剖析|G/H级燃气轮机燃烧室技术研发-第2页-北极星火力发电网

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DLN2燃烧室采用5个相同的喷嘴周向布置在燃烧室头部，喷嘴主要由旋流叶片、预混燃料喷杆、中心体和预混管组成，每个喷嘴均有独立的扩散燃料路和预混燃料路;扩散燃料喷口布置在中心体的端壁上，预混燃料喷口布置在预混燃料喷杆“Peg”上，扩散燃料路只有外侧的4个喷嘴供应燃料;此外，在喷嘴来流上游的导流衬套上设有第四级燃料喷杆(Thequaternarysystempeg，简称“Q”级)，通过调节“Q”级的燃料流量来控制热声振荡。为了降低回火风险，DLN2燃烧室对喷嘴的“Peg”进行了优化，将原设计的圆柱外形优化成下游带有减阻尾翼的外形，大大减小“Peg”下游的可稳火区范围。对于F级燃气轮机，在50%至100%负荷范围内，采用全预混燃烧的模式，DLN2燃烧室生成的NOx的体积分数为25×10-6，CO的体积分数为15×10-6。

为了进一步降低NOx的排放，GE公司采用了直接增加参与燃烧的空气分配比例的方法，在DLN2燃烧室的5个喷嘴的中心处增加了一个小直径的中心喷嘴，衍生出了DLN2.6燃烧室。DLN2.6燃烧室的中心喷嘴与5个外围喷嘴气动、结构相似，只是缩小了尺寸并简化了一些外形结构;此外，DLN2.6燃烧室的6个喷嘴取消了扩散燃料路，在整个负荷范围内全部为预混燃烧模式。对于F级燃气轮机，在50%～100%负荷范围内，DLN2.6燃烧室生成的NOx、CO的体积分数达到了9×10-6。

为了适用较宽华白数范围的燃料，并适用透平一级动叶前温度更高的F级燃气轮机，而不影响污染排放、火焰稳定性及燃料切换可靠性，在DLN2燃烧室的基础上，衍生了DLN2+燃烧室。DLN2+燃烧室对喷嘴进行重新设计，将“Peg”与旋流叶片集成一体发展出了“Swozzle”喷嘴，扩大了回火裕度;喷嘴进口设置了进气整流装置(InletFlowCondi-tioner，简称IFC)，使进入喷嘴的来流更加均匀并减少涡流;旋流叶片与喷嘴外壁面做成一体结构，避免了燃料喷口下游的气流分离;5个喷嘴的扩散燃料路在使用时均通入燃料，并在中心体端壁处采用了航空发动机燃烧室的旋流杯结构来提高扩散火焰稳定性;取消了“Q”级燃料路;5个喷嘴的预混燃料路分为独立的两组，分别包括4个喷嘴和1个喷嘴，通过调节两组的燃料比例来控制热声振荡。DLN2+燃烧室可以使用华白数28～52的天然气，对于高参数的F级燃气轮机，在40%～100%负荷范围内，采用全预混燃烧模式，生成的NOx体积分数不超过25×10-6，CO不超过15×10-6。

7/9H燃气轮机的DLN2.5H燃烧室，如图1所示，融合了上述DLN2、DLN2.6、DLN2+燃烧室的设计优点。DLN2.5H燃烧室采用了类似DLN2.6燃烧室的喷嘴布局，燃烧室头部中心布置了1个小直径的喷嘴，在其外围周向均布了4个喷嘴;DLN2.5H的喷嘴继承了DLN2+喷嘴的“Swoozle”、“IFC”、扩散路旋流杯的设计理念。此外，DLN2.5H喷嘴也有一些改进，4个外围喷嘴均采用了一路扩散燃料路和相互独立的两路预混燃料路;中心喷嘴只有一路预混燃料路;通过调节外围喷嘴两路预混燃料路的比例来控制热声振荡。DLN2.5H燃烧室的燃料分为四路，4个外围喷嘴的扩散燃料路为“D4”路，中心喷嘴的预混燃料路为“PM1”路，4个外围喷嘴的一级预混燃料路为“PM4”路，另一级预混燃料路为“BQ”路，其中“BQ”路的燃料流量占总流量的5%～10%。对应的分级策略为:从点火到20%～35%负荷采用“D4”路，从20%～35%负荷到40%～50%负荷采用“D4+PM1+PM4”路，从40%～50%负荷到基本负荷采用“PM1+PM4+BQ”路。