200的第三旋流器203时，大的燃料喷射孔213有利于燃料的燃烧。

换句话说，当三重漩涡燃气轮机燃烧室被驱动时，第一旋流器201，即最小的旋流器用于提高火焰的稳定性，这时最好使用具有高卡路里值和好的可燃性的燃料例如重油、天然气等等。另一方面，当使用最大的第三旋流器203时，最好使用具有LCV的燃料例如煤气，铁制品中产生的废气。

如上所述，在三级旋流器200中，如图2所示，形成为环形的第一旋流器至第三旋流器201、202和203，以及气割头140以同心的方式从中心依次设置，相同或不同的燃料能同时或分别提供给旋流器200中的每一个，且可以提供LCV气体和HCV气体以便改善燃料的灵活性。

此外，由于第一旋流器201位于旋流器200的中心轴的底部，第三旋流器203位于顶部，第二旋流器202位于中间，第三旋流器203距离燃烧腔内的火焰最远。

换句话说，如图1所示，燃烧器300的上方朝中心方向往下倾斜。

另一方面，燃烧器300的底部朝中心方向往上倾斜，以便第一旋流器201具有最短的燃料通道间距。

如上所述，旋流器200具有一个圆锥形，以使得旋流器200的每个旋流器之间的空间，即，位于旋流器200底部的燃料通道之间的距离由中心向外逐渐增大，以便形成一个活跃的空气流。

第一旋流器201具有形成于中心区域的离地升空气孔220，以便通过离地升空气孔220提供的离地升空空气能够阻止火焰停留在该中心区域。

此外，气割头140具有形成于其内部的倾倒平面冷却空气喷射孔230，以便通过该倾倒平面冷却空气喷射孔230提供倾倒平面冷却空气，以此来稳定燃烧火焰以及阻止在火焰中产生高温区域。

漩涡叶片210在第一旋流器和第三旋流器201和203中朝同一方向旋转，在第二旋流器202中朝与在第一旋流器和第三旋流器201和203中旋转的方向相反的方向旋转。从燃烧器300的底部看时，漩涡叶片210在第一旋流器201中朝顺时针方向旋转，在第二旋流器202中朝逆时针方向旋转，在第三旋流器203中朝顺时针方向旋转。

由于采用这种结构，燃料-空气混合物的混合度和湍流强度都提高了，从而提高了燃烧效率，减少了有害排放气体，减少了震动。

通过以上对本发明实施例的详细描述，在本发明的基础上还可以做出若干改变和修改，这些改变和修改也应当落入本发明权利要求所保护的精神和范围之内。

Claims (6)

1.一种三重漩涡燃气轮机燃烧室包括：

附有点火器的机箱；

具有一个压缩空气进口和多个冷却空气进口的燃烧室衬套，所述点火器在所述燃烧室衬套中实施点火，所述压缩空气进口位于所述机箱一侧，通过所述压缩空气进口从燃气轮机压缩机引入压缩空气；以及

具有多个带有燃料喷射漩涡叶片的送气旋流器的燃烧器，所述燃料喷射漩涡叶片集中分布于位于所述燃烧室衬套上方的气割头里面，以产生压缩空气中的涡流；

其中所述送气旋流器包括：

位于所述送气旋流器的中心轴底部的第一旋流器；

位于顶部的第三旋流器；和

位于所述第一旋流器和第三旋流器之间的第二旋流器；

其中所述第一旋流器、第二旋流器和第三旋流器形成一个圆锥形，以便使位于所述送气旋流器下方的燃料通道之间的距离由中心向外不断增大。

2.如权利要求1所述的三重漩涡燃气轮机燃烧室，其中每个所述燃料喷射漩涡叶片包括形成于叶片叶身一侧的燃料喷射孔(212)，以及按照预设的间距形成于所述叶片长度方向的燃料喷射孔，燃料通过所述形成于叶片叶身一侧的燃料喷射孔(212)引入到所述叶片叶身，并通过所述按照预设的间距形成于所述叶片长度方向的燃料喷射孔进行喷射。

3.如权利要求1或2所述的三重漩涡燃气轮机燃烧室，其中所述漩涡叶片在所述第一旋流器和所述第三旋流器中朝同一方向旋转，在所述第二旋流器中朝与在所述第一旋流器和第三旋流器中旋转的方向相反的方向旋转。

4.如权利要求2所述的三重漩涡燃气轮机燃烧室，所述形成于叶片长度方向的燃料喷射孔在所述漩涡叶片中由内向外不断增大。

5.如权利要求1所述的三重漩涡燃气轮机燃烧室，所述第一旋流器包括离地升空气孔，通过所述离地升空气孔利用引入离地升空空气来阻止火焰停留在中心。

6.如权利要求1所述的三重漩涡燃气轮机燃烧室，所述气割头包括倾倒平面冷却空气喷射孔，以便向其内部提供倾倒平面冷却空气。

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