一种燃气轮机的燃烧室及燃气轮机制造技术

本发明专利技术涉及燃气轮机技术领域，公开了一种燃气轮机的燃烧室及燃气轮机，该燃烧室包括机匣以及设置在机匣内的火焰筒，且火焰筒的头部设有主燃级燃料组件以及预燃级燃料组件，其中，主燃级燃料组件包括主燃级管道以及设置在主燃级管道与火焰筒之间的主燃级旋流器，主燃级旋流器的空气入口与机匣上的进风口连通，主燃级旋流器的燃料入口与主燃级管道连通；预燃级燃料组件包括预燃级管道，预燃级管道朝向火焰筒的一端设有预燃级喷头，预燃级喷头上沿周向设有多个喷孔，每个喷孔的轴线与预燃级喷头的轴线之间具有开口背离火焰筒的夹角，且该夹角为锐角。

【技术实现步骤摘要】
一种燃气轮机的燃烧室及燃气轮机
本专利技术涉及燃气轮机
，尤其涉及一种燃气轮机的燃烧室及燃气轮机。
技术介绍
在微型燃气轮机中，燃烧室内燃气燃烧时的温度对NOx的影响非常大，NOx的产量和生成速度随着燃烧温度的升高呈指数增长。所以降低微型燃气轮机NOx的排放量，关键在于将燃烧室内的温度控制在较低水平(一般为1700K-1900K，若温度更低会影响燃烧效率)，同时使燃烧室内温度分布均匀。目前低NOx排放燃烧室主要有燃油分级燃烧室、贫油预混预蒸发燃烧室、贫油直接喷射燃烧室、富油燃烧-淬熄-贫油燃烧燃烧室，其中，贫油预混预蒸发燃烧室较其他燃烧室在降低NOx上有更大的极限，可以将NOx排放降到很低的程度，燃烧分为主燃级和预燃级，其中，预燃级占少量燃料，为扩散燃烧，起到稳定的点火源的作用，点燃主燃级使其稳定燃烧，主燃级占大部分燃料，为贫燃预混燃烧，燃烧温度低，有利于降低氮氧化物的排放。预燃级贫燃熄火极限很大程度上决定了能够分配至预混主燃级的燃气量，参与预混的燃气比例越高，则降低NOx的潜力越大。而现有技术中，预混级燃气喷注通常为扩散式喷注，造成燃气过于分散，无法进一步降低值班级熄火当量比。
技术实现思路
本专利技术提供一种燃气轮机的燃烧室及燃气轮机，用以降低预燃级熄火当量比，从而使更多的燃气分配给预混主级，进一步降低NOx的排放。本专利技术实施例提供了一种燃气轮机的燃烧室，该燃烧室包括机匣以及设置在机匣内的火焰筒，且所述火焰筒的头部设有主燃级燃料组件以及预燃级燃料组件，其中，所述主燃级燃料组件包括主燃级管道以及设置在所述主燃级管道与所述火焰筒之间的主燃级旋流器，所述主燃级旋流器的空气入口与所述机匣上的进风口连通，所述主燃级旋流器的燃料入口与所述主燃级管道连通；所述预燃级燃料组件包括预燃级管道，所述预燃级管道朝向所述火焰筒的一端设有预燃级喷头，所述预燃级喷头上沿周向设有多个喷孔，每个喷孔的轴线与所述预燃级喷头的轴线之间具有开口背离所述火焰筒的夹角，且所述夹角为锐角。上述实施例中，通过在预燃级喷头上沿周向设置多个喷孔，并使这些喷孔的轴线与预燃级喷头的轴线之间具有开口方向背离火焰筒的夹角，且该夹角为锐角，这样使得由预燃级喷头能够形成聚集式喷注，提高了预燃级燃料的集中度，降低了预燃级熄火当量比，从而使更多燃料分配给预混主级，进一步降低了NOx的排放。具体设置时，所述预燃级喷头包括底壁以及一端固定连接于所述底壁的侧壁，所述多个喷孔设置在所述底壁上，且所述底壁沿背离所述火焰筒的方向向内凹陷形成凹腔。可选的，所述主燃级旋流器为径向旋流器，包括旋流器顶板、旋流器底板以及设置在所述旋流器顶板与所述旋流器底板之间的多个叶片；还包括与所述旋流器顶板连接的内套筒以及与所述旋流器底板连接的外套筒，所述内套筒与所述外套筒之间的环形间隙形成主燃级预混腔。空气经叶片进入主燃级预混腔后，流速进一步提高，可以有效防止回火。可选的，所述旋流器顶板内设有环形的腔体，并形成主燃级第一通道，所述主燃级第一通道与所述主燃级管道连通；每个叶片具有空心结构，并形成主燃级第二通道，且所述主燃级第二通道与所述主燃级第一通道连通；所述每个叶片的表面设有至少一个所述燃料入口，且所述燃料入口与相应的主燃级第二通道连通。通过将燃料入口设置在叶片上，提高了燃料与空气的混合效果。通过合理的设置燃料入口的位置，可以进一步提高燃料与空气的混合效果，具体的，针对每一个叶片，所述燃料入口设置在所述叶片平行于所述主燃级旋流器轴向方向的中心线上；沿所述叶片内主燃级燃料的流动方向，所述叶片依次设有第一端和第二端，所述第一端与所述第二端之间的距离为h，所述燃料入口距所述第一端的距离d介于的范围内。可选的，所述预燃级燃料组件还包括预燃级旋流器，所述预燃级旋流器为轴向旋流器，且所述预燃级旋流器的空气入口与所述机匣上的进风口连通；所述主燃级旋流器与所述预燃级旋流器同轴设置，且所述主燃级旋流器的内套筒的直径大于所述预燃级旋流器的外套筒的直径。可选的，所述主燃级旋流器的内套筒与所述预燃级旋流器的外套筒之间设有间隙，并形成环形的空气冷却通道，且所述空气冷却通道与所述机匣上的进风口连通；所述主燃级旋流器的内套筒与所述预燃级旋流器的外套筒朝向所述火焰筒的一端通过连接板固定连接，且所述连接板上设有多个预燃级冷却孔。燃烧室在工作时，一部分空气进入主燃级旋流器与预燃级旋流器之间的空气冷却通道中，并由预燃级冷却孔喷出，从而起到冷却的作用，保护预燃级旋流器的外套筒不被烧毁。具体的，所述预燃级旋流器的外套筒朝向所述火焰筒的一端位于所述主燃级旋流器的内套筒以内，所述连接板形成开口朝向所述火焰筒的喇叭状结构。为了保护火焰筒的头部不被烧毁，所述火焰筒头部的侧壁上设有多个头部冷却孔。本专利技术实施例还提供了一种燃气轮机，包括上述任一项所述的燃烧室，该燃烧室中，通过预燃级燃料聚集式喷注，实现更低的熄火当量比，使得更多燃料参与预混燃烧，进一步降低了NOx的排放。附图说明图1为本专利技术实施例提供的燃烧室的剖视图；图2为本专利技术实施例提供的主燃级燃料组件以及预燃级燃料组件组装后的剖视图；图3为图2中所示的主燃级燃料组件以及预燃级燃料组件组装后的半剖图；图4为本专利技术实施例提供的预燃级喷头的剖视图；图5为本专利技术实施例提供的火焰筒的剖视图。附图标记：10-机匣11-进风口20-火焰筒21-头部冷却孔22-掺混孔30-主燃级管道40-主燃级旋流器401-燃料入口41-旋流器顶板42-旋流器底板43-叶片44-主燃级预混腔45-主燃级第一通道50-预燃级管道60-预燃级喷头61-底壁62-侧壁601-喷孔70-预燃级旋流器80-空气冷却通道90-连接板91-预燃级冷却孔具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术作进一步详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供了一种燃气轮机的燃烧室，该燃烧室为一种贫油预混预蒸发燃烧室，并且，通过预燃级燃料在火焰筒内聚集式喷注，实现了更低的熄火当量比，并使得更多的燃料参与到主级预混燃烧，进一步降低了NOx的排放。具体的，该燃烧室包括机匣以及设置在机匣内的火焰筒，且火焰筒的头部设有主燃级燃料组件以及预燃级燃料组件，其中，主燃级燃料组件包括主燃级管道以及设置在主燃级管道与火焰筒之间的主燃级旋流器，主燃级旋流器的空气入口与机匣上的进风口连通，主燃级旋流器的燃料入口与主燃级管道连通；预燃级燃料组件包括预燃级管道，预燃级管道朝向火焰筒的一端设有预燃级喷头，预燃级喷头上沿周向设有多个喷孔，每个喷孔的轴线与预燃级喷头的轴线之间具有开口背离火焰筒的夹角，且该夹角为锐角。上述实施例中，通过在预燃级喷头上沿周向设置多个喷孔，并使这些喷孔的轴线与预燃级喷头的轴线之间具有开口方向背离火焰筒的夹角，且该夹角为锐角，即在设置时使这些喷孔的喷射方向都朝向火焰筒内某一点聚集，形成聚集式喷注，提高了预燃级燃料的集中度，降低了预燃级熄火当量比，从而使更多燃料分配给预混主级，进一步降低了NOx的排放。为了更加清楚的了解本专利技术实施例提供的燃烧室的结构，现结合附本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气轮机的燃烧室，其特征在于，包括机匣以及设置在所述机匣内的火焰筒，且所述火焰筒的头部设有主燃级燃料组件以及预燃级燃料组件，其中，所述主燃级燃料组件包括主燃级管道以及设置在所述主燃级管道与所述火焰筒之间的主燃级旋流器，所述主燃级旋流器的空气入口与所述机匣上的进风口连通，所述主燃级旋流器的燃料入口与所述主燃级管道连通；所述预燃级燃料组件包括预燃级管道，所述预燃级管道朝向所述火焰筒的一端设有预燃级喷头，所述预燃级喷头上沿周向设有多个喷孔，每个喷孔的轴线与所述预燃级喷头的轴线之间具有开口背离所述火焰筒的夹角，且所述夹角为锐角。

【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机的燃烧室，其特征在于，包括机匣以及设置在所述机匣内的火焰筒，且所述火焰筒的头部设有主燃级燃料组件以及预燃级燃料组件，其中，所述主燃级燃料组件包括主燃级管道以及设置在所述主燃级管道与所述火焰筒之间的主燃级旋流器，所述主燃级旋流器的空气入口与所述机匣上的进风口连通，所述主燃级旋流器的燃料入口与所述主燃级管道连通；所述预燃级燃料组件包括预燃级管道，所述预燃级管道朝向所述火焰筒的一端设有预燃级喷头，所述预燃级喷头上沿周向设有多个喷孔，每个喷孔的轴线与所述预燃级喷头的轴线之间具有开口背离所述火焰筒的夹角，且所述夹角为锐角。2.如权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，所述预燃级喷头包括底壁以及一端固定连接于所述底壁的侧壁，所述多个喷孔设置在所述底壁上，且所述底壁沿背离所述火焰筒的方向向内凹陷形成凹腔。3.如权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，所述主燃级旋流器为径向旋流器，包括旋流器顶板、旋流器底板以及设置在所述旋流器顶板与所述旋流器底板之间的多个叶片；还包括与所述旋流器顶板连接的内套筒以及与所述旋流器底板连接的外套筒，所述内套筒与所述外套筒之间的环形间隙形成主燃级预混腔。4.如权利要求3所述的燃烧室，其特征在于，所述旋流器顶板内设有环形的腔体，并形成主燃级第一通道，所述主燃级第一通道与所述主燃级管道连通；每个叶片具有空心结构，并形成主燃级第二通道，且所述主燃级第二通道与所述主燃级第一通道连通；所述每个叶片的表面设有至...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭德三，汪秋笑，韩孟克，秦高雄，张明明，陈泽文，王海，
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