一种燃烧室头部装置及燃烧室的制作方法

本技术涉及燃气轮机，特别涉及一种燃烧室头部装置及燃烧室。

背景技术：

1、燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，并将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。

2、现有技术中，大部分的燃气轮机的燃烧室是针对天然气等气体碳烃燃料进行设计的，燃烧室中的火焰是通过双级旋流器产生低速回流区以稳定火焰，当在燃料中掺混氢气时，且燃料中的氢气含量在30-40vol％时，会产生回火，壁面超温以及nox排放恶化等问题。另外，现有技术中的旋流器所特有的旋流火焰体积较大，在燃料中氢的比例增加时，绝热火焰温度和火焰传播速度增加，此时旋流器会产大体积的高温火焰，造成高nox排放。

技术实现思路

1、本实用新型提供了一种燃烧室头部装置及燃烧室，本申请中的燃烧室头部装置能够使火焰稳定在燃烧室头部，且可以降低nox排放，还能够避免出现回火的问题。

2、为达到上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

3、第一方面，本申请提供了一种燃烧室头部装置。该燃烧室头部装置包括：燃料管组件和火焰筒组件，燃料管组件包括中心级燃料总管、多个中心级燃料歧管、主级燃料收集匣、至少一个主级燃料总管和多个主级燃料歧管，中心级燃料歧管沿中心级燃料总管的轴向的周向均匀分布，且各个中心级燃料歧管均与中心级燃料总管连通，中心级燃料总管的出料口与多个中心级燃料歧管的出料口的出口方向相同，至少一个主级燃料总管和多个主级燃料歧管连接于主级燃料收集匣两侧；火焰筒组件包括同轴设置的中心级旋流器和主级旋流器，中心级旋流器包括多个中心级空气通道，多个中心级空气通道绕中心级旋流器轴向的周向均匀分布于中心级旋流器，主级旋流器包括多个主级空气通道，多个主级空气通道绕主级旋流器轴向的周向均匀分布于主级旋流器，其中：中心级空气通道的延伸方向与中心级旋流器的轴向呈夹角设置，主级空气通道的延伸方向与主级旋流器的轴向呈夹角设置；多个中心级空气通道与多个中心级燃料歧管之间存在间隙，多个主级空气通道与多个主级燃料歧管之间存在间隙。

4、本申请中的燃烧室头部装置中，中心级空气通道的延伸的方向与中心级旋流器的轴向呈夹角设置，主级空气通道的延伸方向与主级旋流器的轴向呈夹角设置。可以理解为，中心级空气通道的路径与中心级旋流器的轴向呈夹角设置，主级空气通道的路径与主级旋流器的轴向呈夹角设置，使经中心级空气通道以及主级空气通道喷出的混和气体形成回流区，从而形成稳定的中心级火焰和主级火焰，以防止出现回火的问题。另外，多个中心级空气通道与多个中心级燃料歧管之间存在间隙，多个主级空气通道与多个主级燃料歧管之间存在间隙。可以使进入到主级空气通道和中心级空气通道的燃料进行预混，从而提高燃烧效率，降低nox的排放。

5、可选地，所述主级空气通道的进气口和所述中心级空气通道的进气口具有倒角。

6、可选地，所述中心级旋流器还包括多个中心级冷却孔，所述多个中心级冷却孔绕所述中心级旋流器轴向的轴向均匀分布于所述中心级旋流器，其中，沿径向方向，所述中心级冷却冷孔、中心级空气通道和主级空气通道依次排列。

7、可选地，所述火焰筒组件还包括旋流器连接件，沿所述径向方向，所述旋流器连接件位于所述中心级旋流器和所述主级旋流器之间，所述旋流器连接件用于将所述中心级旋流器远离所述燃料管组件的一侧连接，且所述中心级旋流器的外壁与所述主级旋流器的内壁之间存在间隙；其中，所述旋流器连接件包括多个连接器冷却孔，所述多个连接器冷却孔绕所述中心级旋流器的轴向分布于所述旋流器连接件。

8、可选地，由所述中心级旋流器向所述主级旋流器的方向，主级旋流器远离所述主级燃料歧管的一端距离所述主级燃料歧管逐渐减小。

9、可选地，所述火焰筒组件还包括筒体和火焰筒安装板，所述筒体包括主体部和安装部，所述安装部和所述主体部同轴设置，且所述安装部的内径小于所述主体部的内径，所述安装部用于与所述主级旋流器的外壁配合；

10、所述火焰筒安装板包括进口段和连接段，所述进口段包括多个进口段冷却孔，所述进口段用于与所述主体部连接，所述连接段用于固定所述火焰筒安装板。

11、可选地，所述安装部包括多个沿轴向分布的火焰筒气膜冷却孔组，每个所述的火焰筒气膜冷却孔组包括绕所述安装部的周向分布的多个间隔排列的火焰筒气膜冷却孔，其中：

12、多个所述火焰筒气膜冷却孔组与所述主级旋流器的外壁在轴向方向的投影不重合。

13、可选地，所述主体部包括多个气膜冷却孔组和至少一个掺混孔组，多个气膜冷却孔组沿轴向排列，沿周向方向，多个所述气膜冷却孔组和至少一个掺混孔组分布于所述主体部的两端，且多个所述气膜冷却孔组靠近所述中心级旋流器和所述主级旋流器的一端。

14、可选地，所述燃烧室头部装置包括机匣组件，所述机匣组件包括机匣、点火器和第一法兰；所述燃料管路组件包括第二法兰，所述第二法兰用于固定所述中心级燃料总管和至少一个所述主级燃料总管，其中：

15、所述点火器固定于所述机匣，所述第一法兰连接于所述机匣的一端，且所述第一法兰与所述第二法兰固定连接，所述连接段位于所述第一法兰和所述第二法兰之间；所述筒体穿设于所述机匣，且所述筒体、所述安装部与所述机匣的内壁之间存在气体流通的间隙。

16、第二方面，基于相同的实用新型构思，本实用新型实施例还提供一种燃烧室，包括如第一方面任意技术方案中的燃烧室头部装置。

技术特征：

1.一种燃烧室头部装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的燃烧室头部装置，其特征在于，所述主级空气通道的进气口和所述中心级空气通道的进气口具有倒角。

3.根据权利要求1所述的燃烧室头部装置，其特征在于，所述中心级旋流器还包括多个中心级冷却孔，所述多个中心级冷却孔绕所述中心级旋流器轴向的轴向均匀分布于所述中心级旋流器，其中，沿径向方向，所述中心级冷却冷孔、中心级空气通道和主级空气通道依次排列。

4.根据权利要求3所述的燃烧室头部装置，其特征在于，所述火焰筒组件还包括旋流器连接件，沿所述径向方向，所述旋流器连接件位于所述中心级旋流器和所述主级旋流器之间，所述旋流器连接件用于将所述中心级旋流器远离所述燃料管组件的一侧连接，且所述中心级旋流器的外壁与所述主级旋流器的内壁之间存在间隙；其中，

5.根据权利要求1～4任一项所述的燃烧室头部装置，其特征在于，由所述中心级旋流器向所述主级旋流器的方向，所述主级旋流器远离所述主级燃料歧管的一端距离所述主级燃料歧管逐渐减小。

6.根据权利要求1所述的燃烧室头部装置，其特征在于，所述火焰筒组件还包括筒体和火焰筒安装板，所述筒体包括主体部和安装部，所述安装部和所述主体部同轴设置，且所述安装部的内径小于所述主体部的内径，所述安装部用于与所述主级旋流器的外壁配合；

7.根据权利要求6所述的燃烧室头部装置，其特征在于，所述安装部包括多个沿轴向分布的火焰筒气膜冷却孔组，每个所述的火焰筒气膜冷却孔组包括绕所述安装部的周向分布的多个间隔排列的火焰筒气膜冷却孔，其中：

8.根据权利要求6所述的燃烧室头部装置，其特征在于，所述主体部包括多个气膜冷却孔组和至少一个掺混孔组，多个气膜冷却孔组沿轴向排列，沿周向方向，多个所述气膜冷却孔组和至少一个掺混孔组分布于所述主体部的两端，且多个所述气膜冷却孔组靠近所述中心级旋流器和所述主级旋流器的一端。

9.根据权利要求6所述的燃烧室头部装置，其特征在于，所述燃烧室头部装置包括机匣组件，所述机匣组件包括机匣、点火器和第一法兰；所述燃料管路组件包括第二法兰，所述第二法兰用于固定所述中心级燃料总管和至少一个所述主级燃料总管，其中：

10.一种燃烧室，其特征在于，包括如权利要求1～8任一项所述的燃烧室头部装置。

技术总结本技术涉及燃气轮机技术领域，特别涉及一种燃烧室头部装置及燃烧室。燃烧室头部装置包括火焰筒组件，火焰筒组件包括同轴设置的中心级旋流器和主级旋流器，中心级旋流器包括多个中心级空气通道，多个中心级空气通道绕中心级旋流器轴向的周向均匀分布于中心级旋流器，主级旋流器包括多个主级空气通道，多个主级空气通道绕主级旋流器轴向的周向均匀分布于主级旋流器，中心级空气通道的延伸方向与中心级旋流器的轴向呈夹角设置，主级空气通道的延伸方向与主级旋流器的轴向呈夹角设置；多个中心级空气通道与多个中心级燃料歧管之间存在间隙，多个主级空气通道与多个主级燃料歧管之间存在间隙。本申请中的燃烧室头部装置能够避免出现回火的问题。技术研发人员：李耀强,钟猷兰,张洪,费元庆,胡桃桃,张琪,彭瑶受保护的技术使用者：新奥能源动力科技（上海）有限公司技术研发日：20230904技术公布日：2024/4/17