一种燃气轮机燃料混合系统及燃气轮机技术方案

本发明专利技术公开了一种燃气轮机燃料混合系统，包括多个预混通道、导流罩以及谐振装置。预混通道设置在导流罩的内部，用于混合燃料和空气，并将混合后的燃料和空气输送至燃气轮机的燃烧区域进行燃烧。谐振装置设置在导流罩内部的由多个预混通道分割的空间中，谐振装置包括向导流罩径向辐射延伸的多个谐振分支，多个谐振分支部分包围多个预混通道中的一个或多个，用于抑制燃烧区域不稳定燃烧所引起的热声振荡。本发明专利技术充分利用了导流罩内部的复杂空间，有效增大了谐振装置的可用体积，提高了热声振荡的抑制能力。荡的抑制能力。荡的抑制能力。

【技术实现步骤摘要】
一种燃气轮机燃料混合系统及燃气轮机


[0001]本专利技术涉及一种燃气轮机，具体而言，涉及一种燃气轮机燃料混合系统及燃气轮机。

技术介绍

[0002]燃气轮机包括压气机、燃烧室、透平三大部件，压气机的排气在燃烧室内与燃料混合后参与燃烧，燃烧生成的热燃气输送至透平做功。燃气轮机燃烧室是在贫燃条件下工作，极容易出现热声不稳定性，产生较大的热声震荡。
[0003]基于此，采用谐振腔结构是目前常用的一种被动控制手段。理想的谐振腔能够消除特定频率的声波，使声波的传递损失无限大。利用谐振腔的这一特点，可在燃烧室中设置谐振腔结构来降低高频振荡，达到抑制热声振荡的目的。
[0004]现有的技术方案主要有两种：第一种方案如图1所示，在火焰筒外壁上设置谐振腔，火焰筒壁面处开多个孔，相当于谐振腔的喉部；谐振腔外侧壁面分布均布的清吹小孔，外部冷气可通过清吹孔进入谐振腔内，实现对谐振腔的冷却。这种方案可实现对热声振荡的抑制，但这种结构仅能抑制高频率模态振荡，并且对腔体在火焰筒轴向位置布置的准确性要求高，影响火焰筒的温度均匀性。
[0005]第二种方案如图2所示，直接将谐振腔设置在罩帽内部设置，由于罩帽内部结构复杂，内部空间较小，谐振腔体设计受到限制，谐振腔对于热声振荡的抑制较弱。
[0006]专利CN113739202A公开了具有一种调整热声震荡功能的罩帽结构。如图3所示，包括中心喷嘴通道2021；外围喷嘴通道2022。中心谐振器301分布在中心喷嘴2021的外周向，并且多个中心谐振器301在中心喷嘴的周向上间隔布置构成了中心减震环，中心减震环设置在中心喷嘴通道2021和外围喷嘴通道2022的外周，即罩帽面板上。该专利主要是对于导流罩罩帽结构的设计，并没有对谐振装置的结构进行直接的限制。
[0007]鉴于以上技术问题，特推出本专利技术。

技术实现思路

[0008]本专利技术的主要目的在于提供一种燃气轮机燃料混合系统及燃气轮机，能够适应导流罩内的复杂空间，增大了谐振腔的可用体积，并且结构稳定，能够有效抑制热声振荡。
[0009]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提出了一种燃气轮机燃料混合系统，包括多个预混通道、导流罩，其中预混通道设置在导流罩的内部，用于混合燃料和空气，并将混合后的燃料和空气输送至燃气轮机的燃烧区域进行燃烧。
[0010]燃料混合系统还包括谐振装置，谐振装置设置在导流罩内部的由多个预混通道分割的空间中，谐振装置包括向导流罩径向辐射延伸的多个谐振分支，多个谐振分支部分包围多个预混通道中的一个或多个，抑制燃烧区域不稳定燃烧所引起的热声振荡。
[0011]进一步的，多个预混通道包括中心混合通道和外围混合通道，外围混合通道围绕中心混合通道周向分布，中心混合通道和外围混合通道形成第一间隙空间，相邻外围混合
通道之间形成第二间隙空间，多个谐振分支至少部分位于第二间隙空间内。
[0012]进一步的，谐振装置包括谐振主体，多个谐振分支从谐振主体延伸出，谐振主体至少部分位于第一间隙空间内。
[0013]进一步的，谐振装置包括内环面，内环面环绕中心混合通道分布，并且内环面至少部分位于第一间隙空间内。
[0014]进一步的，谐振装置包括外环面，外环面与内环面围设形成谐振腔体。
[0015]进一步的，外环面包括外围面，外围面部分位于第一间隙空间，并且至少部分位于第二间隙空间中。
[0016]进一步的，外环面还包括过渡面，过渡面连接外围面，形成对相邻外围面的过渡连接。
[0017]进一步的，位于第二间隙空间内的外围面与过渡面限定形成了谐振分支。
[0018]进一步的，位于第一间隙空间内的外围面与内环面限定形成了谐振主体。
[0019]进一步的，导流罩与谐振装置之间设有支撑结构，以增强谐振装置在径向上的稳定性。
[0020]进一步的，导流罩包括端帽面和围绕端帽面设置的壁面，端帽面和壁面围设形成第一腔体，预混通道和谐振装置均位于第一腔体内部，并沿第一腔体的轴向延伸。
[0021]进一步的，支撑结构一端连接导流罩的壁面，支撑结构另一端连接谐振装置的外环面。
[0022]进一步的，支撑结构与外环面的过渡面连接。
[0023]进一步的，谐振装置包括第一端面和第二端面，第一端面位于第二端面的气流上游。
[0024]进一步的，第一端面设有第一进气孔，冷却气流通过第一进气孔进入谐振腔体，对谐振腔体进行冷却。
[0025]进一步的，外环面设有第二进气孔，冷却气流通过第二进气孔进入谐振腔体，对谐振腔体进行冷却。
[0026]进一步的，第二端面设有喉部通孔，喉部通孔由第二端面向端帽面轴向延伸，冷却气流进入谐振腔体后从喉部通孔流出。
[0027]进一步的，谐振装置对热声振荡的抑制频率和抑制强度由喉部通孔的形状、尺寸、个数以及在第二端面上的分布中的一个或多个因素确定。
[0028]进一步的，喉部通孔为圆柱通孔，多个喉部通孔之间彼此独立。
[0029]进一步的，喉部通孔为环形连续通孔。
[0030]进一步的，谐振装置沿轴向的长度不大于壁面的轴向长度。
[0031]进一步的，导流罩的端帽面包括第一冷却孔和第二冷却孔，冷却气流通过第一冷却孔进入燃烧区域，第二冷却孔与喉部通孔连通，冷却气流依次通过喉部通孔、第二冷却孔进入燃烧区域。
[0032]进一步的，包括喷嘴，喷嘴围设形成预混通道。
[0033]进一步的，端帽面设有喷嘴通道孔，喷嘴通道孔与预混通道连通，预混通道气流经过喷嘴通道孔进入燃烧区域。
[0034]应用本专利技术提出的燃气轮机燃料混合系统，至少实现了如下有益效果：
[0035]1、该燃气轮机燃料混合系统的谐振装置可以有效抑制燃烧室不稳定燃烧所引起的热声振荡；
[0036]2、该燃气轮机燃料混合系统的谐振装置充分利用了导流罩内部的复杂空间，有效增大了谐振装置的可用体积，提高了热声振荡抑制能力；
[0037]3、该燃气轮机燃料混合系统的谐振装置和导流罩具有互相支撑的机构，增强了谐振装置和导流罩整体结构的刚性，也提高了谐振装置在径向上的稳定性；
[0038]4、该燃气轮机燃料混合系统的谐振装置结构通过优化过渡面的形状,可以进一步减少支撑结构对于谐振装置的冲击，增强谐振装置在径向上的稳定性。
[0039]为了实现上述目的，根据本专利技术的另一个方面，提出了一种燃气轮机，其包括燃气轮机燃料混合系统。
[0040]应用本专利技术提出的燃气轮机，至少实现了如下有益效果：
[0041]1、该燃气轮机的谐振装置可以有效抑制燃烧室不稳定燃烧所引起的热声振荡；
[0042]2、该燃气轮机的谐振装置充分利用了导流罩内部的复杂空间，有效增大了谐振装置的可用体积，提高了热声振荡抑制能力；
[0043]3、该燃气轮机的谐振装置和导流罩具有互相支撑的机构，增强了谐振装置和导流罩整体结构的刚性，也提高了谐振装置在径向上的稳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机燃料混合系统，包括多个预混通道(10)、导流罩(30)，所述预混通道(10)设置在所述导流罩(30)的内部，用于混合燃料和空气，并将混合后的燃料和空气输送至所述燃气轮机的燃烧区域进行燃烧，其特征在于，所述燃料混合系统还包括谐振装置(20)，所述谐振装置(20)设置在所述导流罩(30)内部的由所述多个预混通道(10)分割的空间中，所述谐振装置(20)包括向所述导流罩(30)径向辐射延伸的多个谐振分支(22)，所述多个谐振分支(22)部分包围多个预混通道(10)中的一个或多个，抑制所述燃烧区域不稳定燃烧所引起的热声振荡。2.根据权利要求1所述的燃气轮机燃料混合系统，其特征在于，所述多个预混通道(10)包括中心混合通道(12)和外围混合通道(14)，所述外围混合通道(14)围绕所述中心混合通道(12)周向分布，所述中心混合通道(12)和所述外围混合通道(14)形成第一间隙空间，所述相邻外围混合通道(14)之间形成第二间隙空间，所述多个谐振分支(22)至少部分位于所述第二间隙空间内。3.根据权利要求2所述的燃气轮机燃料混合系统，其特征在于，所述谐振装置(20)包括谐振主体(24)，所述多个谐振分支(22)从所述谐振主体(24)延伸出，所述谐振主体(24)至少部分位于所述第一间隙空间内。4.根据权利要求3所述的燃气轮机燃料混合系统，其特征在于，所述谐振装置(20)包括内环面(26)，所述内环面(26)环绕所述中心混合通道(12)分布，并且所述内环面(26)至少部分位于所述第一间隙空间内。5.根据权利要求4所述的燃气轮机燃料混合系统，其特征在于，所述谐振装置(20)包括外环面(28)，所述外环面(28)与所述内环面(26)围设形成谐振腔体(21)。6.根据权利要求5所述的燃气轮机燃料混合系统，其特征在于，所述外环面(28)包括外围面(282)，所述外围面(282)部分位于所述第一间隙空间，并且至少部分位于所述第二间隙空间中。7.根据权利要求6所述的燃气轮机燃料混合系统，其特征在于，所述外环面(28)还包括过渡面(284)，所述过渡面(284)连接所述外围面(282)，形成对相邻外围面(282)的过渡连接。8.根据权利要求7所述的燃气轮机燃料混合系统，其特征在于，位于所述第二间隙空间内的所述外围面(282)与所述过渡面(284)限定形成了所述谐振分支(22)。9.根据权利要求6所述的燃气轮机燃料混合系统，其特征在于，位于所述第一间隙空间内的所述外围面(282)与所述内环面(26)限定形成了所述谐振主体(24)。10.根据权利要求7或8任一项所述的燃气轮机燃料混合系统，其特征在于，所述导流罩(30)与所述谐振装置(20)之间设有支撑结构(40)，以增强所述谐振装置(20)在径向上的稳定性。11.根据权利要求10所述的燃气轮机燃料混合系统，其特征在于，所述导流罩(30)包括端帽面(32)和围绕所述端帽面(32)设置的壁面(34)，所述端帽面(32)和所述壁面(34)围设形成第一腔体(33)，所述预混通道(10)和所述谐振装置(20)均位于所述第一腔体(33)内部，并沿所述第一腔体...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃宇鹏，杨雨，任立磊，王昆，
申请(专利权)人：中国联合重型燃气轮机技术有限公司，
类型：发明
国别省市：