一种用于微混燃烧器的富氢燃料预混系统的制作方法

本发明涉及燃气轮机，具体涉及一种用于微混燃烧器的富氢燃料预混系统。

背景技术：

1、在役重型燃气轮机一般采用传统的强旋流贫预混燃烧技术，以天然气为主要燃料。随着环保要求的日益严格，氢能被广泛利用；一般是在燃气轮机的燃料中掺入氢气，或者直接采用纯氢气作为燃气轮机的燃料。掺入氢气的燃料又被称为富氢燃料；纯氢气燃料又被称为纯氢燃料。然而，氢气与天然气的燃烧特性和排放特性迥异；氢气的火焰传播速度非常快，导致燃气轮机在预混燃烧时，火焰回火的风险很大。现有采用的强旋流贫预混燃烧技术不适用于富氢燃料和纯氢燃料的燃烧。

2、微混燃烧器摒弃传统的旋流大喷嘴；微混燃烧器采用多根内径为2mm～10mm的微细管，在微混燃烧器的流场中无回流区，具有很高的抗回火能力，也能在一定程度上减少nox的排放。但是，由于微混燃烧器包含多根微细喷嘴，在各个微细喷嘴出口附近，气流的充分混合和均匀分配将直接影响燃气轮机的燃烧稳定性、燃烧效率和污染物排放等特性。

3、对于现有微混燃烧器，尤其是对于微细管数量不超过10根的相对较少的情况，往往采用三通接头或四通接头直接进行燃料和空气的混合与分配，或者直接在喷嘴内完成混合。上述气流混合与分配的方式虽然简便易操作；但是，对于流速很高的湍流射流，由于湍流射流的停留时间很短，仅靠在微细管内进行沿程混合，混合程度很低，效果并不理想。此外，对于分支管路数量为4分支以上的情况，由于各分支管路的长度、角度和位置等难以达到严格统一，因此经常存在流量分配不均匀的问题。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服微混燃烧器中的湍流射流在微细管内的停留时间很短，造成燃料混合混合程度低且不均匀的缺陷。

2、为了克服上述缺陷，本发明提供一种用于微混燃烧器的富氢燃料预混系统，包括：

3、文丘里混合装置，设有三个进口和一个出口；所述三个进口分别与天然气供给结构、氢气供给结构、空气供给结构连接；

4、微混燃烧器，中心设有中心喷嘴，在所述微混燃烧器上围绕所述中心喷嘴设有多个周围喷嘴组；所述中心喷嘴通过微混燃烧器内设有的混合管与富氢燃料供给结构连接；

5、多个支路，一端与出口连接，多个支路的另一端分别通过微混燃烧器内设有的混合管与周围喷嘴组连接。

6、可选地，在所述进口与天然气供给结构连接的管路上、以及进口与氢气供给结构连接的管路上均设有减压阀；在所述进口与空气供给结构连接的管路上设有阀门。

7、可选地，在所述减压阀与天然气供给结构连接的管路上、以及减压阀与氢气供给结构连接的管路上均设有质量流量器；在所述富氢燃料供给结构与混合管连接的管路上设有质量流量器。

8、可选地，每个周围喷嘴组由两个周围喷嘴组成；每个周围喷嘴组的两个周围喷嘴靠近设置。

9、可选地，所述支路的数量为二条，分别为：第二支路和第三支路；所述周围喷嘴组的数量为两组，分别为第一周围喷嘴组和第二周围喷嘴组；

10、所述第二支路通过两根混合管分别与第一周围喷嘴组的两个周围喷嘴连接；所述第三支路通过两根混合管分别与第二周围喷嘴组的两个周围喷嘴连接。

11、可选地，所述第二支路、第三支路通过第一三通接头与出口连接；所述第一三通接头适于将文丘里混合装置输出的混合燃料平均分配入所述第二支路和第三支路；

12、所述第二支路通过第二三通接头与第一周围喷嘴组的两个周围喷嘴连接；所述第二三通接头适于将第二支路的混合燃料平均分配入第一周围喷嘴组的两个周围喷嘴；

13、所述第三支路通过第三三通接头与第二周围喷嘴组的两个周围喷嘴连接；所述第三三通接头适于将第三支路的混合燃料平均分配入第二周围喷嘴组的两个周围喷嘴。

14、可选地，所述支路的数量为二条，分别为：第四支路和第五支路；所述周围喷嘴组的数量为四组，分别为第三周围喷嘴组、第四周围喷嘴组、第五周围喷嘴组和第六周围喷嘴组；

15、所述第四支路通过第一子支路、第二子支路分别与第三周围喷嘴组、第四周围喷嘴组连接；所述第五支路通过第三子支路、第四子支路分别与第五周围喷嘴组、第六周围喷嘴组连接。

16、可选地，所述第一子支路通过两根混合管分别与第三周围喷嘴组的两个周围喷嘴连接；所述第二子支路通过两根混合管分别与第四周围喷嘴组的两个周围喷嘴连接；所述第三子支路通过两根混合管分别与第五周围喷嘴组的两个周围喷嘴连接；所述第四子支路通过两根混合管分别与第六周围喷嘴组的两个周围喷嘴连接。

17、可选地，所述第四支路、第五支路通过第四三通接头与出口连接；所述第四三通接头适于将文丘里混合装置输出的混合燃料平均分配入所述第四支路和第五支路；

18、所述第一子支路、第二子支路通过第五三通接头与第四支路连接；所述第五三通接头适于将第四支路的混合燃料平均分配入所述第一子支路和第二子支路；

19、所述第三子支路、第四子支路通过第六三通接头与第五支路连接；所述第六三通接头适于将第五支路的混合燃料平均分配入所述第三子支路和第四子支路；

20、所述第一子支路通过第七三通接头与第三周围喷嘴组的两个周围喷嘴连接；所述第七三通接头适于将第一子支路的混合燃料平均分配入第三周围喷嘴组的两个周围喷嘴；

21、所述第二子支路通过第八三通接头与第四周围喷嘴组的两个周围喷嘴连接；所述第八三通接头适于将第二子支路的混合燃料平均分配入第四周围喷嘴组的两个周围喷嘴；

22、所述第三子支路通过第九三通接头与第五周围喷嘴组的两个周围喷嘴连接；所述第九三通接头适于将第三子支路的混合燃料平均分配入第五周围喷嘴组的两个周围喷嘴；

23、所述第四子支路通过第十三通接头与第六周围喷嘴组的两个周围喷嘴连接；所述第十三通接头适于将第四子支路的混合燃料平均分配入第六周围喷嘴组的两个周围喷嘴。

24、可选地，在所述第一子支路和第三子支路上均设有质量流量器。

25、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

26、1.本发明提供的用于微混燃烧器的富氢燃料预混系统，包括：文丘里混合装置，设有三个进口和一个出口；所述三个进口分别与天然气供给结构、氢气供给结构、空气供给结构连接；微混燃烧器，中心设有中心喷嘴，在所述微混燃烧器上围绕所述中心喷嘴设有多个周围喷嘴组；所述中心喷嘴通过微混燃烧器内设有的混合管与富氢燃料供给结构连接；多个支路，一端与出口连接，多个支路的另一端分别通过微混燃烧器内设有的混合管与周围喷嘴组连接；本技术采用上述技术方案，首先通过文丘里混合装置将氢气、空气和天然气混合形成较为均匀的预混燃料；预混燃料再分别通过多个支路分配至各混合管内，经进一步混合，在微混燃烧器的出口附近达到更高的混合程度；有效提高预混燃料混合的程度和均匀性。

27、2.本发明在所述减压阀与天然气供给结构连接的管路上、以及减压阀与氢气供给结构连接的管路上均设有质量流量器；在所述富氢燃料供给结构与混合管连接的管路上设有质量流量器；本技术采用上述技术方案，通过质量流量器方便对流经质量流量器的气体流量进行调节和控制。

28、3.本发明所述第二支路、第三支路通过第一三通接头与出口连接；所述第一三通接头适于将文丘里混合装置输出的混合燃料平均分配入所述第二支路和第三支路；所述第二支路通过第二三通接头与第一周围喷嘴组的两个周围喷嘴连接；所述第二三通接头适于将第二支路的混合燃料平均分配入第一周围喷嘴组的两个周围喷嘴；所述第三支路通过第三三通接头与第二周围喷嘴组的两个周围喷嘴连接；所述第三三通接头适于将第三支路的混合燃料平均分配入第二周围喷嘴组的两个周围喷嘴；本技术采用上述技术方案，以树状形式将预混燃料平均分配至各个部分，再将各部分气流平均分为两路供入混合管内；进一步有效提高各混合管内预混燃料的均匀性。

29、4.本发明在所述第一子支路和第三子支路上均设有质量流量器；本技术采用上述技术方案，由于周围喷嘴组的数量相对较多，所以增设质量流量器，以进行流量的监督、调节和控制。