[實用新型]一種燃氣輪機燃燒室頭部結構

有效

• 申請號: 201520231330.1
• 申請日: 2015-04-16
• 公開（公告）號: CN204717741U
• 公開（公告）日: 2015-10-21
• 發明（設計）人: 方子文;李珊珊;呂煊
• 申請（專利權）人: 北京華清燃氣輪機與煤氣化聯合循環工程技術有限公司
• 主分類號: F23R3/02
• 分類號: F23R3/02
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王闖

技術領域

本實用新型涉及燃氣輪機技術領域，尤其涉及一種燃氣輪機燃燒室頭部結構。

背景技術

由于環境保護的要求越來越嚴格，在近年來的燃氣輪機燃燒器中越來越多地使用預混燃燒的方式來降低污染物的排放。通過將燃料與空氣預先混合為均相的可燃混合物，使得其燃燒方式由傳統的擴散燃燒轉化為預混燃燒，從而能夠降低燃燒室內的峰值溫度，進而可以降低氮氧化物(NOx)的排放。

為了達到較低的污染物排放水平，離開噴嘴進入到火焰筒的反應區域的燃料和空氣的混合物必須非常均勻。如果在流場中存在燃料-空氣混合強度顯著高于平均值的區域，那么這些區域中的燃燒產物的溫度將高于平均溫度。而高溫時產生氮氧化物(NOx)的一個非常重要的原因。如果在流場中存在燃料-空氣混合強度顯著低于平均值的區域，那么這些區域中的燃燒產物的溫度將低于平均溫度。這些區域可能會發生猝熄或者燃燒不完全，從而增大一氧化碳(CO)和未燃燒烴(UHC)的排放。所以，提高燃料-空氣混合強度是預混合噴嘴要解決的重要問題。

在典型的采用預混燃燒方式的燃燒室頭部結構中，一般包含一個布置在中心的中心噴嘴和多個均勻地布置在中心噴嘴四周的外圍噴嘴。中心噴嘴與外圍噴嘴均布置在罩帽中，罩帽上設置有混合管。來自壓氣機的空氣經過噴嘴旋流器產生渦流，并與噴嘴噴出的燃料氣在混合管中混合，混合完成之后的氣體噴入到火焰筒中進行燃燒。為了保證混合強度，罩帽上預混管的長度一般在200mm左右。然而，混合管長度的要求導致罩帽軸向較長，造成較高的制造成本。

因此，針對以上不足，本實用新型提供了一種燃氣輪機燃燒室頭部結構。

實用新型內容

(一)要解決的技術問題

本實用新型的目的是提供一種可縮短軸向長度的燃氣輪機燃燒室頭部結構，以節約成本、使結構更加緊湊和提升燃燒室燃燒性能。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種燃氣輪機燃燒室頭部結構，其包括中心噴嘴、外圍噴嘴、罩帽、中心混合管和外圍混合管，中心混合管和外圍混合管設置在罩帽的內側，中心噴嘴和外圍噴嘴的端部分別伸入罩帽內側的中心混合管和外圍混合管內，中心混合管的外側設置有中心冷氣吹掃裝置，外圍混合管的外側設置有外圍冷氣吹掃裝置，所述中心冷氣吹掃裝置與外圍冷氣吹掃裝置相連通，所述外圍冷氣吹掃裝置與罩帽外側空氣連通。

其中，所述中心冷氣吹掃裝置和外圍冷氣吹掃裝置的位置分別與所述中心噴嘴和外圍噴嘴的下游位置相對應。

其中，所述外圍冷氣吹掃裝置通過至少一個進氣管與罩帽外側空氣連通。

其中，所述中心冷氣吹掃裝置與外圍冷氣吹掃裝置通過連接管連通。

其中，所述外圍冷氣吹掃裝置包括依次連通的集氣室、整流室和出氣縫，所述集氣室與進氣管連通，所述整流室環繞外圍混合管的管壁外側，所述出氣縫開設在端板上。

其中，所述中心冷氣吹掃裝置包括依次連通的集氣室、整流室和出氣縫，所述集氣室與連接管連通，所述整流室環繞中心混合管的管壁外側，所述出氣縫開設在端板上。

其中，所述出氣縫的寬度為1～4mm。

其中，所述集氣室的流通面積為出氣縫面積的5～15倍。

其中，所述整流室的流通面積為出氣縫面積的1～2倍。

其中，所述外圍噴嘴的數目至少為四個。

(三)有益效果

本實用新型的上述技術方案具有如下優點：本實用新型提供的可縮短軸向長度的燃氣輪機燃燒室頭部結構中，外圍混合管的外側設置有外圍冷氣吹掃裝置，罩帽外側空氣進入外圍冷卻吹掃裝置，外圍冷卻吹掃裝置將冷空氣在外圍噴嘴的下游噴射吹出，中心混合管的外側設置有中心冷氣吹掃裝置，外圍冷卻吹掃裝置中的部分氣流流向中心冷卻吹掃裝置，中心冷卻吹掃裝置將冷空氣在中心噴嘴的下游噴射吹出，這樣通過從外圍噴嘴和中心噴嘴下游的混合管末端噴射空氣，在混合管下游形成氣流層；該氣流層可以在一定長度內有效分割中心噴嘴與外圍噴嘴的氣焰的流動，從而替代一部分原固體混合管的功能，這樣罩帽中固體混合管的長度可以適當縮小，從而減小燃燒室頭部結構的軸向長度，使得燃燒室頭部結構更加緊湊，節省成本；引入的冷空氣向下游流動，最終參與燃燒，減少了單純冷卻氣的浪費，提高了燃燒室總體性能。

附圖說明

圖1是本實用新型燃氣輪機燃燒室頭部結構剖面示意圖；

圖2是本實用新型燃氣輪機燃燒室頭部結構中罩帽及罩帽內部件的結構剖視圖；

圖3是圖2中B處冷氣吹掃裝置示意圖。