一种燃气轮机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，尤其涉及一种燃气轮机燃烧室头部结构。
【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器中越来越多地使用预混燃烧的方式来降低污染物的排放。通过将燃料与空气预先混合为均相的可燃混合物，使得其燃烧方式由传统的扩散燃烧转化为预混燃烧，从而能够降低燃烧室内的峰值温度，进而可以降低氮氧化物(NOx)的排放。
[0003]为了达到较低的污染物排放水平，离开喷嘴进入到火焰筒的反应区域的燃料和空气的混合物必须非常均匀。如果在流场中存在燃料-空气混合强度显著高于平均值的区域，那么这些区域中的燃烧产物的温度将高于平均温度。而高温时产生氮氧化物(NOx)的一个非常重要的原因。如果在流场中存在燃料-空气混合强度显著低于平均值的区域，那么这些区域中的燃烧产物的温度将低于平均温度。这些区域可能会发生猝熄或者燃烧不完全，从而增大一氧化碳(CO)和未燃烧烃(UHC)的排放。所以，提高燃料-空气混合强度是预混合喷嘴要解决的重要问题。
[0004]在典型的采用预混燃烧方式的燃烧室头部结构中，一般包含一个布置在中心的中心喷嘴和多个均匀地布置在中心喷嘴四周的外围喷嘴。中心喷嘴与外围喷嘴均布置在罩帽中，罩帽上设置有混合管。来自压气机的空气经过喷嘴旋流器产生涡流，并与喷嘴喷出的燃料气在混合管中混合，混合完成之后的气体喷入到火焰筒中进行燃烧。为了保证混合强度，罩帽上预混管的长度一般在200mm左右。然而，混合管长度的要求导致罩帽轴向较长，造成较高的制造成本。
[0005]因此，针对以上不足，本实用新型提供了一种燃气轮机燃烧室头部结构。
【实用新型内容】
[0006](一 )要解决的技术问题
[0007]本实用新型的目的是提供一种可缩短轴向长度的燃气轮机燃烧室头部结构，以节约成本、使结构更加紧凑和提升燃烧室燃烧性能。
[0008]( 二 )技术方案
[0009]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种燃气轮机燃烧室头部结构，其包括中心喷嘴、外围喷嘴、罩帽、中心混合管和外围混合管，中心混合管和外围混合管设置在罩帽的内侧，中心喷嘴和外围喷嘴的端部分别伸入罩帽内侧的中心混合管和外围混合管内，中心混合管的外侧设置有中心冷气吹扫装置，外围混合管的外侧设置有外围冷气吹扫装置，所述中心冷气吹扫装置与外围冷气吹扫装置相连通，所述外围冷气吹扫装置与罩帽外侧空气连通。
[0010]其中，所述中心冷气吹扫装置和外围冷气吹扫装置的位置分别与所述中心喷嘴和外围喷嘴的下游位置相对应。
[0011]其中，所述外围冷气吹扫装置通过至少一个进气管与罩帽外侧空气连通。
[0012]其中，所述中心冷气吹扫装置与外围冷气吹扫装置通过连接管连通。
[0013]其中，所述外围冷气吹扫装置包括依次连通的集气室、整流室和出气缝，所述集气室与进气管连通，所述整流室环绕外围混合管的管壁外侧，所述出气缝开设在端板上。
[0014]其中，所述中心冷气吹扫装置包括依次连通的集气室、整流室和出气缝，所述集气室与连接管连通，所述整流室环绕中心混合管的管壁外侧，所述出气缝开设在端板上。
[0015]其中，所述出气缝的宽度为I?4mm。
[0016]其中，所述集气室的流通面积为出气缝面积的5?15倍。
[0017]其中，所述整流室的流通面积为出气缝面积的I?2倍。
[0018]其中，所述外围喷嘴的数目至少为四个。
[0019](三)有益效果
[0020]本实用新型的上述技术方案具有如下优点:本实用新型提供的可缩短轴向长度的燃气轮机燃烧室头部结构中，外围混合管的外侧设置有外围冷气吹扫装置，罩帽外侧空气进入外围冷却吹扫装置，外围冷却吹扫装置将冷空气在外围喷嘴的下游喷射吹出，中心混合管的外侧设置有中心冷气吹扫装置，外围冷却吹扫装置中的部分气流流向中心冷却吹扫装置，中心冷却吹扫装置将冷空气在中心喷嘴的下游喷射吹出，这样通过从外围喷嘴和中心喷嘴下游的混合管末端喷射空气，在混合管下游形成气流层；该气流层可以在一定长度内有效分割中心喷嘴与外围喷嘴的气焰的流动，从而替代一部分原固体混合管的功能，这样罩帽中固体混合管的长度可以适当缩小，从而减小燃烧室头部结构的轴向长度，使得燃烧室头部结构更加紧凑，节省成本；引入的冷空气向下游流动，最终参与燃烧，减少了单纯冷却气的浪费，提高了燃烧室总体性能。
【附图说明】
[0021]图1是本实用新型燃气轮机燃烧室头部结构剖面示意图；
[0022]图2是本实用新型燃气轮机燃烧室头部结构中罩帽及罩帽内部件的结构剖视图；
[0023]图3是图2中B处冷气吹扫装置示意图。
[0024]图中，1:中心喷嘴；2:外围喷嘴；3:罩帽；31:端板；32:冷却空气进口 ；33:发散冷却孔；34:中心混合管；35:外围混合管；4:冷气吹扫装置；41:中心冷气吹扫装置；42:外围冷气吹扫装置;421:连接管；411:进气管；401:集气室；402:整流室；403:出气缝。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和实施例对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
[0026]如图1和图2所示，本实用新型提供的燃气轮机燃烧室头部结构包括中心喷嘴1、六个外围喷嘴2、罩帽3、中心混合管34和外围混合管35，六个外围喷嘴2环形均匀设置于中心喷嘴I外侧，中心混合管34和外围混合管35设置在罩帽3的内侧，中心喷嘴I和外围喷嘴2的端部分别伸入罩帽3内侧的中心混合管34和外围混合管35内，中心混合管34的外侧设置有中心冷气吹扫装置41，外围混合管35的外侧设置有外围冷气吹扫装置42，所述中心冷气吹扫装置41与外围冷气吹扫装置42相连通，所述外围冷气吹扫装置42与罩帽3外侧空气连通；中心冷气吹扫装置41和外围冷气吹扫装置42的位置分别与所述中心喷嘴I和外围喷嘴2的下游位置相对应。当然，上述外围喷嘴2的数目不限于六个也可设置为其他数目。
[0027]上述实施例中，外围混合管35的外侧设置有外围冷气吹扫装置42，罩帽3外侧空气进入外围冷却吹扫装置，外围冷却吹扫装置将冷空气在外围喷嘴2的下游喷射吹出，中心混合管34的外侧设置有中心冷气吹扫装置41，外围冷却吹扫装置中的部分气流流向中心冷却吹扫装置，中心冷却吹扫装置将冷空气在中心喷嘴I的下游喷射吹出，这样通过从外围喷嘴2和中心喷嘴I下游的混合管末端喷射空气，在混合管下游形成气流层；该气流层可以在一定长度内有效分割中心喷嘴I与外围喷嘴2的气焰的流动，从而替代一部分原固体混合管的功能。具体地，罩帽3中固体混合管的长度可以适当缩小，从而减小头部结构的轴向长度，使得燃烧室头部结构更加紧凑，罩帽3长度也可缩短，将节省制造需要的材料，同时，紧凑的结构加工难度也会降低，进一步降低加工制造成本；空气层代替传统的固体混合管，使得头部固体区域离火焰筒燃烧区的距离增加，所以高温燃气对于头部结构的辐射降低，头部结构的温度相应地降低，这样有助于提高头部结构的寿命；引入的冷空气向下游流动，最终参与燃烧，减少了单纯冷却气的浪费，提高了燃烧室总体性能。