在60%~100%的负荷范围内,生成的NOx体积分数低于15×10-6。图4为MHI公司的DLNMk7-4、DLNMk8-4燃烧室示意图。
综上所述,MHI 公司的 G/H 级燃气轮机的燃烧室燃烧组织方案与 Siemens 公司基本相同,且都是在 F级天然气燃烧室基础上进行局部优化发展起来的,主要的优化除了外围预混喷嘴的燃料/空气混合效果、值班喷嘴的稳火边界,还设置了抑制热声振荡的谐振腔及旁通阀谐振装置。
4 三大燃气轮机公司 G /H 级燃烧室研发的共同性
三大燃气轮机公司的天然气燃烧室技术路线按照稳火机理可以分为两类: GE 公司燃烧室的每个喷嘴都具有自稳火的能力,而 Siemens 和 MHI 公司燃烧室只有中心的值班喷嘴能够稳火,且值班喷嘴采用了扩散火焰。虽然如此,三家公司在 G/H 级燃烧室的研发过程中仍体现出了若干共同特性。
( 1) 三大燃气轮机公司的 G/H 级燃烧室的主要特点相似,均采用逆流环管式的布局和多喷嘴的燃烧组织方案,均采用贫预混燃烧模式,且预混喷嘴都将燃料喷射装置与旋流叶片整合成一体,在旋流叶片上开设燃料喷口。
( 2) 三大燃气轮机公司的 G/H 级燃烧室均是基于各自 F 级天然气燃烧室技术进行局部优化得到的,主要的优化工作集中在两部分,喷嘴气动性能及火焰筒、过渡段的冷却方式,包括: 提高预混喷嘴的混合均匀性及回火裕度,并拓宽喷嘴的稳火边界;冷却优化包括采用扰流肋片匹配冲击冷却的气冷方式或闭环蒸汽冷却方式。
( 3) 三大燃气轮机公司在 G/H 级燃烧室的研发中都开始关注一些燃烧室外围部件的细节设计,包括优化喷嘴进口前的气流均匀性、优化密封结构、减少浮动连接处的空气泄漏量,以期最大限度地提升燃料/空气的混合均匀性和回火裕度,最大限度地增加参与燃烧的空气量。
( 4) 三大燃气轮机公司在 G/H 级燃烧室的研发中不断采用更先进的低导热 TBC 涂层及使用技术,采用更耐温的合金材料,从而降低火焰筒及过渡段所需的冷却气量,而不是单纯的依靠提升对流冷却效率。
( 5) 三大燃气轮机公司的 F 级和 G/H 级燃烧室研发过程均体现出一种向更高参数升级的开发验证思路: 首先将 G/H 级燃烧室技术应用于 F 级升级版机型,且该 F 级燃气轮机的参数与 G/H 级燃气轮机参数差异较小,获得比其他 F 级燃气轮机更优异的性能后再回用到 G/H 级机型上。