一种燃气轮机燃烧室结构及其喷嘴的制作方法

本申请涉及燃气轮机，具体为一种燃气轮机燃烧室结构及其喷嘴。

背景技术：

1、燃气轮机是一种将燃料的化学能转换为机械能的设备。具体的，燃气轮机在进行工作时，将空气和燃料通入燃烧室，燃料和空气在燃烧室中燃烧，形成高温燃气，然后将高温燃气喷向涡轮，冲击涡轮上的叶片，使涡轮高速转动，从而产生机械能。随着技术的进步和环保要求的提升，为了减少空气和燃料在燃烧室中燃烧后污染物(主要为氮氧化物)的排放，现有的燃气轮机大多采用贫油预混燃烧技术。预混燃烧是指，预先将空气和燃料进行混合后形成混合气，再进行燃烧的技术。而贫油预混是指使得混合气中燃料低于正常的化学当量比的技术，也就是说，采用贫油预混混合气中的燃料含量较少，从而混合气燃烧的火焰温度较低，并且燃烧也更加充分，产生的污染物较少。由于贫油燃烧中混合气燃料含量较低，因此贫油燃烧的火焰对流动的扰动极其敏感，使得燃气轮机在启动时难以点火，在变更工况时难以维持稳定燃烧，甚至熄火。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种燃气轮机燃烧室结构及其喷嘴，以解决燃气轮机进行贫油预混燃烧难以点火和燃烧不稳定的技术问题。

2、为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

3、第一方面，本申请提出一种喷嘴，该喷嘴包括：

4、喷头本体；所述喷头本体的第一面划分有点火区域和负荷区域；所述第一面为所述喷头本体朝向火焰筒的面；

5、设置于所述喷头本体第一面的多个燃料喷杆，各个燃料喷杆的轴心线相互平行；

6、第一燃料管，与点火区域中的各个燃料喷杆相连通；

7、第二燃料管，与负荷区域中的各个燃料喷杆相连通。

8、作为本技术方案中一个具体的方案，还包括点火器，所述点火器贯穿所述喷头本体，并延伸至与各个燃料喷杆的末端齐平。

9、作为本技术方案中一个具体的方案，所述点火区域为圆形，所述点火器的轴心线经过所述圆形的圆心，所述点火区域中的各个燃料喷杆绕所述点火器的轴心线均匀分布。

10、作为本技术方案中一个具体的方案，还包括连接块，所述连接块用于与机匣相连接，所述喷头本体、所述第一燃料管和所述第二燃料管分别与所述连接块相连接。

11、作为本技术方案中一个具体的方案，所述喷头本体的第一面还划分有联焰区域，所述连接块还连接有第三燃料管，所述第三燃料管与联焰区域中的各个燃料喷杆相连通。

12、作为本技术方案中一个具体的方案，所述负荷区域包括第一负荷区域和第二负荷区域，所述联焰区域包括第一联焰区域和第二联焰区域。

13、第二方面，本申请提出一种燃烧室结构，包括如第一方面中任意一项所述的喷嘴。

14、作为本技术方案中一个具体的方案，该燃烧室结构还包括火焰筒，所述喷嘴的末端与所述火焰筒的首端相连接，且所述火焰筒的首端通过支架与机匣相连接。

15、作为本技术方案中一个具体的方案，所述喷嘴和所述火焰筒之间设置有胀圈。

16、作为本技术方案中一个具体的方案，所述支架包括：

17、连接圈，所述连接圈与所述火焰筒相适配；

18、至少一个连接杆，连接杆的一端与所述连接圈相铰接，连接杆的另一端与机匣相铰接。

19、第三方面，本申请提出一种燃气轮机，包括如第一方面中任意一项所述的喷嘴；或者包括如第二方面中任意一项所述的燃烧室结构。

20、作为本技术方案中一个具体的方案，该燃气轮机包括多个如第二方面中任意一项所述的燃烧室结构，各个燃烧室结构绕第一轴线圆周阵列，所述第一轴线平行于机匣的轴心线，相邻燃烧室结构之间的火焰筒通过联焰管相连通。

21、作为本技术方案中一个具体的方案，火焰筒的轴心线与机匣的轴心线所形成的夹角大于等于6°，小于等于9°。

22、与现有技术相比，本申请的有益效果是：

23、通过点火区域和负荷区域的设置，若燃气轮机处于点火或者低工况状态，则只通过点火区域向燃烧室输送燃料，若燃气轮机处于高工况状态，则可以通过点火区域和负荷区域向燃烧室输送燃料。也就是说，无需通过控制燃料的喷出速度来控制燃烧室的燃料量，从而使得燃气轮机在全工况进行燃烧时，火焰均能够维持稳定。

技术特征：

1.一种喷嘴，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，还包括点火器(4)，所述点火器(4)贯穿所述喷头本体(29)，并延伸至与各个燃料喷杆(25)的末端齐平。

3.根据权利要求2所述的喷嘴，其特征在于，所述点火区域(26)为圆形，所述点火器(4)的轴心线经过所述圆形的圆心，所述点火区域(26)中的各个燃料喷杆(25)绕所述点火器(4)的轴心线均匀分布。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的喷嘴，其特征在于，还包括连接块(21)，所述连接块(21)用于与机匣(1)相连接，所述喷头本体(29)、所述第一燃料管(22)和所述第二燃料管(23)分别与所述连接块(21)相连接。

5.根据权利要求4所述的喷嘴，其特征在于，所述喷头本体(29)的第一面还划分有联焰区域(27)，所述连接块(21)还连接有第三燃料管(24)，所述第三燃料管(24)与联焰区域(27)中的各个燃料喷杆(25)相连通。

6.根据权利要求5所述的喷嘴，其特征在于，所述负荷区域(28)包括第一负荷区域(281)和第二负荷区域(282)，所述联焰区域(27)包括第一联焰区域(271)和第二联焰区域(272)。

7.一种燃烧室结构，其特征在于，包括如权利要求1至6中任意一项所述的喷嘴(2)。

8.根据权利要求7所述的燃烧室结构，其特征在于，还包括火焰筒(3)，所述喷嘴(2)的末端与所述火焰筒(3)的首端相连接，且所述火焰筒(3)的首端通过支架(5)与机匣(1)相连接。

9.根据权利要求8所述的燃烧室结构，其特征在于，所述喷嘴(2)和所述火焰筒(3)之间设置有胀圈(7)。

10.根据权利要求8所述的燃烧室结构，其特征在于，所述支架(5)包括：

11.一种燃气轮机，其特征在于，包括如权利要求1至6中任意一项所述的喷嘴(2)；或者包括如权利要求7至10中任意一项所述的燃烧室结构。

12.根据权利要求11所述的燃气轮机，其特征在于，包括多个如权利要求7至10中任意一项所述的燃烧室结构，各个燃烧室结构绕第一轴线圆周阵列，所述第一轴线平行于机匣(1)的轴心线，相邻燃烧室结构之间的火焰筒(3)通过联焰管(6)相连通。

13.根据权利要求12所述的燃气轮机，其特征在于，火焰筒(3)的轴心线与机匣(1)的轴心线所形成的夹角大于等于6°，小于等于9°。

技术总结本申请公开了一种燃气轮机燃烧室结构及其喷嘴，涉及燃气轮机技术领域。该喷嘴包括：喷头本体；所述喷头本体的第一面划分有点火区域和负荷区域；所述第一面为所述喷头本体朝向火焰筒的面；设置于所述喷头本体第一面的多个燃料喷杆，各个燃料喷杆的轴心线相互平行；第一燃料管，与点火区域中的各个燃料喷杆相连通；第二燃料管，与负荷区域中的各个燃料喷杆相连通。本申请通过点火区域和负荷区域的设置，若燃气轮机处于点火或者低工况状态，则只通过点火区域向燃烧室输送燃料，若燃气轮机处于高工况状态，则可以通过点火区域和负荷区域向燃烧室输送燃料。技术研发人员：李涛,沈军,杜晓东,于杰,黄汉林,薛弘祥,宫浩严受保护的技术使用者：中国航发燃气轮机有限公司技术研发日：20230914技术公布日：2024/5/27