本发明属于燃烧器，尤其涉及一种天然气掺氢燃烧器。
背景技术：
1、掺氢天然气是一种通过将氢气与天然气混合的燃料，旨在提高燃烧效率、降低排放并促进可持续能源的使用。而燃气轮机作为一种常见的驱动压缩机的设备，其燃烧器是关键的组成部分之一，直接影响着燃气轮机的性能和效率。当前掺氢天然气燃气轮机燃烧器的相关背景技术情况主要体现在以下三个方面：
2、1、混合比优化：控制氢气与天然气的混合比例是关键。通过优化混合比，可以最大限度地提高燃烧效率并减少排放。目前已经有一些实践在优化氢气与天然气的混合比例，例如设计控制系统精确调控燃料和空气的供给量以提高燃烧效率和降低排放。然而优化混合比的最佳方法尚不清晰，同时混合比的调节也可能增加控制系统的复杂性，需要更先进的监控和控制技术配合。
3、2、燃烧稳定性：掺氢天然气的燃烧特性与纯天然气不同，可能会影响燃烧器的稳定性。因此，设计燃烧器时需要考虑燃烧的稳定性和可靠性。现有的燃烧器设计通常采取旋流或钝体燃烧来提高稳定性和可靠性。然而在高氢气含量条件下，燃烧稳定性仍然是一个挑战，尤其是在低负荷运行或部分负荷运行时。此外，传统的稳定燃烧方式可能会牺牲一定的燃烧效率。
4、3、排放控制：掺氢天然气的燃烧会影响排放物的种类和浓度，特别是氮氧化物(nox)和一氧化碳(co)等有害气体的排放。因此，燃烧器设计需要考虑排放控制技术，以满足环保要求。现有的掺氢天然气燃气轮机燃烧器的排放控制技术包括采用预混燃烧策略和后处理技术，以减少有害气体的排放。尽管在排放控制方面有效，但在实际运行中预混燃烧方式可能增加回火发生的风险。此外，排放控制技术的成本较高，需要更经济有效的解决方案。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种结构简单，且属于微混与扩散形式的天然气掺氢燃烧器，其通过对燃烧器结构的改进，使用微混的组织形式，天然气与氢气采用两路进气方式，这样使得天然气和氢气快速均匀地混合，并实现稳定的着火与燃烧，显著降低氮氧化物的排放，克服了背景技术所存在的不足。
2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种天然气掺氢燃烧器，包括扩散器件、微混器件和空气供应件，所述扩散器件的下端具有主燃料供应管；所述微混器件为环形，其同轴套设在所述扩散器件的外围，且所述微混器件具有副燃料供应接口；所述空气供应件设置在所述扩散器件和微混器件的下端，且所述空气供应件具有空气通入口，所述扩散器件和微混器件均与所述空气供应件连通，以由所述空气供应件向所述扩散器件和微混器件内供应空气。
3、上述技术方案的有益效果在于：如此可由主燃料供应管供应氢气，而副燃料供应接口供应天然气，而空气供应件分别向扩散器件和微混器件内供应空气，此时使得扩散器件内将空气和氢气进行预混后送出，而微混器件内将空气和天然气微混后送出。并使得天然气、氢气和空气充分混合，这样有利于提高燃料的燃烧效率。
4、上述技术方案中所述扩散器件还包括槽体壳、导流板和帽盖，所述槽体壳的槽口朝上，所述导流板盖设在所述槽体壳的槽口处，并与所述槽体壳共同围合形成空腔，所述主燃料供应管的上端竖直贯穿所述导流板，且所述主燃料供应管的下端经所述槽体壳的侧壁或底壁穿出至所述槽体壳外，所述帽盖盖设在所述主燃料管的上端，且所述帽盖上均布有出气孔，所述导流板上设置有多个旋流孔，所述微混器件套设在所述槽体壳外，所述空气供应件设置在所述槽体壳和微混器件的下端，所述空气供应件的上端设置有多个透气孔，且部分所述透气孔与所述槽体壳内连通，而余下的所述透气孔与所述微混器件内连通。
5、上述技术方案的有益效果在于：如此使得主燃料供应管的送出的燃料在扩散器件的上方分散，而扩散器件内的通入的空气经旋流孔外排至所述扩散器件的上方，而空气在旋流孔的作用下形成旋流，并带动扩散器件上方的燃料与空气充分混匀并扩散。
6、上述技术方案中所述扩散器件还包括多根分支管，多根所述分支管在所述槽体壳内绕所述主燃料供应管的上端环向间隔分布，多根所述分支管的下端弯折至与所述主燃料供应管的管壁连接并连通，多根所述分支管的上端延伸至贯穿所述导流板。
7、上述技术方案的有益效果在于：如此使得主燃料供应管送出的燃料能在扩散器件的上方更充分的分散，这样有利于其与空气进行更为充分的混匀并扩散。
8、上述技术方案中多个所述旋流孔分为两组旋流孔组，且每组所述旋流孔组具有多个旋流孔，每组所述旋流孔组的多个所述旋流孔均在所述导流板上绕所述主燃料供应管的上端环向间隔分布，且多个所述分支管的上端位于两组所述旋流孔组之间。
9、上述技术方案的有益效果在于：如此使得扩散器件内的空气在外排时，在多个分支管围合形成的环内外分别形成旋流状气流，这样可使得帽盖和分支管排出的燃料与空气更为充分的混合并扩散。
10、上述技术方案中所述微混器件包括环形壳，所述环形壳内部中空，其套设在所述槽体壳的外围，且所述环形壳上端的水平高度高于所述槽体壳槽口的水平高度，所述环形壳的上端均布有出气孔，所述空气供应件的外围位于所述环形壳的下端，且所述空气供应件余下的透气孔均与所述环形壳内连通以向所述环形壳内供应空气，所述副燃料供应接口设置在所述环形壳的侧壁上。
11、上述技术方案的有益效果在于：如此使得微混器件和扩散器件共同为核形成一个槽形结构，即扩散器件的上端低于微混器件的上端，而且微混器件内的燃料与空气在其内部充分混匀后再排出。
12、上述技术方案中所述环形壳的内底壁上还同轴设置有一个环形筒，所述环形壳内中部还同轴设置有一个位于所述环形筒上方的第一环形板，所述第一环形板的内侧与所述环形壳同轴连接，所述第一环形板的外侧外延至所述环形筒外，且所述第一环形板与所述环形筒的上端具有间隙，所述空气供应件上与所述环形壳连通的透气孔均位于所述环形筒的环内。
13、上述技术方案的有益效果在于：如此可对进入到环形壳内的空气进行憋压后再均匀分布以与燃料混匀。
14、上述技术方案中所述环形壳内还设置有第二环形板，所述第二环形板同轴设置在所述环形壳内，并位于所述第一环形板的上方，且所述第二环形板的外侧与所述环形壳的内侧壁连接，所述第二环形板的内侧内延至所述第一环形板中部的上方，所述第一环形板和第二环形板用以在所述环形壳内形成“s”形的走气通道。
15、上述技术方案的有益效果在于：其结构简单，如此使得第一环形板和第二环形板在所述环形壳内对空气和燃料混合物的行程进行“s”形的导流并延长行程，这样可使得燃料和空气进行更为充分的混合。
16、上述技术方案中所述环形壳的上端向外扩张以呈喇叭形扩口。
17、上述技术方案的有益效果在于：这样使得扩散器件上方的空间呈扩口状，这样使得扩散器件送出的混合气体能沿扩口更好的扩散至与微混器件送入的混合气体进行更好的混合。
18、上述技术方案中所述副燃料供应接口位于所述第一环形板的下方。
19、上述技术方案的有益效果在于：其结构简单，这样有利于燃料与空气在所述微混器件内进行混合。
20、上述技术方案中所述空气供应件包括空气进气壳，其内部中空，所述扩散器件和微混器件均设置在所述空气进气壳的上端，所述空气通入口设置在所述空气进气壳的侧壁或底壁上，所述透气孔设置在所述空气进气壳的上端。
21、上述技术方案的有益效果在于：其结构简单，且使得空气能更均匀的向微混器件和扩散器件中送出。
1.一种天然气掺氢燃烧器，其特征在于，包括扩散器件(1)、微混器件(2)和空气供应件(3)，所述扩散器件(1)的下端具有主燃料供应管(11)；所述微混器件(2)为环形，其同轴套设在所述扩散器件(1)的外围，且所述微混器件(2)具有副燃料供应接口(211)；所述空气供应件(3)设置在所述扩散器件(1)和微混器件(2)的下端，且所述空气供应件(3)具有空气通入口(311)，所述扩散器件(1)和微混器件(2)均与所述空气供应件(3)连通，以由所述空气供应件(3)向所述扩散器件(1)和微混器件(2)内供应空气。
2.根据权利要求1所述的天然气掺氢燃烧器，其特征在于，所述扩散器件(1)还包括槽体壳(12)、导流板(13)和帽盖(14)，所述槽体壳(12)的槽口朝上，所述导流板(13)盖设在所述槽体壳(12)的槽口处，并与所述槽体壳(12)共同围合形成空腔，所述主燃料供应管(11)的上端竖直贯穿所述导流板(13)，且所述主燃料供应管(11)的下端经所述槽体壳(12)的侧壁或底壁穿出至所述槽体壳(12)外，所述帽盖(14)盖设在所述主燃料管的上端，且所述帽盖(14)上均布有出气孔(141)，所述导流板(13)上设置有多个旋流孔(131)，所述微混器件(2)套设在所述槽体壳(12)外，所述空气供应件(3)设置在所述槽体壳(12)和微混器件(2)的下端，所述空气供应件(3)的上端设置有多个透气孔(312)，且部分所述透气孔(312)与所述槽体壳(12)内连通，而余下的所述透气孔(312)与所述微混器件(2)内连通。
3.根据权利要求2所述的天然气掺氢燃烧器，其特征在于，所述扩散器件(1)还包括多根分支管(15)，多根所述分支管(15)在所述槽体壳(12)内绕所述主燃料供应管(11)的上端环向间隔分布，多根所述分支管(15)的下端弯折至与所述主燃料供应管(11)的管壁连接并连通，多根所述分支管(15)的上端延伸至贯穿所述导流板(13)。
4.根据权利要求3所述的天然气掺氢燃烧器，其特征在于，多个所述旋流孔(131)分为两组旋流孔组，且每组所述旋流孔组具有多个旋流孔(131)，每组所述旋流孔组的多个所述旋流孔(131)均在所述导流板(13)上绕所述主燃料供应管(11)的上端环向间隔分布，且多个所述分支管(15)的上端位于两组所述旋流孔组之间。
5.根据权利要求2-4任一项所述的天然气掺氢燃烧器，其特征在于，所述微混器件(2)包括环形壳(21)，所述环形壳(21)内部中空，其套设在所述槽体壳(12)的外围，且所述环形壳(21)上端的水平高度高于所述槽体壳(12)槽口的水平高度，所述环形壳(21)的上端均布有出气孔(212)，所述空气供应件(3)的外围位于所述环形壳(21)的下端，且所述空气供应件(3)余下的透气孔(312)均与所述环形壳(21)内连通以向所述环形壳(21)内供应空气，所述副燃料供应接口(211)设置在所述环形壳(21)的侧壁上。
6.根据权利要求5所述的天然气掺氢燃烧器，其特征在于，所述环形壳(21)的内底壁上还同轴设置有一个环形筒(22)，所述环形壳(21)内中部还同轴设置有一个位于所述环形筒(22)上方的第一环形板(23)，所述第一环形板(23)的内侧与所述环形壳(21)同轴连接，所述第一环形板(23)的外侧外延至所述环形筒(22)外，且所述第一环形板(23)与所述环形筒(22)的上端具有间隙，所述空气供应件(3)上与所述环形壳(21)连通的透气孔(312)均位于所述环形筒(22)的环内。
7.根据权利要求6所述的天然气掺氢燃烧器，其特征在于，所述环形壳(21)内还设置有第二环形板(24)，所述第二环形板(24)同轴设置在所述环形壳(21)内，并位于所述第一环形板(23)的上方，且所述第二环形板(24)的外侧与所述环形壳(21)的内侧壁连接，所述第二环形板(24)的内侧内延至所述第一环形板(23)中部的上方，所述第一环形板(23)和第二环形板(24)用以在所述环形壳(21)内形成“s”形的走气通道。
8.根据权利要求6所述的天然气掺氢燃烧器，其特征在于，所述环形壳(21)的上端向外扩张以呈喇叭形扩口。
9.根据权利要求6所述的天然气掺氢燃烧器，其特征在于，所述副燃料供应接口(211)位于所述第一环形板(23)的下方。
10.根据权利要求2-4任一项所述的天然气掺氢燃烧器，其特征在于，所述空气供应件(3)包括空气进气壳(31)，其内部中空，所述扩散器件(1)和微混器件(2)均设置在所述空气进气壳(31)的上端，所述空气通入口(311)设置在所述空气进气壳(31)的侧壁或底壁上，所述透气孔(312)设置在所述空气进气壳(31)的上端。
