燃气轮机燃烧室及燃气轮机制造技术

本发明专利技术涉及一种燃气轮机燃烧室及燃气轮机，其中燃气轮机燃烧室包括第一头部(26)和第二头部(38)，第一头部(26)包括第一主燃级通道，第一主燃级通道内的气流方向与第一头部(26)的中心线之间的夹角为第一扩张角；第二头部(38)包括第二主燃级通道，第二主燃级通道内的气流方向与第二头部(38)的中心线之间的夹角为第二扩张角；第一扩张角大于第二扩张角，第一头部(26)和第二头部(38)沿燃气轮机燃烧室(4)的周向布置。燃气轮机包括燃气轮机燃烧室。本发明专利技术通过同时布置两种头部，既可以提高燃烧室的点火性能，又能够改善燃烧振荡问题，提高燃烧稳定性，提高了全环燃烧室的综合性能。

【技术实现步骤摘要】
燃气轮机燃烧室及燃气轮机
本专利技术涉及燃气轮机
，尤其涉及一种燃气轮机燃烧室及燃气轮机。
技术介绍
航空发动机污染排放的限制越来越严苛，从未来航空发动机产品的发展趋势来看，氮氧化物(NOx)的排放量应比现行国际民航组织(ICAO)规定标准CAEP/6要进一步减少45％～60％左右。控制燃烧室的NOx排放主要通过控制燃烧室内的温度来实现，而控制燃烧温度的主要技术途径之一就是采用贫油预混燃烧模式。采用贫油预混燃烧模式时，空气和燃油不在燃烧火焰中混合，而是预先混合，混合后将均匀的油气混合物送入燃烧区，这样可使燃烧的油气比较低，导致火焰温度低，产生的NOx排放低。但是，这会带来一个问题，即在贫油预混燃烧的过程中，燃烧室更易出现大幅度压力脉动的不稳定燃烧现象，发生火焰不稳定，导致燃烧振荡。燃烧振荡可引起火焰筒的裂纹，甚至头部及火焰筒的烧蚀。目前，中心分级贫油预混燃烧室是一种典型的燃烧室头部方案类型，如GE公司的TAPS燃烧室，预燃级在中心，提供扩散火焰，主燃级在外侧，通过预燃级扩散火焰来稳定主燃级预混火焰。在小工况下，如慢车和进场工况，只给预燃级供油；在大工况下，如巡航、爬升和起飞工况，预燃级和主燃级同时供油。预燃级采用扩散燃烧、主燃级采用预混燃烧的燃烧组织方式，可以降低大工况下的NOx排放。对于中心分级贫油预混燃烧室，如果想要获得更低的NOx，就必须尽量减少预燃级的燃油流量，减少扩散燃烧，让更多燃料进入主燃级进行预混燃烧来降低燃烧区温度，但一般情况下，预燃级的燃油分级比例占到总燃油的10％，其余90％的燃油通过主燃级进行预混燃烧，因此可能引起燃烧不稳定。另外，由于预燃级包裹在主燃级里面，而主燃级空气流量远比预燃级大，主燃级出口空气流速高，难以点火。采用贫油预混燃烧方式意味着将更多的空气引入头部燃烧区域，这样头部空气流速增加，不利于点火。另外，大量试验研究表明贫油预混燃烧容易导致火焰不稳定。因此，对于贫油预混低污染燃烧室，如何提高点火性能和抑制振荡燃烧是当前面临的主要问题。需要说明的是，公开于本专利技术
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种燃气轮机燃烧室及燃气轮机，以尽可能地提高燃烧室的点火性能，并抑制振荡燃烧。为实现上述目的，本专利技术提供了一种燃气轮机燃烧室，包括：第一头部，包括第一主燃级通道，第一主燃级通道内的气流方向与第一头部的中心线之间的夹角为第一扩张角；和第二头部，包括第二主燃级通道，第二主燃级通道内的气流方向与第二头部的中心线之间的夹角为第二扩张角；其中，第一扩张角大于第二扩张角，第一头部和第二头部沿燃气轮机燃烧室的周向布置。可选地，燃气轮机燃烧室还包括点火装置，第一头部设置在比第二头部更靠近点火装置的位置。可选地，第一头部和第二头部沿燃烧室的周向均匀布置。可选地，第一头部和第二头部的总数量为10～30个，第一头部的数量为1～10个。可选地，第一主燃级通道包括第一主燃级通道外环和第一主燃级通道内环，第一主燃级通道内环相对于第一头部的中心线向远离第一头部的中心线的方向倾斜，第一主燃级通道外环相对于第一头部的中心线向远离第一头部的中心线的方向倾斜且其倾斜程度大于第一主燃级通道内环。可选地，第二主燃级通道包括第二主燃级通道外环和第二主燃级通道内环，第二主燃级通道内环相对于第二头部的中心线向远离第二头部的中心线的方向倾斜，第二主燃级通道外环相对于第二头部的中心线向远离第二头部的中心线的方向倾斜且其倾斜程度小于第二主燃级通道内环。可选地，第二主燃级通道外环沿轴向的延伸方向与第二头部的中心线相互平行。可选地，第一扩张角为20°～60°。可选地，第二扩张角为0°～10°。可选地，第一头部还包括第一喷嘴和第一旋流器组，第一喷嘴的出口与第一主燃级通道连通，第一旋流器组设置在第一主燃级通道内；和/或，第二头部还包括第二喷嘴和第二旋流器组，第二喷嘴的出口与第二主燃级通道连通，第二旋流器组设置在第二主燃级通道内。可选地，第一头部还包括第一预燃级通道和第一级间段，第一预燃级通道通过第一级间段与第一主燃级通道连接；和/或，第二头部还包括第二预燃级通道和第二级间段，第二预燃级通道通过第二级间段与第二主燃级通道连接。可选地，第一头部还包括第一预燃级通道、第一级间段、第三喷嘴和第三旋流器组，第一预燃级通道通过第一级间段与第一主燃级通道连接，第三喷嘴的出口与第一预燃级通道连通，第三旋流器组设置在第一预燃级通道内；和/或，第二头部还包括第二预燃级通道、第二级间段、第四喷嘴和第四旋流器组，第二预燃级通道通过第二级间段与第二主燃级通道连接，第四喷嘴的出口与第二预燃级通道连通，第四旋流器组设置在第二预燃级通道内。可选地，第一头部还包括第一喷嘴、第一旋流器组、第一预燃级通道、第一级间段、第三喷嘴和第三旋流器组，第一喷嘴的出口与第一主燃级通道连通，第一旋流器组设置在第一主燃级通道内，第一预燃级通道通过第一级间段与第一主燃级通道连接，第三喷嘴的出口与第一预燃级通道连通，第三旋流器组设置在第一预燃级通道内，第一喷嘴和第一旋流器组用于在第一主燃级通道内形成预混燃烧，第三喷嘴和第三旋流器组用于在第一预燃级通道内形成扩散燃烧；和/或，第二头部还包括第二喷嘴、第二旋流器组、第二预燃级通道、第二级间段、第四喷嘴和第四旋流器组，第二喷嘴的出口与第二主燃级通道连通，第二旋流器组设置在第二主燃级通道内，第二预燃级通道通过第二级间段与第二主燃级通道连接，第四喷嘴的出口与第二预燃级通道连通，第四旋流器组设置在第二预燃级通道内，第二喷嘴和第二旋流器组用于在第二主燃级通道内形成预混燃烧，第四喷嘴和第四旋流器组用于在第二预燃级通道内形成扩散燃烧。为实现上述目的，本专利技术还提供了一种燃气轮机，包括上述的燃气轮机燃烧室。基于上述技术方案，本专利技术燃气轮机燃烧室实施例中包括第一头部和第二头部两种头部，两种头部的扩张角不同，对于第一头部来说，扩张角较大，可以提高燃烧室的点火性能；而第二头部的扩张角较小，可以改变燃烧室中主燃级的火焰形态，从而改变空间释热率，改善燃烧不稳定性；通过同时安装两种头部，解决了燃烧室点火和燃烧振荡两大问题，提高了燃烧室的综合性能，有效降低污染物的排放。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术燃气轮机一个实施例的结构示意图。图2为本专利技术燃气轮机燃烧室一个实施例的结构示意图。图3为本专利技术燃气轮机燃烧室一个实施例的周向布置示意图。图4为本专利技术燃气轮机燃烧室一个实施例中第一头部的结构示意图。图5为本专利技术燃气轮机燃烧室一个实施例中第二头部的结构示意图。图6为本专利技术燃气轮机燃烧室一个实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气轮机燃烧室(4)，其特征在于，包括：/n第一头部(26)，包括第一主燃级通道，所述第一主燃级通道内的气流方向与所述第一头部(26)的中心线之间的夹角为第一扩张角；和/n第二头部(38)，包括第二主燃级通道，所述第二主燃级通道内的气流方向与所述第二头部(38)的中心线之间的夹角为第二扩张角；/n其中，所述第一扩张角大于所述第二扩张角，所述第一头部(26)和所述第二头部(38)沿燃气轮机燃烧室(4)的周向布置。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机燃烧室(4)，其特征在于，包括：
第一头部(26)，包括第一主燃级通道，所述第一主燃级通道内的气流方向与所述第一头部(26)的中心线之间的夹角为第一扩张角；和
第二头部(38)，包括第二主燃级通道，所述第二主燃级通道内的气流方向与所述第二头部(38)的中心线之间的夹角为第二扩张角；
其中，所述第一扩张角大于所述第二扩张角，所述第一头部(26)和所述第二头部(38)沿燃气轮机燃烧室(4)的周向布置。


2.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧室(4)，其特征在于，还包括点火装置(25)，所述第一头部(26)设置在比所述第二头部(38)更靠近所述点火装置(25)的位置。


3.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧室(4)，其特征在于，所述第一头部(26)和所述第二头部(38)沿所述燃烧室(4)的周向均匀布置。


4.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧室(4)，其特征在于，所述第一头部(26)和所述第二头部(38)的总数量为10～30个，所述第一头部(26)的数量为1～10个。


5.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧室(4)，其特征在于，所述第一主燃级通道包括第一主燃级通道外环(23)和第一主燃级通道内环(20)，所述第一主燃级通道内环(20)相对于所述第一头部(26)的中心线向远离所述第一头部(26)的中心线的方向倾斜，所述第一主燃级通道外环(23)相对于所述第一头部(26)的中心线向远离所述第一头部(26)的中心线的方向倾斜且其倾斜程度大于所述第一主燃级通道内环(20)。


6.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧室(4)，其特征在于，所述第二主燃级通道包括第二主燃级通道外环(36)和第二主燃级通道内环(33)，所述第二主燃级通道内环(33)相对于所述第二头部(38)的中心线向远离所述第二头部(38)的中心线的方向倾斜，所述第二主燃级通道外环(36)相对于所述第二头部(38)的中心线向远离所述第二头部(38)的中心线的方向倾斜且其倾斜程度小于所述第二主燃级通道内环(33)。


7.根据权利要求6所述的燃气轮机燃烧室(4)，其特征在于，所述第二主燃级通道外环(36)沿轴向的延伸方向与所述第二头部(38)的中心线相互平行。


8.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧室(4)，其特征在于，所述第一扩张角为20°～60°。


9.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧室(4)，其特征在于，所述第二扩张角为0°～10°。


10.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧室(4)，其特征在于，所述第一头部(26)还包括第一喷嘴(15)和第一旋流器组，所述第一喷嘴(15)的出口与所述第一主燃级通道连通，所述第一旋流器组设置在所述第一主燃级...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，徐榕，陈盼，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：上海;31