一种微混燃烧器及燃气轮机的制作方法
- 国知局
- 2024-08-01 01:09:28
本发明涉及微混燃烧,具体涉及一种微混燃烧器及燃气轮机。
背景技术:
1、微混燃烧是指利用微混燃烧器将燃料和氧化剂在微小尺度的管道内混合,在喷嘴出口形成预混气体,对上述预混气体点火之后,形成尺寸较小的预混平面火焰。微混燃烧器一般包括:多根微细管,微细管内无旋流设置,氧化剂供入微细管,燃料供入微细管之间的腔室内,每根微细管上设有小孔;燃料从上述小孔进入微细管内;燃料与氧化剂在微细管内以交叉射流的方式进行混合。相比传统的旋流燃烧器,微混燃烧器中的燃料和氧化剂的流动混合尺度显著缩小,喷口附近的混合程度增强,能够在一定程度上降低nox的排放。另外,燃料和氧化剂在混合的过程中无回流区产生,微细管存在淬灭效应。
2、燃气轮机当前普遍燃用天然气,未来燃气轮机的发展指向氢能的利用,氢气搭配燃气轮机既可以降低碳排放又可以提高电力系统的灵活性和稳定性。但同时氢气的存在会极大地改变混合燃料的燃烧性能。氢气的能量密度约为142mj/kg,其单位质量能量密度最高,所含能量是大多数碳氢燃料的三倍以上。向传统天然气燃料中添加氢气,往往会提高其火焰速度和绝热火焰温度,减少其点火延迟时间,因此会带来回火问题和nox排放浓度高等问题。
3、微混燃烧器的抗回火能力较强,适用于燃烧掺氢或纯氢燃料。但是,由于氢气具有高反应活性,氢混燃料燃烧时绝热火焰温度高,将会导致nox的排放浓度较高。
技术实现思路
1、因此,本发明要解决的技术问题在于克服由于氢气具有高反应活性,氢混燃料燃烧时绝热火焰温度高,进而导致nox的排放浓度较高的缺陷。
2、为了克服上述缺陷,本发明提供一种微混燃烧器,包括:
3、背板;
4、面板;
5、侧板,两端分别与背板、面板密封连接;且所述侧板结合背板、面板围成密闭的空腔;
6、多根混合管,间隔分散设置于所述空腔内,且多根混合管的一端分别与背板上设有的多个氧化剂入口连通,多根混合管的另一端分别与面板上设有的多个混合燃料出口连通;所述氧化剂入口适于引入氧化剂;在所述混合管的外周沿所述氧化剂流动方向的上游设有多个第一孔,在所述侧板上正对最近的混合管的第一孔的位置上设有对应的燃料入口;所述燃料入口适于引入燃料,所述燃料至少含有氢气;在所述混合管的外周沿所述氧化剂流动方向的下游设有多个第二孔,在所述侧板上正对最近的混合管第二孔的位置上设有对应的稀释气体入口;所述稀释气体入口适于引入稀释气体。
7、可选地,所述混合管的直径为2~10mm。
8、可选地,所述燃料为氢气或掺有氢气的燃料。
9、可选地,所述燃料为在天然气中掺有氢气的燃料。
10、可选地,所述稀释气体为氮气、气态二氧化碳或水蒸气。
11、可选地,在所述混合管的外周设有四个均布的第一孔;在所述侧板上设有四个均布的燃料入口。
12、可选地,在所述混合管的外周设有四个均布的第二孔;在所述侧板上设有四个均布的稀释气体入口。
13、可选地,所述空腔为圆柱形空腔。
14、本发明还提供一种燃气轮机,包括:所述的微混燃烧器。
15、可选地,还包括:
16、燃烧室,与所述混合燃料出口连通。
17、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
18、本发明提供的微混燃烧器,包括:背板;面板;侧板,两端分别与背板、面板密封连接;且所述侧板结合背板、面板围成密闭的空腔;多根混合管,间隔分散设置于所述空腔内,且多根混合管的一端分别与背板上设有的多个氧化剂入口连通,多根混合管的另一端分别与面板上设有的多个混合燃料出口连通;所述氧化剂入口适于引入氧化剂;在所述混合管的外周沿所述氧化剂流动方向的上游设有多个第一孔,在所述侧板上正对最近的混合管的第一孔的位置上设有对应的燃料入口;所述燃料入口适于引入燃料,所述燃料至少含有氢气;在所述混合管的外周沿所述氧化剂流动方向的下游设有多个第二孔,在所述侧板上正对最近的混合管第二孔的位置上设有对应的稀释气体入口;所述稀释气体入口适于引入稀释气体;本申请采用上述技术方案,在通过微混燃烧器降低氢混燃料回火风险的同时,在预混阶段通入稀释气体,以降低燃烧温度和稀释燃烧过程中氧化剂的浓度,从而达到降低污染物生成的目的,即可以降低nox的排放浓度。
技术特征:1.一种微混燃烧器,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的微混燃烧器,其特征在于,所述混合管(11)的直径为2~10mm。
3.根据权利要求2所述的微混燃烧器,其特征在于,所述燃料为氢气或掺有氢气的燃料。
4.根据权利要求3所述的微混燃烧器,其特征在于,所述燃料为在天然气中掺有氢气的燃料。
5.根据权利要求1所述的微混燃烧器,其特征在于,所述稀释气体为氮气、气态二氧化碳或水蒸气。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的微混燃烧器,其特征在于,在所述混合管(11)的外周设有四个均布的第一孔(2);在所述侧板(9)上设有四个均布的燃料入口(4)。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的微混燃烧器,其特征在于,在所述混合管(11)的外周设有四个均布的第二孔(5);在所述侧板(9)上设有四个均布的稀释气体入口(1)。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的微混燃烧器,其特征在于,所述空腔为圆柱形空腔。
9.一种燃气轮机,其特征在于,包括:权利要求1-8中任一项所述的微混燃烧器。
10.根据权利要求9所述的燃气轮机,其特征在于,还包括:
技术总结本发明涉及微混燃烧技术领域,具体涉及一种微混燃烧器及燃气轮机,微混燃烧器包括:侧板结合背板、面板围成密闭空腔;多根混合管设置于空腔内,混合管一端与背板上的氧化剂入口连通,混合管另一端与面板上的混合燃料出口连通;在混合管外周沿氧化剂流动方向的上游设有多个第一孔,在侧板上正对最近混合管的第一孔位置上设有燃料入口;燃料入口引入燃料,燃料至少含有氢气;在混合管外周沿氧化剂流动方向下游设有多个第二孔,在侧板上正对最近混合管第二孔位置上设有稀释气体入口;本申请在通过微混燃烧器降低氢混燃料回火风险的同时,在预混阶段通入稀释气体,以降低燃烧温度和稀释燃烧过程中氧化剂的浓度,从而达到降低污染物生成的目的。技术研发人员:肖俊峰,郭菡,王玮,李晓丰,王峰,夏家兴,李乐,李丹受保护的技术使用者:西安热工研究院有限公司技术研发日:技术公布日:2024/3/31本文地址:https://www.jishuxx.com/zhuanli/20240724/204072.html
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