燃气轮机高温尾气助燃燃烧装置的制作方法

本新型涉及燃气轮机高温尾气助燃燃烧器设备领域，特别是一种燃气轮机高温尾气助燃燃烧装置。

背景技术：

燃气轮机在使用天然气等发电时，会排放出高温尾气，温度大约在400-500℃左右，同时由于燃气轮机的燃烧发电效率不高，燃烧产生的尾气中含有15％氧气未被完全利用。为了达到能源的有效利用，通常情况下，这部分高温烟气直接通到余热锅炉中进行余热利用，但在燃气轮机功率较小的情况下，产生高温尾气的流量也非常有限，这部分高温尾气的余热量也比较少，能带动的余热锅炉功率非常小，配套起来非常不经济，当余热锅炉的功率较大时无法满足实际需要。

再者，现有的燃气轮机余热利用中，由于未对燃烧后的尾气进行助燃燃烧，不但未充分利用燃气轮机排放的高温尾气中的热能和氧量，且排出的废气中含有较大量的氮氧化物nox，会对环境造成污染。基于上述，提供一种能有效利用天然气燃气轮机排出的废气余热，且能适配较大功率的余热锅炉使用，并能尽可能减少氮氧化物nox排放量的高温尾气助燃燃烧器显得尤为必要。

技术实现要素：

为了克服现有的燃气轮机余热利用中，由于未对燃烧后的尾气进行助燃燃烧，未充分利用燃气轮机排放的高温尾气中的热能和氧量，排出的废气中含有较大量的氮氧化物nox，会对环境造成污染的弊端，本新型提供了不但能有效利用燃气轮机排出的废气，在燃气轮机停止工作时还能单独燃烧天然气等为余热锅炉提供热量，保证了锅炉的正常工作，且在相关机构共同作用下，降低了最终烟气的排放温度，降低了烟气中含氧量和氮氧化物nox，达到燃气轮机尾气的热量和氧量尽可能全利用前提下，还减少了环境污染的燃气轮机高温尾气助燃燃烧器装置。

本新型解决其技术问题所采用的方案是：

燃气轮机高温尾气助燃燃烧装置，包括壳体、中心燃气管及中心空气管和主燃气管、中心燃气燃烧器、主燃气燃烧器、高温烟气分流机构、具有电动风门的空气管、火焰检测器；所述壳体的前、后、左、右四周是开放式结构，在壳体的前侧有检修门，在壳体的左侧有废气连接管；所述电动风门空气管安装在壳体后侧端；所述壳体右侧端有一个高温烟气分流机构；所述壳体左侧端还有观测管；所述中心燃气管、中心空气管和主燃气管分别安装在壳体下端；所述中心燃气燃烧器横向安装在壳体内中部、主燃气燃烧器横向安装在壳体中部内，安装后与高温烟气分流机构同心。

进一步地，所述壳体、检修门是内外两层，两层之间填封有隔热保温材料。

进一步地，所述中心燃气燃烧器包括横管、内管、电点火枪，内管横向安装在横管内中部，横管的侧端内有点火枪导管，点火枪横向套在导管内，横管的右侧端有燃烧盘，横管安装在壳体中间内，横管的左端下部有空气连接管，空气连接管和中心空气管经金属软管连接，内管左部和中心燃气管经金属软管连接。

进一步地，所述主燃气燃烧器包括下燃气管、外管、右侧端具有环形开口的环形管，外管右侧端外部有环形支撑套板，每个外管均穿过支撑套板，环形支撑套板安装有下燃烧盘，外管的开孔内分别横向有一根喷嘴管，下燃气管的上端安装在环形管下中部的开孔下端，在环形管的圆周方向上分布有三个安装支架，安装支架与壳体内部的连接柱连接并固定，外管左侧焊接在环形管右侧的开孔内，外管右侧横向安装在环形支撑套板内，下燃气管和主燃气管经金属软管连接。

进一步地，所述中心燃气燃烧器的支撑杆紧套在壳体内部的连接柱上，安装后与主燃气燃烧器保持同心布置在高温烟气分流机构内部。

进一步地，所述高温烟气分流机构包括活动阀板、轴杆、伺服电机驱动机构、连杆、驱动杆、固定筒、连接管，在固定筒的左侧环形分布间隔距离具有多个通孔，每个通孔的上端有导向座管，活动阀板、驱动杆、连杆各有相同的多只，每只活动阀板的上端中部有轴杆，每只阀板的轴杆分别套在其中一个导向座管的轴孔内，多只阀板位于固定筒体内侧和连接管外侧之间，每只驱动杆横向分布中部安装在每只阀板上端轴杆上部，伺服电机驱动机构安装在其中两个导向座管之间的固定筒体外侧，伺服电机驱动机构的上端动力输出轴横向安装有传动杆，传动杆和环形分布相邻的两只阀板驱动杆经两只连杆铰接安装在一起，每相邻两个阀板之间阀板的驱动杆经两只连杆铰接安装在一起，在固定筒体位于侧端有开孔，火焰检测器安装在开孔外侧端且镜头朝向固定筒体内。

本新型有益效果是：本新型使用中，中心燃气燃烧器和主燃气燃烧器互相独立控制，不受干扰，中心燃气燃烧器不但能起到点火的作用，并有利于解决15％含氧量烟气(燃气轮机排出的余热废气)助燃可能引起的燃烧火焰不稳定，中心燃气燃烧器以稳定火焰为主；主燃气燃烧器能对燃气轮机排出的废热烟气进行再次助燃燃烧，且充分利用了高温尾气中的热能和氧气助燃，主燃气燃烧器以充分利用余氧为主。本新型中的高温烟气分流机构可同时解决燃烧器点火过程中的风量控制问题和燃烧过程中燃烧器与燃气轮机的负荷匹配问题，保证点火的安全和运行时的尽可能应烧尽烧问题。本新型的具有电动风门的空气管，主要作用是在燃气轮机停机且余热锅炉运行中，保证主燃气燃烧器燃烧时对空气的需要。本新型不但能有效利用燃气轮机排出的废气，且在燃气轮机停止工作时还能单独燃烧天然气等为余热锅炉提供热量，保证了锅炉的正常工作，且在相关机构共同作用下，由于烟气再次燃烧不但降低了最终烟气的排放温度，降低了烟气含氧量和氮氧化物nox，达到燃气轮机尾气的热量和氧量尽可能全利用前提下，还减少了环境污染，基于上述，所以本新型具有好的应用前景。

附图说明

图1是本新型立体结构示意图；

图2是本新型前视平面结构示意图；

图3是本新型前俯视平面结构示意图；

图4是本新型主燃气燃烧器右前视平面结构示意图；

图5是本新型主燃气燃烧器前视平面结构示意图；

图6是本新型中心燃气燃烧器前俯视平面结构示意图；

图7是本新型中心燃气燃烧器右前视平面结构示意图；

图8是本新型高温烟气分流机构右前视平面结构示意图；

图9是本新型高温烟气分流机构前视平面结构示意图；

具体实施方式

图1、2、3、4、5、6、7、8、9中所示，燃气轮机高温尾气助燃燃烧装置，包括中空的矩形外壳体1、具有法兰盘的中心燃气管2及中心空气管3和主燃气管4、中心燃气燃烧器5、主燃气燃烧器6、高温烟气分流机构7、具有电动风门的空气管8、火焰检测器9(采用现有成熟的火焰检测器成品，主要检测中心燃气燃烧器5、主燃气燃烧器6燃烧时产生的火焰大小)；所述壳体1的上端四周有吊耳101(方便吊装设备整体)，前后两端下部横向焊接有支撑板102；所述壳体1的前、后、左、右四周是开放式结构，在壳体1的前侧铰接安装有一道活动检修门103(壳体内部件需要检修或更换时打开检修门检修，平时检修门关闭)，在壳体1的左侧端经螺杆螺母安装有一道具有法兰盘的废气连接管104、废气连接管104内部和壳体相通，废气连接管104和燃气轮机的排废气管法兰盘经螺杆螺母连接；所述电动风门空气管8前侧端经螺杆螺母安装在壳体1的后侧端并和壳体1内相通，电动风门空气管8后侧端法兰盘和其中一台鼓风机的排气管法兰盘经螺杆螺母连接；所述壳体1的右侧端经螺杆螺母安装有一个高温烟气分流机构8、高温烟气分流机构8内和壳体1内相通，高温烟气分流机构8的右侧端法兰盘和余热锅炉的热气管法兰盘经螺杆螺母连接；所述壳体1左侧端下部前后两端分别横向焊接有一根观测管106，观测管106的左外侧端经法兰盘螺杆螺母安装有耐热钢化玻璃板1061(从玻璃板1061观察壳体1右内燃烧情况)；所述中心燃气管2、中心空气管3和主燃气管4的中部由左至右间隔一定距离分别垂直分布焊接在壳体1下端中部，所述中心燃气管2、中心空气管3之间的壳体下端中部还垂直焊接有一根点火线导管107且导管的向下高度低于中心空气管3的向下高度；所述中心燃气管2、中心空气管3、主燃气管4的下端法兰盘分别和外部天然气管的其中一个输出端法兰盘、另一台鼓风机的排气管法兰盘、天然气管的另一个输出端法兰盘经螺杆螺母连接；所述中心燃气燃烧器5中部横向安装在壳体1内中部、主燃气燃烧器6横向安装在壳体1内中部。

图1、2、3、4、5、6、7、8、9中所示，矩形支撑板102的高度高于中心燃气管2及中心空气管3和主燃气管4的下端高度。壳体1是内外两层，两层之间填封有隔热保温材料108(比如硅铝纤维)，检修门103为内外两侧，内层有保温隔热材料。中心燃气燃烧器包括横管51、内管52、电点火枪53，内管52横向焊接在横管51内侧端中部，内管52的左侧端位于横管51左外侧端中部并向下弯曲且和横管51左端之间密封，横管51的前侧端内横向安装有一根点火枪导管54且左端具有开孔，点火枪53横向套在导管内且其连接导线位于横管左外侧端，横管的右侧端内焊接有一个间隔一定距离分布有若干气孔的燃烧盘55，内管52的右侧端焊接在燃烧盘55中部开孔内，点火枪53的右端点火头位于燃烧盘55及内管52的外侧端侧部，点火枪53连接的导线经由点火线导管107向壳体1下外侧端中部引出，横管51的外侧端中部环形分布有三根支撑杆511，三根支撑杆511分别经螺母固定安装在壳体1的连接柱12上，从而把横管51中部固定在壳体1中间内，横管51的左端下部焊接有一个空气连接管56，空气连接管56和中心空气管3经金属软管10连接，内管52左外部和中心燃气管2经金属软管10连接。主燃气燃烧器6包括下燃气管61、外管62、右侧端具有环形开口的环形管64，外管62右侧端外部焊接有一只环形支撑套板65，每个外管62均穿过环形支撑套65，套板65安装有下燃烧盘63，在外管62的开孔内分别横向有一根喷嘴管66(一共12根)，右侧下燃烧盘63的表面间隔一定距离分布有若干小的开孔作为燃气扩散盘开孔631，所述下燃气管61的上端焊接在环形管64下端中部的开孔下端，外管62左侧横向焊接在环形管64的右侧开孔内，环形管64的圆周分布焊接有三根支撑杆67，三根支撑杆67分别经螺母固定安装在壳体内部的连接柱12上，从而把主燃气燃烧器4左部安装在壳体1及高温烟气分流机构8的中部内，下燃气管61和主燃气管4经金属软管10连接，下燃气管61内和主燃气管4内、环形管64内及外管62之间的空间内、多根喷嘴管66内互通且和外界隔绝。中心燃气燃烧器的横管51右端布置在主燃气燃烧器环形管64内，且燃烧盘55和为燃气扩散盘65由上至下处于一个垂直平面。

图1、2、3、4、5、6、7、8、9中所示，高温烟气分流机构包括多只活动阀板71、轴杆72、伺服电机驱动机构73、连杆74、驱动杆75、支撑板78、固定筒105、连接管11，连接管11左右外侧端分别焊接有上支撑杆78，两个支撑杆78撑住固定筒体105和连接管11的内侧，在固定筒体105的左侧环形分布间隔一定等距离具有多个(12个)通孔1052，每个通孔的上端外侧分别经螺杆螺母垂直安装有一个导向座管1053，活动阀板71有相同的多只(12只)，每只活动阀板71的上端中部焊接有一根轴杆72，每只阀板的轴杆72分别套在其中一个导向座管1053的轴孔内且每根轴杆72的上端位于固定筒体105的外侧端，多只阀板71位于固定筒体105内侧和连接管11外侧之间，且阀板71上下端和固定筒体105内侧、连接管11外侧之间间隔极小距离(0.5mm)，多只阀板71组成的外形垂直状态下与固定筒体105内侧和连接管11外侧组成的外形接近，且体积略小于固定筒体105内侧和连接管11外侧之间空间的体积，驱动杆75有相同的多只(12只)，每只驱动杆75中部具有固定通孔两侧端具有轴孔，每只驱动杆75横向分布经中部固定通孔用螺母固定在每只阀板上端的轴杆72上部，伺服电机驱动机构73经螺杆螺母安装在其中两个导向座管1053之间的固定筒体105外侧，伺服电机驱动机构73的上端动力输出轴横向安装有一根两侧端具有轴孔的传动杆77，动力输出轴的传动杆77左部和环形分布后侧端阀板的驱动杆75左侧端经一只连杆74(共有12只)铰接安装在一起，动力输出轴的传动杆77右部和前侧端阀板的驱动杆75右侧端经一只连杆74铰接安装在一起，每相邻两个阀板71之间，前侧端阀板71的驱动杆左部和环形分布后侧端阀板的驱动杆75左部经一只连杆74铰接安装在一起，前侧端阀板71的驱动杆右部和环形分布相邻前部阀板的驱动杆75右部经一只连杆74铰接安装在一起，多只阀板71的驱动杆和伺服电机驱动机构的传动杆77首尾相连经连杆74环形铰接安装在一起，在固定筒体105前侧端中部位于阀板71的右侧端有个开孔，火焰检测器9经螺杆螺母安装在开孔外侧端且其镜头朝向固定筒体105内。

图1、2、3、4、5、6、7、8、9中所示，本新型使用时，燃气轮机排出的余热尾气经废气连接管104进入外壳体1内，并从固定筒体105内侧和连接管11外侧之间的空间内进入余热锅炉内。打开火焰检测器9的电源后，能对后续燃烧尾气的火焰情况进行检测。外部第二台鼓风机输出的空气经中心空气管3进入中心燃烧器的横管51内并从横管右侧前端的燃烧盘55开孔喷出，外部的天然气从中心燃气管2进入内管52内并从内管右前端喷出和空气混合，使用者打开点火枪53的电源后(点燃火后关闭电源开关)，点火枪53右侧前端点火头产生电火花点燃混合气体。同时外部的天然气经主燃气管4进入主燃烧器的环形管64内，并从环形管64进入外管62形成的空间内，天然气从喷嘴管66的开孔喷出并被中心燃烧器右侧端产生的火焰点燃。主燃烧器5燃烧中会对燃气轮机输入的废气进行燃烧(废气从连接管11左端内流入、右端流出进入余热锅炉内)并同时利用了废气内的15％含氧量，不但能起到助燃作用，还能减少烟气含氧量及烟气排放温度(排放温度只有100℃左右)，达到燃气轮机尾气的热量和氧量尽可能全利用前提下，减少了环境污染。本新型使用中，中心燃气燃烧器和主燃气燃烧器互相独立控制，不受干扰，中心燃气燃烧器不但能起到点火的作用，并有利于解决15％含氧量烟气(也就是燃气轮机排出的450℃左右余热尾气)助燃可能引起的燃烧火焰不稳定，中心燃气燃烧器以稳定火焰为主；主燃气燃烧器能对燃气轮机排出的废热烟气进行再次助燃燃烧，且充分利用了高温尾气中的热能和氧气助燃，主燃气燃烧器以充分利用余氧为主。

图1、2、3、4、5、6、7、8、9中所示，本新型初始状态下，由于输入的余热气量过大，有可能影响中心燃气燃烧器的点火枪53点火，操作人员可打开伺服电机减速机构73的电源开关一定时间(3秒钟左右)，于是，伺服电机减速机构73的传动杆77两端、带动全部相邻的两只阀板71轴杆72上部的驱动杆75分别向前及向后移动一定位置，每只驱动杆75带动每只阀板71转动一定角度，这样，多只阀板71和固定筒体105内侧、连接管11外侧之间间隔的间隙变大，外部燃气轮机的余热废气大部分从固定筒105内侧端和连接管11外侧端之间直接进入余热锅炉内，防止了过量余热废气造成点火困难。点火枪点燃中心燃烧器的燃烧盘55前端燃气后，操作人员把伺服电机减速机构73的电源开关反向打开一定时间(3秒钟左右)，于是，伺服电机减速机构73的传动杆77两端带动相邻的两只阀板71轴杆72上部的驱动杆75分别向后及向前移动一定位置，每只驱动杆75带动阀板71反方向转动一定角度回到初始状态，这样，阀板71上下端和固定筒体105内侧、连接管11外侧之间再次间隔极小距离，保证了大量的余热废气再次经连接管11左端内流入、右侧端流出被中心燃气燃烧器5及主燃气燃烧器6燃烧助燃后进入余热锅炉内。

图1、2、3、4、5、6、7、8、9中所示，本新型应用中，当燃气轮机停机，但是余热锅炉需要热量，由于不再有废气的余氧气供应，主燃气燃烧器6的燃烧缺氧会燃烧不良甚至熄灭，操作人员可打开电动风门的电源开关，于是，电动风门的风门打开，外部第一台风机输入的空气经空气管8进入壳体1内，为中心燃气燃烧器的燃烧提供合适的氧气，保证了燃烧的进行(燃烧燃气轮机排出的余热气体时，关闭电动风门的电源开关，于是，电动风门的风门关闭，防止了余热废气从空气管8向外逸出。)。本新型使用中，不但能有效利用燃气轮机排出的余热废气，且在燃气轮机停止工作时还能单独燃烧燃气为余热锅炉提供热量，保证了锅炉的正常工作，且在相关机构共同作用下，由于烟气再次燃烧不但降低了最终烟气的排放温度(最终温度只有100℃左右)，降低了烟气含氧量和氮氧化物nox，达到燃气轮机尾气的热量和氧量尽可能全利用前提下，还减少了环境污染。

以上显示和描述了本新型的基本原理和主要特征及本新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本本新型限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本本新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

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