外围径向分级的燃烧室喷嘴、燃气轮机和分级控制方法与流程

本发明涉及燃气轮机，具体地，涉及一种外围径向分级的燃烧室喷嘴、一种燃气轮机和一种分级控制方法。

背景技术：

1、燃气轮机是一种内燃式动力机械，其主要用于将燃料的热量转变为有用功。但是实际使用过程中，燃气轮机的燃烧室的出口处的剖面温差较大，对下游的透平叶片的寿命较大，不利于燃气轮机的长期稳定运行。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本发明实施例提出一种外围径向分级的燃烧室喷嘴，该外围径向分级的燃烧室喷嘴能够避免出口处的剖面温差较大的情况，进而改善了较大的温差对下游的透平叶片的不利影响，保证了透平叶片的使用寿命。

3、本发明实施例还提出一种包括上述外围径向分级的燃烧室喷嘴的燃气轮机。

4、本发明实施例还提出一种基于上述外围径向分级的燃烧室喷嘴或燃气轮机的分级控制方法。

5、本发明实施例的外围径向分级的燃烧室喷嘴包括中心喷嘴和多个外围喷嘴，多个所述外围喷嘴均设于所述中心喷嘴的周侧并沿着所述中心喷嘴的周向间隔布置；

6、所述外围喷嘴包括：

7、中心体，所述中心体内设有多个燃料管道；

8、多个叶片，多个所述叶片设于所述中心体的周侧并沿着所述中心体的周向间隔布置，每个所述叶片上均设有多个燃料喷孔，至少部分所述燃料喷孔沿着所述外围喷嘴的径向方向间隔布置以使得多个所述燃料喷孔在所述径向方向上分为多级，且全部的所述外围喷嘴在所述外围喷嘴的周向上位于同一级的所述燃料喷孔均与对应的所述燃料通道连通；

9、在燃烧启动时，全部的所述外围喷嘴的同一级的所述燃料喷孔同时喷注燃料，且每个外围喷嘴的不同级的所述燃料喷孔的喷注燃料的时机不同。

10、在一些实施例中，多个所述燃料喷孔包括一级喷孔和二级喷孔，在所述外围喷嘴的径向方向上，所述一级喷孔位于所述中心体和所述二级喷孔之间，多个所述叶片的所述一级喷孔均与一个所述燃料管道相连，多个所述叶片的所述二级喷孔均与另一个所述燃料管道相连。

11、在一些实施例中，至少部分所述叶片的所述一级喷孔有多个，同一所述叶片的多个所述一级喷孔在所述叶片的宽度方向上间隔布置；

12、和/或，至少部分所述叶片的所述二级喷孔有多个，同一所述叶片的多个所述二级喷孔在所述叶片的宽度方向上间隔布置。

13、在一些实施例中，在所述外围喷嘴的周向方向上，多个所述叶片的所述一级喷孔位于同一圆上，多个所述叶片的所述二级喷孔位于另一同一圆上。

14、在一些实施例中，所述外围喷嘴的中心体的周侧包括多个环形区，多个所述环形区同心并层层套设布置，所述外围喷嘴的多级所述燃料喷孔分别设于多个所述环形区内。

15、在一些实施例中，包括旋流器，所述旋流器用于形成旋流以消除多个所述外围喷嘴之间的温度差。

16、在一些实施例中，多个所述叶片沿着所述中心体的周向等间隔布置；

17、和/或，所述叶片的数量为偶数个；

18、和/或，所述外围喷嘴的横截面为圆形。

19、本发明实施例的燃气轮机包括如上述任一实施例中所述的外围径向分级的燃烧室喷嘴。

20、本发明实施例的分级控制方法包括以下步骤：

21、s1：启动时首先通过中心喷嘴喷注燃料；

22、s2：待运行一定时长后，沿着每个所述外围喷嘴的从内至外的方向，逐级对全部的所述外围喷嘴的同一级的所述燃料喷孔喷注燃料，并直至全部的所述外围喷嘴的位于每个所述外围喷嘴的最外侧的所述燃料喷孔全部喷注燃料。

23、在一些实施例中，还包括以下步骤：

24、s3：待达到基本负荷后，通过调整每个所述外围喷嘴的不同级的所述燃料喷孔的喷注的燃料量调整火焰的形状以实现对热声特性的调整。

25、有益效果：本发明实施例的燃烧室喷嘴、燃气轮机及分级控制方法，避免了出口处的剖面温差较大的情况，改善了较大的温差对下游的透平叶片的不利影响，保证了透平叶片的使用寿命，进而保证了整体运行的结构稳定性。

技术特征：

1.一种外围径向分级的燃烧室喷嘴，其特征在于，包括中心喷嘴和多个外围喷嘴，多个所述外围喷嘴均设于所述中心喷嘴的周侧并沿着所述中心喷嘴的周向间隔布置；

2.根据权利要求1所述的外围径向分级的燃烧室喷嘴，其特征在于，多个所述燃料喷孔包括一级喷孔和二级喷孔，在所述外围喷嘴的径向方向上，所述一级喷孔位于所述中心体和所述二级喷孔之间，多个所述叶片的所述一级喷孔均与一个所述燃料管道相连，多个所述叶片的所述二级喷孔均与另一个所述燃料管道相连。

3.根据权利要求2所述的外围径向分级的燃烧室喷嘴，其特征在于，至少部分所述叶片的所述一级喷孔有多个，同一所述叶片的多个所述一级喷孔在所述叶片的宽度方向上间隔布置；

4.根据权利要求2所述的外围径向分级的燃烧室喷嘴，其特征在于，在所述外围喷嘴的周向方向上，多个所述叶片的所述一级喷孔位于同一圆上，多个所述叶片的所述二级喷孔位于另一同一圆上。

5.根据权利要求1所述的外围径向分级的燃烧室喷嘴，其特征在于，所述外围喷嘴的中心体的周侧包括多个环形区，多个所述环形区同心并层层套设布置，所述外围喷嘴的多级所述燃料喷孔分别设于多个所述环形区内。

6.根据权利要求1所述的外围径向分级的燃烧室喷嘴，其特征在于，包括旋流器，所述旋流器用于形成旋流以消除多个所述外围喷嘴之间的温度差。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的外围径向分级的燃烧室喷嘴，其特征在于，多个所述叶片沿着所述中心体的周向等间隔布置；

8.一种燃气轮机，其特征在于，包括如上述权利要求1-7中任一项所述的外围径向分级的燃烧室喷嘴。

9.一种基于上述权利要求1-7中任一项所述的外围径向分级的燃烧室喷嘴或上述权利要求8所述的燃气轮机的分级控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的分级控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种外围径向分级的燃烧室喷嘴、燃气轮机和分级控制方法。包括中心喷嘴和多个外围喷嘴，多个外围喷嘴均设于中心喷嘴的周侧；外围喷嘴包括中心体和多个叶片，中心体内设有多个燃料管道；多个叶片设于中心体的周侧，每个叶片上均设有多个燃料喷孔，至少部分燃料喷孔沿着外围喷嘴的径向方向间隔布置并分为多级，且全部的外围喷嘴在外围喷嘴的周向上位于同一级的燃料喷孔均与对应的燃料通道连通；在燃烧启动时，全部的外围喷嘴的同一级的燃料喷孔同时喷注燃料，且每个外围喷嘴的不同级的燃料喷孔的喷注燃料的时机不同。本发明的燃烧室喷嘴能够避免出口处的剖面温差较大的情况，进而改善了较大的温差对下游的透平叶片的不利影响。技术研发人员：李珊珊,刘江帆,吕煊受保护的技术使用者：中国联合重型燃气轮机技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5