本發(fā)明涉及燃氣輪機，尤其涉及一種燃氣輪機燃燒室低氮燃燒裝置及其燃燒方法。
背景技術：
隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，燃氣輪機-蒸汽輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組朝著高參數(shù)、高發(fā)電功率方向發(fā)展，這使得作為燃氣輪機核心部件的燃燒室內(nèi)的燃燒反應變得更加劇烈、更加復雜。國內(nèi)在役的較先進的重型燃氣輪機機組采用的干式低污染燃燒技術在面臨機組老化、變工況運行等情況時，煙氣氮氧化合物排放往往超過設計標準，同時隨著國家環(huán)保政策力度的持續(xù)加大，對燃氣輪機-蒸汽輪機聯(lián)合循環(huán)電站的氮氧化合物的排放標準也逐年提高，使得燃氣輪機燃燒室低氮燃燒技術顯得更加重要。
現(xiàn)有燃氣輪機蒸汽回注技術基本應用于合成氣、天然氣燃氣輪機機組上，主要是在低負荷擴散燃燒模式下對燃燒室噴射水或者水蒸汽，從原理上導致了燃燒室內(nèi)部空間水蒸汽分布均勻性不高，容易造成溫度分布不均，火焰筒壁面熱應力過大，從而影響其工作壽命，同時對聯(lián)合循環(huán)機組的變工況性能也會有一定的影響。
技術實現(xiàn)要素：
為了解決直接對燃燒室噴射水或者水蒸汽帶來的問題，針對預混燃燒器，本發(fā)明提供了一種燃氣輪機燃燒室低氮燃燒裝置及其燃燒方法，能夠使燃燒室內(nèi)溫度分布更加均勻且能夠大幅度降低氮氧化合物生成。
本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn)：
一種燃氣輪機燃燒室低氮燃燒裝置，包括依次管路連接的第一混合器6、第一旋流器7、第二混合器8的第一通入支路、第二旋流器9和燃燒室10；
所述第一混合器6的入口端具有兩個通入支路，第一個通入支路通入空氣，第二個通入支路通入天然氣；所述第二混合器8的第二通入支路通入水蒸汽。
所述第一混合器6的第一個通入支路包括壓氣機4，通過壓氣機4將空氣送入第一混合器6內(nèi)；所述第一混合器6的第二個通入支路包括節(jié)流閥1，天然氣經(jīng)過節(jié)流閥1后送入第一混合器6內(nèi)。
所述第二混合器8的第二通入支路包括依次管路連接的余熱鍋爐2、減壓閥3和流量閥4；余熱鍋爐2產(chǎn)生的水蒸汽依次經(jīng)過減壓閥3和流量閥4送入第二混合器8內(nèi)；
空氣和天然氣在第一混合器6內(nèi)混合后通過第一旋流器7后，進入第二混合器8，在第二混合器8內(nèi)再次與水蒸汽混合，形成混合均勻的燃料、空氣及水蒸汽的預混氣體，然后被通入燃燒室10中預混燃料噴嘴參與燃燒反應，最終燃燒產(chǎn)物被排至透平中參與膨脹做功。
一種燃氣輪機燃燒室低氮燃燒方法，其包括如下步驟：
來自天然氣管網(wǎng)的(高壓)天然氣經(jīng)過節(jié)流閥1后降低壓力(壓力降至合適的壓力)，常溫常壓空氣經(jīng)過壓氣機4被絕熱壓縮后壓力升高，然后高壓空氣和天然氣在第一混合器6中(按照一定質(zhì)量流量比例)混合，再通過第一旋流器7形成均勻混合的混合氣體；水蒸汽來自余熱鍋爐2，水蒸汽由減壓閥3降低壓力后被通入第二混合器8進行混合，再通過第二旋流器9形成混合均勻的天然氣、空氣及水蒸汽的預混氣體，然后被通入燃燒室10中預混燃料噴嘴參與燃燒反應，最終燃燒產(chǎn)物被排至透平中參與膨脹做功。
所述高壓空氣和天然氣在第一混合器6中的混合比例，通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥1的開度實現(xiàn)。
本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術，具有如下的優(yōu)點及效果：
本發(fā)明的水蒸汽來自于聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)中余熱鍋爐的高溫高壓蒸汽，具有高參數(shù)、高能量的特點，具有能量循環(huán)利用的特點。
本發(fā)明壓縮空氣與天然氣的混合以及最后與水蒸汽的混合均通過旋流器實現(xiàn)，且都在在進入燃燒室之前完成均勻混合，這樣有利于節(jié)約燃燒室內(nèi)部空間。
本發(fā)明燃燒室的混合氣體通入預混燃燒噴嘴，水蒸汽均勻分布著燃燒反應的各個環(huán)節(jié)，最終實現(xiàn)低氮燃燒。
本發(fā)明通過對燃氣輪機燃燒室內(nèi)預混燃燒器的燃料進行水蒸汽預混，可以實現(xiàn)燃燒筒內(nèi)水蒸汽及溫度分布均勻，能大幅度地降低氮氧化合物的生成。
附圖說明
圖1為本發(fā)明燃氣輪機燃燒室低氮燃燒裝置的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步具體詳細描述。
實施例
如圖1所示。本發(fā)明公開了一種燃氣輪機燃燒室低氮燃燒裝置，包括依次管路連接的第一混合器6、第一旋流器7、第二混合器8的第一通入支路、第二旋流器9和燃燒室10；
所述第一混合器6的入口端具有兩個通入支路，第一個通入支路通入空氣，第二個通入支路通入天然氣；所述第二混合器8的第二通入支路通入水蒸汽。
所述第一混合器6的第一個通入支路包括壓氣機4，通過壓氣機4將空氣送入第一混合器6內(nèi)；所述第一混合器6的第二個通入支路包括節(jié)流閥1，天然氣經(jīng)過節(jié)流閥1后送入第一混合器6內(nèi)。
所述第二混合器8的第二通入支路包括依次管路連接的余熱鍋爐2、減壓閥3和流量閥4；余熱鍋爐2產(chǎn)生的水蒸汽依次經(jīng)過減壓閥3和流量閥4送入第二混合器8內(nèi)；
空氣和天然氣在第一混合器6內(nèi)混合后通過第一旋流器7后，進入第二混合器8，在第二混合器8內(nèi)再次與水蒸汽混合，形成混合均勻的天然氣、空氣及水蒸汽的預混氣體，然后被通入燃燒室10中預混燃料噴嘴參與燃燒反應，最終燃燒產(chǎn)物被排至透平中參與膨脹做功。
余熱鍋爐2中的水蒸汽通過減壓閥3減壓和流量閥4控制流量后，使其在進入預混燃料噴嘴之前與天然氣和空氣在第二混合器8內(nèi)均勻混合，使預混氣體在燃燒室10燃燒過程中水蒸汽能夠均勻分布在燃燒空間。防止出現(xiàn)局部煙氣溫度過高的情況；還可以根據(jù)聯(lián)合循環(huán)機組實際運行工況的情況，調(diào)節(jié)預混入水蒸汽的質(zhì)量流量，達到最佳的低氮燃燒效果。
本發(fā)明燃氣輪機燃燒室低氮燃燒方法，可通過如下步驟實現(xiàn)：
來自天然氣管網(wǎng)的(高壓)天然氣經(jīng)過節(jié)流閥1后降低壓力，常溫常壓空氣經(jīng)過壓氣機4被絕熱壓縮后壓力升高，然后高壓空氣和天然氣在第一混合器6中(根據(jù)實際情況按照一定質(zhì)量流量比例)混合，再通過第一旋流器7形成均勻混合的混合氣體；水蒸汽來自余熱鍋爐2，水蒸汽由減壓閥3降低壓力后被通入第二混合器8進行混合，再通過第二旋流器9形成混合均勻的天然氣、空氣及水蒸汽的預混氣體，然后被通入燃燒室10中預混燃料噴嘴參與燃燒反應，最終燃燒產(chǎn)物被排至透平中參與膨脹做功。
所述高壓空氣和天然氣在第一混合器6中的混合比例，通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥1的開度實現(xiàn)，直至使效果最佳。
混勻均勻過后的天然氣、空氣及水蒸汽的預混氣體進入預混噴嘴后，水蒸汽能夠均勻的分布在氣體燃燒的整個過程，不會出現(xiàn)局部溫度過高而導致熱力型NOX大量生成，同時水蒸汽的存在對快速型NOX的生成也有一定的抑制作用。在實際運行中，可以根據(jù)機組運行工況情況，通過流量閥5調(diào)節(jié)蒸汽流量，使得達到最佳減氮效果，操作簡單方便。
如上所述，便可較好地實現(xiàn)本發(fā)明。
本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。