[实用新型]一种带有冲击导流冷却管的燃烧室罩帽

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种燃烧室罩帽的结构设计，尤其涉及一种使用气体燃料的燃气轮机燃烧室罩帽的结构，属于燃气轮机技术领域。

背景技术

随着世界各国对环境保护越来越重视，对于燃气轮机燃烧室的排放，特别是NOx，要求越来越严格。为了降低NOx等污染物的排放，现代燃气轮机燃烧室大多采用贫预混燃烧方式。而采用贫预混燃烧技术的燃烧室需预先混合最大数量的空气，导致了冷却空气量很少。因此，如何提高冷却气体的利用效率是先进预混燃烧室亟需解决的一个重要问题。

燃烧室中的罩帽部件用来支撑喷嘴，在多喷嘴燃烧组织方案中，值班喷嘴末端常采用扩张段，而现有技术常采用对流冷却的方式来冷却扩张段，这种冷却方式存在以下三方面问题：其一，冷气通过对流冷却的方式来冷却扩张段，冷却效率比较低；其二，空气在绕过罩帽进入到头部结构中，以及在罩帽内部无规则流动的过程中都有较大的压力损失，也会降低冷却效率；其三，不能有效地控制冷却气的进出口面积进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，现有的冷却方案存在较大的改进空间。

实用新型内容

本实用新型的目的是现有技术存在的不足和缺陷，提出一种带有冲击导流冷却管的燃烧室罩帽，通过引入冲击导流冷却管以及发散冷却孔，从而达到有效控制进入罩帽的冷却空气量，进一步提高罩帽冷却效率。

本实用新型的技术方案如下：所述罩帽含有外壳以及设置在外壳内部的主喷嘴和值班喷嘴；值班喷嘴与罩帽同轴布置，多个主喷嘴周向布置在值班喷嘴外围；所述主喷嘴包括主喷嘴直段和主喷嘴过渡段；所述值班喷嘴包括值班喷嘴直段和值班喷嘴扩张段；在所述外壳上分别设有前挡板、后挡板以及多个空气进口，其特征在于：在外壳内部的每个空气进口处设置有冲击导流冷却管，每个冲击导流冷却管与罩帽轴向方向成10～50°的夹角。

本实用新型的技术特征还在于：冲击导流冷却管出口所在平面的中心与值班喷嘴扩张段出口截面的轴向距离L1为值班喷嘴扩张段轴向长度L2的40％～60％。

本实用新型的另一技术特征是：所述值班喷嘴扩张段和后挡板上均设置有发散冷却孔，其直径为0.8～1.5mm；空气进口的总面积大于等于值班喷嘴扩张段和后挡板上的发散冷却孔的面积之和。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：通过在空气进口处设置冲击导流冷却管，一方面可以减小压力损失，将冷却气体集中引向受热比较严重的部位，从而延长冷却气体在其表面的停留时间，进而加强冷却。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。

附图说明

图1为本实用新型提供的带有冲击导流冷却管的燃烧室罩帽的结构示意图。

图2为本实用新型的三维结构剖视图。

图中：1-罩帽；4-主喷嘴直段；5-主喷嘴过渡段；6-值班喷嘴直段；7-值班喷嘴扩张段；8-外壳；9-前挡板；10-冲击导流冷却管；11-空气进口；12-后挡板；13-发散冷却孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的原理，结构和具体实施方式做进一步的说明。

图1为本实用新型提供的一种带有冲击导流冷却管的燃烧室罩帽实施例的结构示意图,该罩帽1为主喷嘴和值班喷嘴提供安装位置，该罩帽含有外壳8以及设置在外壳内部的主喷嘴和值班喷嘴；主喷嘴包括主喷嘴直段4和主喷嘴过渡段5；值班喷嘴包括值班喷嘴直段6和值班喷嘴扩张段7；值班喷嘴与罩帽同轴布置，多个主喷嘴周向布置在值班喷嘴外围；在罩帽的外壳8上设置有空气进口11，其前端设有前挡板9，其后端设有后挡板12，在每个空气进口处设置有冲击导流冷却管10，每个冲击导流冷却管10与罩帽中心轴线成10～50°的夹角。前挡板9、后挡板12与主喷嘴直段4、主喷嘴过渡段5、值班喷嘴直段6、值班喷嘴扩张段7、外壳8的连接均为密封连接，连接处光滑过度。密封连接能够避免冷气的浪费，光滑过渡减少了气流的阻力。

空气经过燃气轮机压气机压缩之后，流入燃烧室罩帽并被分为两部分：其中一部分流入值班喷嘴和主喷嘴与燃料进行掺混并直接参与燃烧；另一部分通过罩帽1外壳8上的空气进口11流入冲击导流冷却管10后进入罩帽1内部。流入冲击导流冷却管10的空气首先冲击并冷却值班喷嘴扩张段7，由于气体集中冲击受热比较严重的值班喷嘴扩张段，从而延长冷却气体在值班喷嘴直段扩张段的停留时间，之后冷却气体分成两部分，一部分通过值班喷嘴扩张段7上的发散冷却孔13流出，实现对值班喷嘴扩张段7的冷却；另一部分流经后挡板12的发散冷却孔，实现对后挡板12的冷却。发散冷却孔的设置进一步提高了冷却效率。