中心旋流喷嘴模块10的堵头107进行冷却。
[0039]实施例2:
[0040]本实施例的燃气轮机燃烧室头部结构，包括头部?而板1、中；L1、旋流喂'嘴1?块10、多个高速射流喷嘴模块11和多个低速射流喷嘴模块12。中心旋流喷嘴模块10安装在头部端板I上，并位于头部端板I的中心。多个高速射流喷嘴模块11和多个低速射流喷嘴模块12也安装在头部端板I上，并布置在中心旋流喷嘴模块10的周围，形成一个内喷嘴圈和一个外喷嘴圈。头部端板I设有多个燃料进气通道，用于向中心旋流喷嘴模块10、高速射流喷嘴模块11和低速射流喷嘴模块12提供燃料。其中，中心旋流喷嘴模块10、高速射流喷嘴模块11、低速旋流喷嘴模块12均与实施例1相同，所不同之处在于:本实施例中，参照图7所示，外喷嘴圈和内喷嘴圈均由多个高速射流喷嘴模块11和多个低速射流喷嘴模块12交错均匀排列形成。本实施例中，内喷嘴圈和外喷嘴圈均由4个高速射流喷嘴模块11和4个低速射流喷嘴模块12交错均匀排列。
[0041]本实施例中，高速射流喷嘴模块11与低速射流喷嘴模块12交错布置于中心旋流喷嘴模块10的外侧，每两个喷嘴模块速度之间的剧烈变化导致流动之间存在剪切作用，进而形成一个稳定的回流区，4组高低速射流交错布置的形成一个加强的回流区，在整个燃烧室范围内形成一圈花瓣型回流区14，燃料在高速射流喷嘴模块11下游相对较少，而在低速射流喷嘴模块12下游较多，燃烧形成大量烟气后，高速射流的剪切作用会卷吸大量烟气进入上述花瓣型回流区14以及低速射流区域，大量烟气(为惰性物质)对上述型的花瓣型回流区14以及低速射流区域进行稀释，形成局部不断“熄灭-再燃”的分布式火焰，降低火焰峰值温度，控制上述花瓣型回流区14以及低速射流区域(也是较富燃料区域)污染物的排放。本实施例同样属于极弱旋流燃烧室设计，只有中间值班火焰有旋流，周围喷嘴模块完全没有旋流，对透平冷却设计负荷较小，有利于透平工作在更高参数下。
[0042]本发明还提供一种使用上述所述的燃气轮机燃烧室头部结构的燃烧组织方法，在燃烧室中通入空气，通过头部端板向中心旋流喷嘴模块10通入燃料，建立旋流稳定火焰；通过头部端板I向高速射流喷嘴模块11和低速射流喷嘴模块12通入燃料，建立涡结构稳定火焰；高速射流喷嘴模块11的平均速度为250?350m/s，低速射流喷组模块12的平均速度为100?150m/s。
[0043]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种燃气轮机燃烧室头部结构，其特征在于，包括头部端板、中心旋流喷嘴模块、多个高速射流喷嘴模块和多个低速射流喷嘴模块，所述中心旋流喷嘴模块安装在所述头部端板上；多个所述高速射流喷嘴模块和多个所述低速射流喷嘴模块安装在所述中心旋流喷嘴模块的周围，形成一个内喷嘴圈和一个外喷嘴圈。
2.如权利要求1所述的燃气轮机燃烧室头部结构，其特征在于，多个所述高速射流喷嘴模块均匀排列形成所述外喷嘴圈；多个所述低速射流喷嘴模块均匀排列形成所述内喷嘴圈。
3.如权利要求1所述的燃气轮机燃烧室头部结构，其特征在于，所述内喷嘴圈和外喷嘴圈均由多个所述高速射流喷嘴模块和多个所述低速射流喷嘴模块交错均匀排列而成。
4.如权利要求1至3任一项所述的燃气轮机燃烧室头部结构，其特征在于，每个所述高速射流喷嘴模块包括高速射流筒和高速射流燃料管，所述高速射流筒的后端与所述高速射流燃料管连接，所述高速射流筒的前端设有第一出口挡板，所述高速射流筒中设有第一入口挡板；所述第一入口挡板将所述高速射流筒分成第一前腔室和第一后腔室；所述第一出口挡板设有第一燃料喷射孔和第一空气喷射孔；所述第一燃料喷射孔通过第一小燃料管与第一后腔室连通；所述第一前腔室的侧壁设有第一空气入口 ； 每个所述低速射流喷嘴模块包括低速射流筒和低速射流燃料管，所述低速射流筒的后端与所述低速射流燃料管连接；所述低速射流筒的前端设有第二出口挡板，所述低速射流筒中设有第二入口挡板；所述第二入口挡板将所述低速射流筒分成第二前腔室和第二后腔室；所述第二出口挡板设有第二燃料喷射孔和第二空气喷射孔；所述第二燃料喷射孔通过第二小燃料管与第二后腔室连通；所述第二前腔室的侧壁设有第二空气入口 ； 所述第一空气入口的总面积大于第二空气入口的总面积。
5.如权利要求4所述的燃气轮机燃烧室头部结构，其特征在于，所述高速射流喷嘴模块的平均当量比为0.3?0.6 ;所述低速射流喷嘴模块的平均当量比为0.5?1.0。
6.如权利要求5所述的燃气轮机燃烧室头部结构，其特征在于，所述高速射流筒的内径和低速射流筒的内径均为4?12cm ;所述第一燃料喷射孔和第一空气喷射孔的直径均为I?1.5_ ;所述第二燃料喷射孔和第二空气喷射孔的直径均为2?3_。
7.如权利要求5所述的燃气轮机燃烧室头部结构，其特征在于，所述高速射流喷嘴模块的平均当量比为0.45?0.55，所述低速射流喷嘴模块的平均当量比为0.65?0.75。
8.如权利要求1至3任一项所述的燃气轮机燃烧室头部结构，其特征在于，所述中心旋流喷嘴模块包括中心旋流筒、中心旋流燃料管和多个旋流叶片，所述中心旋流燃料管设置在所述中心旋流筒的中心；多个所述旋流叶片安装在所述中心旋流燃料管与中心旋流筒的内壁之间；每个所述旋流叶片设有多个旋流燃气喷孔，所述旋流燃气喷孔与中心旋流燃料管连通。
9.如权利要求8所述的燃气轮机燃烧室头部结构，其特征在于，所述中心旋流燃料管的前端设有堵头，其后端设有燃料接头；所述燃料接头设有第一旋流供气孔和第二旋流供气孔；所述第一旋流供气孔与中心旋流燃料管连通；所述堵头上设有堵头喷孔，所述堵头喷孔通过中心内部空气管与第二旋流供气孔连通。
10.一种使用权利要求1至9任一项所述的燃气轮机燃烧室头部结构的燃烧组织方法，其特征在于，向中心旋流喷嘴模块通入燃料，建立旋流稳定火焰；向高速射流喷嘴模块和低速射流喷嘴模块通入燃料，建立涡结构稳定火焰；控制高速射流喷嘴模块的平均速度为250?350m/s，控制低速射流喷组模块的平均速度为100?150m/s。
【专利摘要】本发明涉及燃气轮机燃烧室技术领域，公开了一种燃气轮机燃烧室头部结构，包括头部端板、中心旋流喷嘴模块、多个高速射流喷嘴模块和多个低速射流喷嘴模块，所述中心旋流喷嘴模块安装在所述头部端板上；多个所述高速射流喷嘴模块和多个所述低速射流喷嘴模块安装在所述中心旋流喷嘴模块的周围，形成一个内喷嘴圈和一个外喷嘴圈。本发明采用多个高速射流喷嘴和低速射流喷嘴模块，形成局部不断“熄灭-再燃”的分布式火焰，在更高出口平均温度下降低火焰峰值温度，抑制氮氧化物生成。同时，还提供一种燃气轮机燃烧室燃烧组织方法。
【IPC分类】F23R3-42
【公开号】CN104566476
【申请号】CN201410727467
【发明人】方子文, 吕煊, 李珊珊, 张永良, 陈伟
【申请人】北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月3日