燃烧室的头部装置、燃烧室及燃气轮机制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种燃烧室的头部装置、燃烧室及燃气轮机，以节约燃烧室研发时间和成本。燃烧室的头部装置，包括同轴设置的法兰、集气匣和头部进气件，以及主级燃料管、辅助支撑杆、值班级燃料管和多个主级燃料喷管，头部进气件包括混气筒和环绕混气筒且平行于混气筒轴向的多个预混气通道孔，混气筒的近端具有端板，端板中心具有第一通孔；集气匣固定于头部进气件，集气匣的近侧腔壁具有径向对称的第二通孔和第三通孔，多个主级燃料喷管与集气匣的远侧腔壁螺纹连接，每个主级燃料喷管与集气匣的内腔相通且一一对应的伸入预混气通道孔内；值班级燃料管固定于法兰且穿过第一通孔；主级燃料管固定于法兰和第二通孔，辅助支撑杆固定于法兰和第三通孔。

Combustor Head Device, Combustor and Gas Turbine

The invention discloses a head device of a combustion chamber, a combustion chamber and a gas turbine, in order to save the development time and cost of the combustion chamber. The head device of the combustor includes a coaxially arranged flange, a gas collecting box and a head air intake part, as well as a main fuel pipe, an auxiliary support rod, a duty fuel pipe and a plurality of main fuel nozzles. The head air intake part includes a mixing cylinder and a plurality of pre-mixing passage holes surrounding the mixing cylinder and parallel to the axial direction of the mixing cylinder. The proximal end of the mixing cylinder has an end plate, and the center of the end plate has a first passage hole. The gas collecting box is fixed on the head intake part, and the proximal chamber wall of the gas collecting box has radially symmetrical second and third through holes. Several primary fuel nozzles are threaded to the distal chamber wall of the gas collecting box. Each primary fuel nozzle is connected with the inner chamber of the gas collecting box and extends into the premixed passage hole one by one. The duty fuel tube is fixed on the flange and passes through the first through the main fuel tube. Fixed to flange and second through hole, auxiliary support rod fixed to flange and third through hole.

【技术实现步骤摘要】
燃烧室的头部装置、燃烧室及燃气轮机
本专利技术涉及燃气轮机
，特别是涉及一种燃烧室的头部装置、燃烧室及燃气轮机。
技术介绍
燃气轮机是以空气为介质，靠高温燃气推动涡轮机械连续做功的大功率、高性能动力机械。它主要是由压气机、燃烧室和涡轮三大部件组成，再配以进气、排气、控制、传动和其它辅助系统。燃气轮机的热力学循环过程如下：压气机连续不断地从外界大气中吸入空气并增压，被压缩后的空气温度升高有利于与燃料进行更猛烈的化学反应，更大的膨胀比也有利于压缩空气燃烧后释放更大的能量；压缩空气从压气机出来后即进入燃烧室，首先会在燃烧室进口与喷入燃料进行掺混，然后点火燃烧，空气温度上升数百甚至上千度，压力也会激增；高温高压的燃气从燃烧室出口喷出，在膨胀的同时推动涡轮叶片做功，涡轮将燃气的能量转化为动能后，一部分用于压气机压缩空气持续进行热力学循环，更大一部分则通过主轴将转子的扭矩输出。整个热力学循环使燃气轮机实现了燃料化学能向机械能转换的最终目的。燃气轮机的燃烧室在研发过程中需要进行大量的实验。在需要测试不同主级燃料喷管的燃烧效果时，需要对喷管进行更换。现有技术中，燃烧室的头部装置的喷管和集气匣焊接固定，不可拆换，当喷管不适用时，需要根据设计重新加工，极大的浪费了研发时间和成本。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是提供一种燃烧室的头部装置、燃烧室及燃气轮机，以节约燃烧室的研发时间和成本。本专利技术实施例提供的燃烧室的头部装置，包括由近及远同轴设置的法兰、集气匣和头部进气件，以及主级燃料管、辅助支撑杆、值班级燃料管和多个主级燃料喷管，其中：头部进气件包括混气筒和环绕混气筒且平行于混气筒轴向的多个预混气通道孔，混气筒的近端具有端板，端板中心具有第一通孔；集气匣固定于头部进气件，集气匣的近侧腔壁具有径向对称的第二通孔和第三通孔，多个主级燃料喷管与集气匣的远侧腔壁螺纹连接，每个主级燃料喷管与集气匣的内腔相通且一一对应的伸入预混气通道孔内；值班级燃料管固定于法兰且穿过第一通孔；主级燃料管固定于法兰和第二通孔，辅助支撑杆固定于法兰和第三通孔。可选的，主级燃料喷管的数量为10～24个且在集气匣的远侧腔壁上均匀分布。较佳的，主级燃料喷管具有限位于集气匣远侧腔壁外的凸台。可选的，主级燃料喷管的燃料出口沿主级燃料喷管的轴向设置。可选的，主级燃料喷管的燃料出口沿主级燃料喷管的径向设置。可选的，主级燃料喷管的燃料出口至少为两个且沿主级燃料喷管的周向均匀分布。较佳的，法兰对应第一通孔的位置具有螺纹孔，对应第二通孔的位置具有第四通孔，对应第三通孔的位置具有第五通孔；值班级燃料管、主级燃料管和辅助支撑杆具有外螺纹，值班级燃料管通过与螺纹孔螺纹锁接固定于法兰，主级燃料管穿过第四通孔并通过位于第四通孔两侧的一对第一螺母固定于法兰，辅助支撑杆穿过第五通孔并通过位于第五通孔两侧的一对第二螺母固定于法兰。较佳的，主级燃料管与第二通孔焊接，辅助支撑杆与第三通孔焊接。本专利技术实施例还提供一种燃烧室，包括前述任一技术方案所述的头部装置。本专利技术实施例还提供一种燃气轮机，包括前述技术方案所述的燃烧室。燃烧室采用前述的头部装置，当需要测试不同主级燃料喷管的燃烧效果时，只需将主级燃料喷管拧下并更换即可，相比现有技术，大大节约了燃烧室的研发周期，降低了研发成本。附图说明图1a为本专利技术一实施例头部装置应用于燃烧室截面视图(第一尺寸形态)；图1b为本专利技术一实施例头部装置应用于燃烧室截面视图(第二尺寸形态)；图2为本专利技术一实施例头部装置剖视立体图；图3为本专利技术一实施例中集气匣与头部进气件装配的剖视立体图；图4为本专利技术一实施例中集气匣截面视图；图5为本专利技术一实施例中头部进气件立体视图；图6为本专利技术一实施例中集气匣与主级燃料喷管装配截面图；图7本专利技术一实施例中的主级燃料喷管截面示意图；图8本专利技术另一实施例中的主级燃料喷管截面示意图。附图标记：1-头部装置10-法兰11-集气匣12-头部进气件13-主级燃料管14-辅助支撑杆15-值班级燃料管16-主级燃料喷管161-凸台162-燃料出口121-混气筒122-预混气通道123-端板124-第一通孔111-第二通孔112-第三通孔101-螺纹孔102-第四通孔103-第五通孔17-第一螺母18-第二螺母2-机匣3-火焰筒201-高压空气入口301-高压空气喷射小孔302-高压空气喷射大孔具体实施方式为节约燃气轮机的燃烧室的研发时间和成本，本专利技术实施例提供了一种燃烧室的头部装置、燃烧室及燃气轮机。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本专利技术作进一步详细说明。如图1a、图2至图6所示，本专利技术实施例提供的燃烧室的头部装置1，包括由近及远同轴设置的法兰10、集气匣11和头部进气件12，以及主级燃料管13、辅助支撑杆14、值班级燃料管15和多个主级燃料喷管16，其中：头部进气件12包括混气筒121和环绕混气筒121且平行于混气筒121轴向的多个预混气通道孔122，混气筒121的近端具有端板123，端板123中心具有第一通孔124；集气匣11固定于头部进气件12，集气匣11的近侧腔壁具有径向对称的第二通孔111和第三通孔112，多个主级燃料喷管16与集气匣11的远侧腔壁螺纹连接，每个主级燃料喷管16与集气匣11的内腔相通且一一对应的伸入预混气通道孔122内；值班级燃料管15固定于法兰10且穿过第一通孔124；主级燃料管13固定于法兰10和第二通孔111，辅助支撑杆14固定于法兰10和第三通孔112。燃烧室除包含上述头部装置1外，通常还包括机匣2、火焰筒3和点火装置(图中未示出)等，其中，机匣2表面设有高压空气入口201、火焰筒3表面设有高压空气喷射小孔301和高压空气喷射大孔302。头部进气件12固定在火焰筒3的近端，混气筒121和多个预混气通道孔122通向火焰筒3，法兰10与机匣1的近端固定安装。在本申请中，以法兰10作为参照，定义部件靠近法兰10的一侧为近侧，相应的，定义部件远离法兰10的一侧为远侧。燃烧室启动工作时，首先值班级燃料管15开启，燃料依次通过值班级燃料管15、混气筒121进入火焰筒3；间隔一定时间后，主级燃料管13开启，燃料依次通过主级燃料管13、集气匣11、多个主级燃料喷管16、多个预混气通道孔122进入火焰筒3，从而保证进入火焰筒3的燃料在火焰筒3的截面方向上均匀。点火装置在火焰筒3内将燃料与空气点燃后，形成高温高压燃气，进入燃气轮机的涡轮膨胀做功。本专利技术实施例燃烧室采用前述头部装置1设计，当需要测试不同主级燃料喷管16的燃烧效果时，只需将主级燃料喷管16拧下并更换即可，相比现有技术，大大节约了燃烧室的研发周期，降低了研发成本。在本专利技术实施例中，可选的，主级燃料喷管16的数量为10～24个且在集气匣11的远侧腔壁上均匀分布，较多数量且均匀分布的主级燃料喷管16使得经头部进气件12后进入火焰筒3的燃料更加均匀，有利于燃料的均匀充分燃烧，提高燃料利用率。如图6至图8所示，主级燃料喷管16的设计上进一步具有限位于集气匣11远侧腔壁外的凸台161。这样便于对主级燃料喷管16在集气匣11上的安装进行定位，使主级燃料喷管16伸入预混气通道孔122内的长度适当。主级燃料喷管16的燃料出口162的具体结构形式不限，如图7所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃烧室的头部装置，其特征在于，包括由近及远同轴设置的法兰、集气匣和头部进气件，以及主级燃料管、辅助支撑杆、值班级燃料管和多个主级燃料喷管，其中：头部进气件包括混气筒和环绕混气筒且平行于混气筒轴向的多个预混气通道孔，混气筒的近端具有端板，端板中心具有第一通孔；集气匣固定于头部进气件，集气匣的近侧腔壁具有径向对称的第二通孔和第三通孔，多个主级燃料喷管与集气匣的远侧腔壁螺纹连接，每个主级燃料喷管与集气匣的内腔相通且一一对应的伸入预混气通道孔内；值班级燃料管固定于法兰且穿过第一通孔；主级燃料管固定于法兰和第二通孔，辅助支撑杆固定于法兰和第三通孔。

【技术特征摘要】
1.一种燃烧室的头部装置，其特征在于，包括由近及远同轴设置的法兰、集气匣和头部进气件，以及主级燃料管、辅助支撑杆、值班级燃料管和多个主级燃料喷管，其中：头部进气件包括混气筒和环绕混气筒且平行于混气筒轴向的多个预混气通道孔，混气筒的近端具有端板，端板中心具有第一通孔；集气匣固定于头部进气件，集气匣的近侧腔壁具有径向对称的第二通孔和第三通孔，多个主级燃料喷管与集气匣的远侧腔壁螺纹连接，每个主级燃料喷管与集气匣的内腔相通且一一对应的伸入预混气通道孔内；值班级燃料管固定于法兰且穿过第一通孔；主级燃料管固定于法兰和第二通孔，辅助支撑杆固定于法兰和第三通孔。2.如权利要求1所述的头部装置，其特征在于，主级燃料喷管的数量为10～24个且在集气匣的远侧腔壁上均匀分布。3.如权利要求1所述的头部装置，其特征在于，主级燃料喷管具有限位于集气匣远侧腔壁外的凸台。4.如权利要求1所述的头部装置，其特征在于，主级燃料喷管的燃料出口沿主级燃料...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成勤，汪秋笑，李冠星，苏国振，周强民，李乃宇，崔扬泽，
申请(专利权)人：新奥能源动力科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31