扩散燃烧室声学火焰筒制造技术

本发明专利技术涉及燃气轮机技术领域，具体公开了一种扩散燃烧室声学火焰筒，包括头部喷嘴孔和火焰筒筒体，所述头部喷嘴孔设在所述火焰筒筒体的前端，所述头部喷嘴孔用于安装喷嘴，所述火焰筒筒体的后端开口用于连接过渡段，所述火焰筒筒体用于限制反应物流动，所述火焰筒筒体上设有冷却结构和主燃孔，还包括燃烧室罩帽和谐振器，所述燃烧室罩帽设在所述头部喷嘴孔与所述火焰筒筒体之间，所述燃烧室罩帽上设有多个发散冷却孔，所述谐振器为多个，多个谐振器均设在所述燃烧室罩帽上且与所述火焰筒筒体内部的工质气密连接。本发明专利技术能够有效调节燃烧室内部的频率，对热声振荡进行抑制。

【技术实现步骤摘要】
扩散燃烧室声学火焰筒
本专利技术涉及燃气轮机
，尤其涉及一种适用于富氢燃料的扩散燃烧室声学火焰筒。
技术介绍
对于重型燃气轮机而言，随着参数等级的提高，燃烧室内平均温度也在升高，所以燃烧室热声振荡的风险增加。热声振荡的本质为燃烧室内部热释放波动与压力波动的耦合，热声振荡一方面会导致燃烧污染物的增加，增加回火风险，另一方面会对燃烧室结构造成破坏，导致燃烧室寿命降低。热声振荡的控制与预测是重型燃气轮机燃烧室的难题。热声振荡控制的方法包括主动控制与被动控制。主动控制手段包括调节燃烧室内部燃料分配从而改变燃烧室内部热释放分布，主要通过对燃料控制阀施加与燃烧室振荡频率相位相反的动态调整从而抑制燃烧室内部的振荡。被动控制则通过布置亥姆霍兹谐振腔来衰减相关振幅。通常而言，认为贫预混燃烧室更容易发生热声振荡，而传统燃烧室由于火焰筒上存在的较多冷却孔可以对热能向声能的转化起到耗散作用而相对不容易发生热声振荡。然而当燃烧室燃用富氢燃料时，燃烧室内的火焰特性发生较大改变。然而近些年来，若干工业应用燃用富氢燃料的扩散燃烧室也发生了热声振荡，造成了很大经济损失。造成这一现象的原因主要包括两方面：(1)燃气轮机参数提高造成燃烧室内部平均温度的升高以及热释放强度的增加，相应的热释放波动会造成更大影响；(2)富氢燃料的活性高，火焰传播速度快，对于燃烧室内部压力波动更为敏感。现有技术中：在公开号为CN101922711A的专利中，通用电气公司公开了一种用于减轻燃气轮机中动态变化的共振器组件，该共振器组件分别连接到燃烧器上，通过选择性布置和调整多个共振器以抑制从多个连续地布置的燃烧器中排出流体的一个或多个不同相和同相的动态相互作用；在公开号为CN102003286A的专利中，通用电气化公司提出了一种声学上加强的燃气涡轮燃烧器供应策略，在该方法中，通过在燃气轮机燃烧器的上游的流体喷射系统上布置可变几何形状的谐振器和相应的控制器来衰减或阻尼燃烧器中的压力振荡；在公开号为CN101263343A的专利中，西门子公司专利技术了一种在燃气轮机内阻尼热声振荡的方法和装置，在该专利中，将谐振器安装在燃烧室的机匣上，谐振器与燃烧室通过两条管路连通，可有效消除/避免某一频段的热声振荡问题；在公开号为CN101061353A的专利中，西门子公司专利技术了一种燃烧室，该燃烧室具有至少一个燃烧室壁和至少一个谐振器装置，谐振器装置布置于燃烧室壁面，通过这些谐振器阻尼燃烧脉动的某些频率；在公开号CN1551965A的专利中，阿尔斯通公司专利技术了一种减小燃气轮机装置中燃烧脉动的减振装置，该减振装置具有成双壁形式的燃烧室壁并且以一外壁面部分和一内壁面部分气密封闭出一中间室，通过这种结构改进来阻尼在燃烧室内形成的某些频率的脉动；在公开号为CN1615416A的专利中，阿尔斯通公司专利技术了一种新型的燃气轮机燃烧室结构，为了衰减该燃烧室内的热声振动，安置了至少一个亥姆霍兹减振器，该亥姆霍兹减振器的减振容积通过通道与燃烧室连接，同时该亥姆霍兹减振器的减振频率可调节。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的是提供一种扩散燃烧室声学火焰筒，以有效调节燃烧室内部的频率，对热声振荡进行抑制。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种扩散燃烧室声学火焰筒，包括头部喷嘴孔和火焰筒筒体，所述头部喷嘴孔设在所述火焰筒筒体的前端，所述头部喷嘴孔用于安装喷嘴，所述火焰筒筒体的后端开口用于连接过渡段，所述火焰筒筒体用于限制反应物流动，所述火焰筒筒体上设有冷却结构和主燃孔，还包括燃烧室罩帽和谐振器，所述燃烧室罩帽设在所述头部喷嘴孔与所述火焰筒筒体之间，所述燃烧室罩帽上设有多个发散冷却孔，所述谐振器为多个，多个谐振器均设在所述燃烧室罩帽上且与所述火焰筒筒体内部的工质气密连接。优选地，所述发散冷却孔的直径为0.5mm～1.5mm。优选地，所述发散冷却孔的中轴线与所述燃烧室罩帽的法向的夹角为45°～60°。优选地，多个谐振腔的径向位置相同且沿周向均匀分布。或者，多个谐振腔的经向位置相同且在周向错开主燃孔的位置。或者，多个谐振腔有两种径向位置且两种径向位置的谐振腔在周向交错布置。或者，多个谐振腔有两种径向位置且两种径向位置的谐振腔在周向交错布置并错开主燃孔的位置。优选地，所述谐振腔为亥姆霍兹谐振腔。或者，所述谐振腔为四分之一波长谐振腔。优选地，所述谐振腔的抑制频率范围至少包括抑制频率范围500Hz～1000Hz、抑制频率范围1000Hz～2000Hz和抑制频率范围2000Hz～3000Hz。(三)有益效果本专利技术的扩散燃烧室声学火焰筒该火焰筒具有燃烧室罩帽，且在燃烧室罩帽上增加了一系列谐振腔，可以有效调节燃烧室内部的频率，对热声振荡进行抑制；首先，通过布置在特定位置的谐振腔来对燃烧室内部不同位置、不同频率的热声振荡进行抑制，可以针对不同燃料，不同出口声学条件所导致燃烧室内部动态特性进行抑制；其次，针对传统燃烧室头部罩帽结构进行优化，出于加工工艺条件的限制，传统燃烧室的罩帽结构往往消耗较多冷却空气且冷却效率不高，这一方面会缩减燃烧室内部参与燃烧的空气量从而间接提高火焰温度导致更高污染物排放水平，另外一方面会导致一氧化碳排放控制难度增加，而本专利技术采用燃烧室罩帽节约了燃烧室头部的冷气量，提高了冷却效率，节省下的冷却空气可以优化燃烧室内部火焰，有利于降低污染物排放。附图说明图1为本专利技术实施例1的扩撒燃烧室声学火焰筒的主视图；图2为本专利技术实施例1的扩撒燃烧室声学火焰筒的左视图；图3为本专利技术实施例2的扩撒燃烧室声学火焰筒的左视图；图4为本专利技术实施例3的扩撒燃烧室声学火焰筒的左视图；图5为本专利技术实施例4的扩撒燃烧室声学火焰筒的左视图。图中，1：头部喷嘴孔；2：火焰筒筒体；3：燃烧室罩帽；4：谐振腔；21：冷却结构；22：主燃孔；23：主燃孔轴线；31：发散冷却孔。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不能用来限制本专利技术的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。此外，在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扩散燃烧室声学火焰筒，包括头部喷嘴孔和火焰筒筒体，所述头部喷嘴孔设在所述火焰筒筒体的前端，所述头部喷嘴孔用于安装喷嘴，所述火焰筒筒体的后端开口用于连接过渡段，所述火焰筒筒体用于限制反应物流动，所述火焰筒筒体上设有冷却结构和主燃孔，其特征在于，还包括燃烧室罩帽和谐振器，所述燃烧室罩帽设在所述头部喷嘴孔与所述火焰筒筒体之间，所述燃烧室罩帽上设有多个发散冷却孔，所述谐振器为多个，多个谐振器均设在所述燃烧室罩帽上且与所述火焰筒筒体内部的工质气密连接。

【技术特征摘要】
1.一种扩散燃烧室声学火焰筒，包括头部喷嘴孔和火焰筒筒体，所述头部喷嘴孔设在所述火焰筒筒体的前端，所述头部喷嘴孔用于安装喷嘴，所述火焰筒筒体的后端开口用于连接过渡段，所述火焰筒筒体用于限制反应物流动，所述火焰筒筒体上设有冷却结构和主燃孔，其特征在于，还包括燃烧室罩帽和谐振器，所述燃烧室罩帽设在所述头部喷嘴孔与所述火焰筒筒体之间，所述燃烧室罩帽上设有多个发散冷却孔，所述谐振器为多个，多个谐振器均设在所述燃烧室罩帽上且与所述火焰筒筒体内部的工质气密连接；
所述发散冷却孔的中轴线与所述燃烧室罩帽的法向的夹角为45°～60°；
多个谐振腔有两种径向位置且两种径向位置的谐振腔在周向交错布置并错开主燃孔的位置；或者多个谐振腔的径向位置相同且沿周向均匀分布；或者多个谐振腔的径向...

【专利技术属性】
技术研发人员：李珊珊，方子文，吕煊，张永良，
申请(专利权)人：北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11