一種燃燒室頭部組件的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及干低排放燃燒室領域，具體涉及一種燃燒室頭部組件。
【背景技術】
[0002]目前，隨著用戶日益嚴格的要求，燃氣輪機排放已經成為燃氣輪機行業(yè)的關鍵標準，而干低排放燃燒技術因其能有效地降低排放且優(yōu)化燃燒室壽命，在低排放領域中應用最為廣泛，干低排放燃燒技術主要采用貧預混燃燒方式，降低燃燒區(qū)火焰溫度，從而保證較低的NOx排放。
[0003]由于采用貧預混燃燒方式，燃燒不穩(wěn)定性成為干低排放燃燒室中的難題之一，因此燃燒室氣流組織成為燃燒室設計階段需要重點考慮的問題，需要保證燃燒室中的回流區(qū)穩(wěn)定且容積足夠。
[0004]現有的燃燒室頭部組件在中心旋流器下游的回流區(qū)受限于中心筒體的邊界，且所形成的中心回流區(qū)會受到環(huán)形區(qū)出口氣流的擠壓作用，導致中心回流區(qū)發(fā)展不充分，引起燃燒不穩(wěn)定現象，同時回流區(qū)更多地向下游延伸，導致燃燒室出口溫度場品質變差，影響燃機壽命。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種燃燒室頭部組件，以解決目前燃燒室出口溫度場品質差，從而影響燃機壽命的冋題。
[0006]本發(fā)明的技術方案是:
[0007]一種燃燒室頭部組件，包括:
[0008]中心筒體，其具有中心旋流器和內筒體后壁，所述內筒體后壁附連到所述中心旋流器的上游端；
[0009]中心體外壁，與中心筒體同軸設置；
[0010]一級旋流器，位于所述內筒體后壁與所述中心體外壁之間，附連在所述中心體外壁的下游端；
[0011]擴展筒體，與所述中心體外壁直徑相同，附連在所述一級旋流器的下游端。
[0012]可選地，所述中心體外壁的內壁上具有紊流器。
[0013]可選地，所述紊流器為多個環(huán)形肋，所述環(huán)形肋的軸線與所述中心筒體的軸線重合，多個所述環(huán)形肋沿軸向方向均勻分布。
[0014]可選地，所述一級旋流器焊接在中心體外壁的下游端。
[0015]可選地，所述擴展筒體焊接在一級旋流器的下游端。
[0016]可選地，所述擴展筒體的半徑與高的比值為1.5?2。
[0017]本發(fā)明的有益效果:
[0018]本發(fā)明燃燒室頭部組件通過中心旋流器外側的一級旋流器幫助擴大中心回流區(qū)容積，同時增強其穩(wěn)定性；同時，氣流通過中心旋流器后直接突擴形成中心回流區(qū)，中心回流區(qū)軸向位置向上游移動，環(huán)形區(qū)氣流對中心回流區(qū)的擠壓作用大大削弱，進一步增強中心回流區(qū)穩(wěn)定性，擴展了燃燒室的貧油熄火邊界，優(yōu)化燃燒室的性能。
【附圖說明】
[0019]圖1是現有技術燃氣輪機燃燒室的截面的簡化視圖；
[0020]圖2是現有技術燃氣輪機燃燒室頭部組件的截面的簡化視圖；
[0021]圖3是本發(fā)明燃氣輪機燃燒室的截面的簡化視圖；
[0022]圖4是本發(fā)明燃氣輪機燃燒室頭部組件的截面的簡化視圖。
[0023]附圖標記:
[0024]燃燒室10，39;
[0025]頭部組件11，40;
[0026]中心筒體 12，41;
[0027]中心旋流器 13，42;
[0028]內筒體前壁 14 ；
[0029]內筒體后壁 15，43;
[0030]中心體外壁 16，44;
[0031]一級旋流器 17，45;
[0032]擴展筒體 46 ；
[0033]紊流器18，47;
[0034]中心回流區(qū) 19，48;
[0035]環(huán)形區(qū)20，49;
[0036]中心預混通道21，50;
[0037]冷卻空氣通道22，51。
【具體實施方式】
[0038]這里將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數字表示相同或相似的要素。
[0039]參考圖1所示，大致顯示了現有的燃氣輪機燃燒室10的頭部組件11 ;參考圖2，該頭部組件11包括中心筒體12、中心體外壁16與一級旋流器17 ;其中，中心筒體12包括中心旋流器13、內筒體前壁14與內筒體后壁15，三者通過焊接前后固連，形成中心預混通道21，用于燃料與空氣的充分預混，并在中心預混通道21下游形成中心回流區(qū)19 (虛線部分)，用于穩(wěn)定燃燒。
[0040]一級旋流器17焊接在中心筒體12的內筒體前壁14下游端的外側，用于冷卻頭部組件11近火焰端面，同時能夠防止燃燒室回火；中心體外壁16焊接在一級旋流器17的上游端，并與中心筒體12同軸放置，之間形成冷卻空氣通道22，來流空氣進入冷卻空氣通道22冷卻中心體外壁16 ;中心體外壁16包括紊流器構件18，能夠增強冷卻空氣的紊流度，從而強化中心體外壁16的冷卻效果。已有試驗結果表明，環(huán)形區(qū)20(虛線部分)出口氣流會對中心回流區(qū)19形成擠壓，導致中心回流區(qū)19不穩(wěn)定，影響燃燒穩(wěn)定性。
[0041]參考圖3，本發(fā)明提供了一種燃氣輪機的燃燒室39的頭部組件40 ;參考圖4，該頭部組件40包括中心筒體41、中心體外壁44與一級旋流器45。
[0042]其中，中心筒體41包括中心旋流器42與內筒體后壁43 ;內筒體后壁43通過焊接方式附連到中心旋流器42的上游端，形成中心預混通道50，用于燃料與空氣的充分預混。中心預混通道50下游端形成中心回流區(qū)48 (虛線部分)，用于穩(wěn)定燃燒。
[0043]一級旋流器45位于內筒體后壁43與中心體外壁44之間(形成的空隙內)，通過焊接方式附連在中心旋流器42的外側，且位于中心體外壁44的下游端，用于強化中心旋流器42所產生的中心回流區(qū)48 (虛線部分)，增大中心回流區(qū)48容積，優(yōu)化燃燒穩(wěn)定性。
[0044]中心體外壁44焊接在一級旋流器45的上游端，并與中心筒體41同軸放置，之間形成冷卻空氣通道51，來流空氣進入冷卻空氣通道51冷卻中心體外壁44。
[0045]中心體外壁44包括紊流器47構件，能夠增強冷卻空氣的紊流度，從而強化中心體外壁44的冷卻效果；其中，紊流器47可以為多種適合的形狀，本實施例中，為了進一步提高增強冷卻空氣的紊流度，紊流器47為多個環(huán)形肋，環(huán)形肋的軸線與中心筒體41的軸線重合，多個環(huán)形肋沿軸向方向均勻分布。
[0046]擴展筒體46能夠令中心旋流器42與一級旋流器45的出口氣流更早地進行突擴，從而令中心回流區(qū)48位置前移，削弱環(huán)形區(qū)49出口氣流對中心回流區(qū)48的擠壓作用，進一步優(yōu)化燃燒穩(wěn)定性；進一步，本實施例中，為了確保出口氣流的突擴效果，優(yōu)選擴展筒體46的半徑與高的比值為1.5?2。同時，一級旋流器45出口氣流在旋流作用下具有向壁面貼近的趨勢，能夠對擴展筒體46進行冷卻，防止擴展筒體46出現燒蝕現象。
[0047]本發(fā)明燃燒室的頭部組件40，通過中心旋流器42外側的一級旋流器45幫助擴大中心回流區(qū)48容積，同時增強其穩(wěn)定性；同時，氣流通過中心旋流器42后直接突擴形成中心回流區(qū)48，中心回流區(qū)48軸向位置向上游移動，環(huán)形區(qū)49氣流對中心回流區(qū)48的擠壓作用大大削弱，進一步增強中心回流區(qū)48穩(wěn)定性，擴展了燃燒室39的貧油熄火邊界，優(yōu)化燃燒室39的性能。
[0048]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種燃燒室頭部組件，其特征在于，包括: 中心筒體(41)，其具有中心旋流器(42)和內筒體后壁(43)，所述內筒體后壁(43)附連到所述中心旋流器(42)的上游端； 中心體外壁(44)，與中心筒體(41)同軸設置； 一級旋流器(45)，位于所述內筒體后壁(43)與所述中心體外壁(44)之間，附連在所述中心體外壁(44)的下游端； 擴展筒體(46)，與所述中心體外壁(44)直徑相同，附連在所述一級旋流器(45)的下游端。2.根據權利要求1所述的燃燒室頭部組件，其特征在于，所述中心體外壁(44)的內壁上具有紊流器(47)。3.根據權利要求2所述的燃燒室頭部組件，其特征在于，所述紊流器(47)為多個環(huán)形肋，所述環(huán)形肋的軸線與所述中心筒體(41)的軸線重合，多個所述環(huán)形肋沿軸向方向均勻分布ο4.根據權利要求1所述的燃燒室頭部組件，其特征在于，所述一級旋流器(45)焊接在所述中心體外壁(44)的下游端。5.根據權利要求1所述的燃燒室頭部組件，其特征在于，所述擴展筒體(46)焊接在所述一級旋流器(45)的下游端。6.根據權利要求1所述的燃燒室頭部組件，其特征在于，所述擴展筒體(46)的半徑與高的比值為1.5?2。
【專利摘要】本發(fā)明涉及干低排放燃燒室領域，具體涉及一種燃燒室頭部組件，以解決目前燃燒室出口溫度場品質差，從而影響燃機壽命的問題。燃燒室頭部組件包括：中心筒體，其內筒體后壁附連到中心旋流器的上游端；中心體外壁，與中心筒體同軸設置；一級旋流器，附連在中心體外壁的下游端；擴展筒體，附連在一級旋流器的下游端。本發(fā)明燃燒室頭部組件通過中心旋流器外側的一級旋流器幫助擴大中心回流區(qū)容積，同時增強其穩(wěn)定性；同時，氣流通過中心旋流器后直接突擴形成中心回流區(qū)，中心回流區(qū)軸向位置向上游移動，環(huán)形區(qū)氣流對中心回流區(qū)的擠壓作用大大削弱，進一步增強中心回流區(qū)穩(wěn)定性，擴展了燃燒室的貧油熄火邊界，優(yōu)化燃燒室的性能。
【IPC分類】F23R3/38
【公開號】CN105240872
【申請?zhí)枴緾N201510591749
【發(fā)明人】王正陽, 趙凱嵐, 張善軍, 周建華, 馬宏宇
【申請人】中國航空工業(yè)集團公司沈陽發(fā)動機設計研究所
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年9月17日