燃烧室头部结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及燃气轮机技术领域，尤其涉及一种使用气体燃料预混燃烧的燃气轮机燃烧室的燃烧室头部结构。
【背景技术】
[0002]由于环境保护的要求越来越严格，在近年来的燃气轮机燃烧室中越来越多地使用预混燃烧的方式来降低氮氧化物(NOx)的排放。
[0003]如图1所示，为现有技术中一种典型的采用预混燃烧方式的燃烧室头部结构。值班喷嘴I布置在中心，多个主喷嘴2均匀地布置在值班喷嘴I周围，主喷嘴2均采用预混燃烧模式以减少污染物排放，值班喷嘴I采用扩散燃烧模式或者预混燃烧模式，在扩张段11内形成稳定的火焰，作为主喷嘴2生成预混火焰的火种使用，由此维持预混燃烧，预混火焰的温度一般在1800K以上，扩张火焰一般在2200K以上，由于火焰存在扩张段11内，需要对喷嘴的扩张段进行热防护，为了保证值班喷嘴I的寿命，除了在扩张段11内壁面喷涂隔热涂层外，往往还需要使用冷气进行冷却。
[0004]为了减少氮氧化物的排放，先进的预混燃烧室用燃料预先混合了最大数量的空气，所以只有很少的空气可以用来冷却。如何提高冷气的利用效率是先进预混燃烧燃烧室要解决的一个重要问题。在图1显示的一种典型的采用预混燃烧方式的燃烧室头部结构中，现有技术中的冷却方案有三个显著的问题:其一，冷气通过对流冷却的方式来冷却扩张段11，冷却效率比较低；其二，空气在绕过罩帽3进入到头部结构中，以及在罩帽3内部无规则流动的过程中都有较大的压力损失，进一步降低冷却效率；其三，该冷却结构不能有效地控制冷却气的进出口面积而不能有效地控制冷却气的流量，从而导致冷却气的浪费。总而言之，现有技术中的冷却方案还存在较大的改进空间。
【实用新型内容】
[0005](一 )要解决的技术问题
[0006]本实用新型的目的是提供一种燃烧室头部结构，以实现对燃气轮机燃烧室头部冷却气更加有效的控制，从而提高燃气轮机燃烧室头部的冷却效率。
[0007]( 二)技术方案
[0008]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种燃烧室头部结构，包括罩帽以及设在所述罩帽内的值班喷嘴和主喷嘴；所述罩帽包括外壳以及设在所述外壳前部的挡板，所述外壳上设有多个空气进口，所述挡板分别与所述外壳、值班喷嘴和主喷嘴连接，所述值班喷嘴与所述罩帽同轴，所述值班喷嘴包括值班喷嘴直段和扩张段，所述主喷嘴为多个且均匀排列在所述值班喷嘴外围，所述主喷嘴包括主喷嘴直段和过渡段；所述挡板的下游设有限流板，所述限流板分别与所述外壳、值班喷嘴和主喷嘴连接，所述扩张段的外侧设有多个均匀排列的导流板，所述导流板的前端与所述限流板连接。
[0009]优选地，所述导流板的前端设有导流孔。
[0010]优选地，所述导流孔与轴向方向的夹角为10°?50°，所述导流孔的方向与所述值班喷嘴的旋流方向相同。
[0011 ] 优选地，所述扩张段上设有多个均匀排列的发散冷却孔。
[0012]优选地，所述发散冷却孔的直径为0.8mm?1.5mm。
[0013]优选地，所述限流板上设有多个的限流孔。
[0014]优选地，所述限流孔的直径为Imm?5mm。
[0015]优选地，所述限流板到所述值班喷嘴的出口的距离大于所述扩张段轴向长度的50%。
[0016]优选地，所述导流板的后端与所述值班喷嘴或主喷嘴的出口的轴向距离为O?20mmo
[0017]优选地，所述空气进口的总面积大于所述限流孔与所述导流孔的总面积之和，所述限流孔的总面积占所述空气进口的总面积的10%?40%。
[0018](三)有益效果
[0019]本实用新型的燃烧室头部结构通过引入限流板、导流板、带有旋流角度的导流孔以及发散冷却孔等，实现了对燃气轮机燃烧室头部冷却气更加有效的控制，提高了燃气轮机燃烧室头部的冷却效率。其具有以下优点:通过罩帽外壳上的空气进口引入空气相比于传统的前端进气方式可以减小压力损失；通过带有旋流角度的导流孔可以促使冷却气形成螺旋形运动，从而延长冷却气在扩张段表面的停留时间，加强冷却；另一方面，扩张段表面的发散冷却孔也可以进一步地提高冷却效率；限流板的引入也加强了对罩帽中空气流动的控制，降低冷气的压力损失；通过控制导流孔，限流孔以及发散冷却孔的面积可以实现对冷却气流量的精确控制，避免冷却气的浪费。
【附图说明】
[0020]图1为现有技术中采用预混燃烧方式的燃烧室头部结构的截面示意图；
[0021]图2为本实用新型实施例的燃烧室头部结构的截面示意图；
[0022]图3为本实用新型实施例的燃烧室头部结构的立体示意图；
[0023]图4为本实用新型实施例的燃烧室头部结构的局部放大图。
[0024]图中，1:值班喷嘴；2:主喷嘴；3:罩帽；10:值班喷嘴直段；11:扩张段；13:发散冷却孔；21:主喷嘴直段；22:过渡段；31:外壳；32:挡板；33:导流板；34:限流板；35:空气进口 ；36:导流孔；37:限流孔；38:清吹空气出口。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。
[0026]在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0027]如图2-4所示，本实施例的燃烧室头部结构包括:罩帽3以及设在罩帽内的值班喷嘴I和主喷嘴2。
[0028]罩帽3包括:外壳31以及设在外壳31前部的挡板32，外壳31上设有多个空气进口 35，挡板32分别与外壳31、值班喷嘴I和主喷嘴2的外壁密封连接；值班喷嘴I与罩帽3同轴，即设在罩帽3的中心位置，值班喷嘴I包括:值班喷嘴直段10和扩张段11 ;主喷嘴2为多个且沿周向均匀排列在值班喷嘴I外围，主喷嘴2包括:主喷嘴直