一種燃氣輪機燃燒室頭部結構的制作方法
【技術領域】
[0001]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】
[0002]由于環(huán)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(tǒng)的擴散燃燒轉化為預混燃燒，從而能夠降低燃燒室內(nèi)的峰值溫度，進而可以降低氮氧化物(NOx)的排放。
[0003]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(qū)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(qū)域，那么這些區(qū)域中的燃燒產(chǎn)物的溫度將高于平均溫度。而高溫時產(chǎn)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(qū)域，那么這些區(qū)域中的燃燒產(chǎn)物的溫度將低于平均溫度。這些區(qū)域可能會發(fā)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。
[0004]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(jīng)過噴嘴旋流器產(chǎn)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。
[0005]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(nèi)容】
[0006](一 )要解決的技術問題
[0007]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(jié)約成本、使結構更加緊湊和提升燃燒室燃燒性能。
[0008]( 二 )技術方案
[0009]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(nèi)側，中心噴嘴和外圍噴嘴的端部分別伸入罩帽內(nèi)側的中心混合管和外圍混合管內(nèi)，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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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(huán)繞外圍混合管的管壁外側，所述出氣縫開設在端板上。
[0014]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(huán)繞中心混合管的管壁外側，所述出氣縫開設在端板上。
[0015]其中，所述出氣縫的寬度為I?4mm。
[0016]其中，所述集氣室的流通面積為出氣縫面積的5?15倍。
[0017]其中，所述整流室的流通面積為出氣縫面積的I?2倍。
[0018]其中，所述外圍噴嘴的數(shù)目至少為四個。
[0019](三)有益效果
[0020]本實用新型的上述技術方案具有如下優(yōu)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(nèi)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(jié)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】
[0021]圖1是本實用新型燃氣輪機燃燒室頭部結構剖面示意圖；
[0022]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(nèi)部件的結構剖視圖；
[0023]圖3是圖2中B處冷氣吹掃裝置示意圖。
[0024]圖中，1:中心噴嘴；2:外圍噴嘴；3:罩帽；31:端板；32:冷卻空氣進口 ；33:發(fā)散冷卻孔；34:中心混合管；35:外圍混合管；4:冷氣吹掃裝置；41:中心冷氣吹掃裝置；42:外圍冷氣吹掃裝置;421:連接管；411:進氣管；401:集氣室；402:整流室；403:出氣縫。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和實施例對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。
[0026]如圖1和圖2所示，本實用新型提供的燃氣輪機燃燒室頭部結構包括中心噴嘴1、六個外圍噴嘴2、罩帽3、中心混合管34和外圍混合管35，六個外圍噴嘴2環(huán)形均勻設置于中心噴嘴I外側，中心混合管34和外圍混合管35設置在罩帽3的內(nèi)側，中心噴嘴I和外圍噴嘴2的端部分別伸入罩帽3內(nèi)側的中心混合管34和外圍混合管35內(nèi)，中心混合管34的外側設置有中心冷氣吹掃裝置41，外圍混合管35的外側設置有外圍冷氣吹掃裝置42，所述中心冷氣吹掃裝置41與外圍冷氣吹掃裝置42相連通，所述外圍冷氣吹掃裝置42與罩帽3外側空氣連通；中心冷氣吹掃裝置41和外圍冷氣吹掃裝置42的位置分別與所述中心噴嘴I和外圍噴嘴2的下游位置相對應。當然，上述外圍噴嘴2的數(shù)目不限于六個也可設置為其他數(shù)目。
[0027]上述實施例中，外圍混合管35的外側設置有外圍冷氣吹掃裝置42，罩帽3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2的下游噴射吹出，中心混合管34的外側設置有中心冷氣吹掃裝置41，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I的下游噴射吹出，這樣通過從外圍噴嘴2和中心噴嘴I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(nèi)有效分割中心噴嘴I與外圍噴嘴2的氣焰的流動，從而替代一部分原固體混合管的功能。具體地，罩帽3中固體混合管的長度可以適當縮小，從而減小頭部結構的軸向長度，使得燃燒室頭部結構更加緊湊，罩帽3長度也可縮短，將節(jié)省制造需要的材料，同時，緊湊的結構加工難度也會降低，進一步降低加工制造成本；空氣層代替?zhèn)鹘y(tǒng)的固體混合管，使得頭部固體區(qū)域離火焰筒燃燒區(qū)的距離增加，所以高溫燃氣對于頭部結構的輻射降低，頭部結構的溫度相應地降低，這樣有助于提高頭部結構的壽命；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。