一种防止氢燃气轮机点火时爆燃的点火系统的制作方法

本发明属于燃气轮机，具体涉及一种防止氢燃气轮机点火时爆燃的点火系统。

背景技术：

1、现役重型燃气轮机大多以天然气为燃料，燃烧时释放大量二氧化碳，显著增加碳排放，因此国内外各燃机供应商及科研机构试图寻找一种清洁燃料替代传统碳氢燃料，目前已掌握天然气掺氢燃烧技术，并正致力于全氢燃气轮机的开发。

2、氢气作为清洁高效能源在能源技术改革及能源发展战略中具有重大意义，近年来，因其清洁环保和可持续利用等优点得到了快速发展。氢气燃烧时燃烧产物只有水，若以纯氢为燃气轮机燃料，可显著降低碳排放，但同时应高度重视氢气易扩散、易燃易爆的特性，其危险程度远高于天然气，且其爆炸极限广，当氢气、空气配比不均时，遇到点火源易引起爆燃，尤其在燃气轮机燃烧室中，大量可燃混气充满燃烧室，当高能点火电极附近的氢气、空气掺混不均时，点火瞬间可能发生爆燃现象，加之氢气火焰传播速度快，瞬时便可引燃燃烧室中的全部混气，使燃烧室内发生爆燃现象，严重时将损毁燃烧室及透平组件。因此，传统点火系统已不再适于氢燃气轮机。

3、针对上述问题，有必要提出一种设计合理且有效解决上述问题的防止氢燃气轮机点火时爆燃的点火系统。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种防止氢燃气轮机点火时爆燃的点火系统。

2、本发明提供一种防止氢燃气轮机点火时爆燃的点火系统，所述点火系统设置于火焰筒壁面与燃兼压缸壁面之间的气体腔体，所述气体腔体围设有安装壁；所述点火系统包括点火杆、第一驱动组件、密封壁、密封组件、第二驱动组件和进气管；

3、所述点火杆的第一端设置有线缆，所述点火杆的第二端穿过所述气体腔体并可伸缩地插置于所述密封组件；

4、所述第一驱动组件与所述点火杆连接，用于驱动所述点火杆沿所述气体腔体的轴向移动；

5、所述密封壁沿所述安装壁的内侧壁面周向分布，且所述密封壁与所述密封组件之间形成有环形气体通道；

6、所述第二驱动组件与所述密封组件连接，用于驱动所述密封组件沿所述气体腔体的轴向移动；

7、所述进气管穿过所述燃兼压缸壁面并与所述气体腔体相连通，用于向所述气体腔体内通入高压惰性气体；其中，

8、点火时，所述环形气体通道与所述气体腔体相连通，高压惰性气体通过所述进气管通入所述气体腔体内，高压惰性气体经所述环形气体通道传出，在火焰筒内形成环形气体射流，使得所述点火杆放电点火时只引燃环形气体射流内的可燃混气，之后火焰由环形气体射流的末端向四周迅速扩散，依靠缓燃火焰引燃其余混气。

9、可选的，所述密封组件包括密封块、凸台和环形凸起；

10、所述凸台设置于所述密封块的底壁，所述环形凸起设置于所述凸台的底壁；所述密封壁与所述凸台以及所述环形凸起之间形成有所述环形气体通道。

11、可选的，所述环形凸起的底部朝向所述密封壁倾斜设置。

12、可选的，所述密封组件包括密封块、凸台和环形凸台；

13、所述凸台设置于所述密封块的底壁，所述环形凸台设置于所述凸台的底壁；

14、所述密封壁与所述凸台以及所述环形凸台之间形成有所述环形气体通道。

15、可选的，所述凸台的上端面的面积大于其下端面的面积。

16、可选的，所述点火杆的第二端可移动地插置于所述密封块以及所述凸台的中心区域。

17、可选的，所述密封壁与所述密封块接触，形成第一接触点。

18、示例性的，所述第一驱动组件包括点火器气缸和第一弹性件；

19、所述点火器气缸固定于所述燃兼压缸壁面；

20、所述点火器气缸内贯穿设置有所述点火杆；

21、所述第一弹性件设置于所述点火器气缸，并与所述点火杆连接；其中，

22、需要点火时，向所述点火器气缸内充入高压气体，高压气体挤压所述第一弹性件压缩，驱动所述点火杆移动至火焰筒内；

23、点火完成后，所述点火器气缸内的高压气体泄出，所述第一弹性件逐渐回弹，驱动所述点火杆向背离所述火焰筒的方向移动。

24、示例性的，所述第二驱动组件包括多个密封装置气缸、第二弹性件和连杆；

25、多个所述密封装置气缸固定设置于所述燃兼压缸壁面，且沿所述点火杆的周向间隔设置；

26、所述第二弹性件设置于所述密封装置气缸；

27、所述连杆的第一端插置于所述密封装置气缸并与所述第二弹性件连接，所述连杆的第二端与所述密封组件固定连接；其中，

28、需要点火时，向所述密封装置气缸充入高压气体，其中，充入的高压气体的压力高于所述气体腔体内高压惰性气体的压力，高压气体挤压所述第二弹性件压缩，驱动所述密封组件向上移动，以使所述环形气体通道与所述气体腔体相连通。

29、示例性的，所述系统还包括排气管；

30、所述排气管穿过所述燃兼压缸壁面并与所述气体腔体相连通，用于将高压惰性气体泄出。

31、本发明提供的防止氢燃气轮机点火时爆燃的点火系统，密封壁与密封组件之间形成有环形气体通道，可将高压惰性气体由气体腔经气体通道传出，在火焰筒内形成高速惰性气体射流，也即环形流体壁，可将环形气体射流内的可燃混气与火焰筒内的其余可燃混气隔离开来，在点火杆放电点火时，只引燃环形气体射流内的可燃混气，可燃混气迅速燃烧，火焰由环形气体射流的末端向四周迅速扩散，依靠缓燃火焰引燃其余混气。

32、基于本发明中的点火系统，高速惰性气体射流可形成环形流体壁，避免点火杆放电产生的火花作用于燃烧室内的全部可燃混气，而是仅作用于环形流体壁内的小部分可燃混气，从而防止燃烧室内由于燃料、氧化剂浓度分布不均发生大范围爆燃现象，即使当环形流体壁内的氢气、空气掺混不均时，点火杆放电引起爆燃，其安全性相较于固体壁面也更高，原因是当爆燃十分严重时可能导致固体壁面破碎，而流体壁不会产生碎片，避免碎片击打燃烧室结构甚至透平组件，显著提升了氢燃气轮机点火安全性、稳定性。

1.一种防止氢燃气轮机点火时爆燃的点火系统，其特征在于，所述点火系统设置于火焰筒壁面与燃兼压缸壁面之间的气体腔体，所述气体腔体围设有安装壁；所述点火系统包括点火杆、第一驱动组件、密封壁、密封组件、第二驱动组件和进气管；

2.根据权利要求1所述的点火系统，其特征在于，所述密封组件包括密封块、凸台和环形凸起；

3.根据权利要求2所述的点火系统，其特征在于，所述环形凸起的底部朝向所述密封壁倾斜设置。

4.根据权利要求1所述的点火系统，其特征在于，所述密封组件包括密封块、凸台和环形凸台；

5.根据权利要求2或者4所述的点火系统，其特征在于，所述凸台的上端面的面积大于其下端面的面积。

6.根据权利要求2或者4所述的点火系统，其特征在于，所述点火杆的第二端可移动地插置于所述密封块以及所述凸台的中心区域。

7.根据权利要求2或者4所述的点火系统，其特征在于，所述密封壁与所述密封块接触，形成第一接触点。

8.根据权利要求1所述的点火系统，其特征在于，所述第一驱动组件包括点火器气缸和第一弹性件；

9.根据权利要求1所述的点火系统，其特征在于，所述第二驱动组件包括多个密封装置气缸、第二弹性件和连杆；

10.根据权利要求1所述的点火系统，其特征在于，所述系统还包括排气管；