G/H级燃气轮机燃烧室技术研发

SGT6-6000G燃气轮机压比为19，透平一级动叶前温度为1417℃，折算出的燃烧室出口温度约为1556℃;单机循环功率可达250MW，“一拖一”联合循环功率可达365MW，联合循环效率超过了58%。SGT6-6000G燃气轮机从启动到20%的负荷，采用闭环空气冷却燃烧室过渡段，在高于20%的负荷下，采用闭环蒸汽冷却过渡段，此时更多的空气进入燃烧区参与燃烧，从而保证燃烧区的温度与F级相当。SGT6-6000G燃气轮机的燃烧室燃烧组织方案基本与SGT6-5000F相同。SGT6-5000F燃气轮机采用DLN燃烧室，中心采用扩散燃烧模式的喷嘴，称为值班喷嘴，其外围布置了8个预混喷嘴，称为主喷嘴;值班喷嘴采用强旋流的气动设计，出口处形成稳定的回流区使火焰稳定，主喷嘴出口处不会形成回流区。燃料路分为四路，值班喷嘴为第一路，外围8个主喷嘴分成独立的两组，分别为第二路、第三路;在喷嘴来流上游的导流衬套上设有圆管型燃料管道，开有若干燃料喷口，为第四路;在整个工况范围内，值班喷嘴一直供应燃料。火焰筒上设有旁通阀，用于调节低负荷下的燃烧当量比，保证燃烧稳定性。对于压比为16、透平一级动叶前温度为1332℃的SGT6-5000F燃气轮机，在60%～100%的负荷范围内，生成的NOx、CO的体积分数低于25×10-6。SGT6-6000G燃气轮机的DLN燃烧室在SGT6-5000F的基础上做了局部优化，优化值班喷嘴的气动性能，拓宽扩散燃烧的稳定燃烧边界，实现在更低的燃料流量下稳定的燃烧;改善了点火性能，取消了火焰筒上的旁通阀。32%～100%的负荷范围内，SGT6-6000G燃气轮机生成的NOx、CO的体积分数低于25×10-6。

为了满足电网调峰对燃气轮机启动时间短的要求，Siemens公司从2001年底开始研发采用全空气冷却的SGT-8000H系列燃气轮机，并于2011年进入商业运营。SGT-8000H燃气轮机是Siemens公司在并购Westinghouse公司的发电设备部后采用现有生产线以及先进的创新技术所研发的第一个系列产品，大量综合了其自身原有的V系列燃气轮机和Westinghouse公司W系列燃气轮机的先进技术，如应用了V94.3A燃气轮机的转轴、透平气流通道等设计特征，应用了W-501F的压气机设计特征。

SGT-8000H燃气轮机的燃烧室设计基本上放弃了V系列燃气轮机环形燃烧室及混合燃烧器，继承了W-501F(SGT6-5000F)系列燃气轮机逆流环管式燃烧室及多喷嘴设计。

SGT-8000H燃气轮机的压比为19，透平一级动叶前温度为1417℃，折算出的燃烧室出口温度约为1556℃;单机循环功率可达375MW，“一拖一”联合循环功率可达570MW，联合循环效率超过了60.5%。SGT-8000H燃气轮机采用Westinghouse公司F级燃气轮机中参数最高的W-501Fee的ULN(UltraLowNOx，超低NOx)燃烧室方案，如图3所示，W-501Fee燃气轮机生成的NOx的体积分数低于9×10-6，CO低于10×10-6。

与原DLN方案相比，ULN燃烧室的主要优化包括:在中心扩散喷嘴外围增加了一级预混喷嘴共同作为值班喷嘴，即采用五级燃料路;将主喷嘴的燃料喷射装置与旋流叶片整合成一体，发展出了SFI(SwirlerFuelInjection，简称SFI)喷嘴，从而提升了燃料空气的混合均匀度。ULN燃烧室的8个主喷嘴分为A级和B级，值班喷嘴的预混燃料路称为D级，导流衬套上开设的圆管型燃料路称为C级，值班喷嘴的扩散燃料路为第五级。对应的分级策略为:采用值班喷嘴扩散燃料路点火至较高转速时切入A级和D级，运行到30%～50%负荷时，切入B级和C级;在基本负荷条件下，70%～90%的燃料供应到A级和B级，剩余燃料供应到其他三级。