[发明专利]扩散燃烧室声学火焰筒

说明书

本发明涉及燃气轮机技术领域，具体公开了一种扩散燃烧室声学火焰筒，包括头部喷嘴孔和火焰筒筒体，所述头部喷嘴孔设在所述火焰筒筒体的前端，所述头部喷嘴孔用于安装喷嘴，所述火焰筒筒体的后端开口用于连接过渡段，所述火焰筒筒体用于限制反应物流动，所述火焰筒筒体上设有冷却结构和主燃孔，还包括燃烧室罩帽和谐振器，所述燃烧室罩帽设在所述头部喷嘴孔与所述火焰筒筒体之间，所述燃烧室罩帽上设有多个发散冷却孔，所述谐振器为多个，多个谐振器均设在所述燃烧室罩帽上且与所述火焰筒筒体内部的工质气密连接。本发明能够有效调节燃烧室内部的频率，对热声振荡进行抑制。

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，尤其涉及一种适用于富氢燃料的扩散燃烧室声学火焰筒。

背景技术

对于重型燃气轮机而言，随着参数等级的提高，燃烧室内平均温度也在升高，所以燃烧室热声振荡的风险增加。热声振荡的本质为燃烧室内部热释放波动与压力波动的耦合，热声振荡一方面会导致燃烧污染物的增加，增加回火风险，另一方面会对燃烧室结构造成破坏，导致燃烧室寿命降低。

热声振荡的控制与预测是重型燃气轮机燃烧室的难题。热声振荡控制的方法包括主动控制与被动控制。主动控制手段包括调节燃烧室内部燃料分配从而改变燃烧室内部热释放分布，主要通过对燃料控制阀施加与燃烧室振荡频率相位相反的动态调整从而抑制燃烧室内部的振荡。被动控制则通过布置亥姆霍兹谐振腔来衰减相关振幅。

通常而言，认为贫预混燃烧室更容易发生热声振荡，而传统燃烧室由于火焰筒上存在的较多冷却孔可以对热能向声能的转化起到耗散作用而相对不容易发生热声振荡。然而当燃烧室燃用富氢燃料时，燃烧室内的火焰特性发生较大改变。然而近些年来，若干工业应用燃用富氢燃料的扩散燃烧室也发生了热声振荡，造成了很大经济损失。造成这一现象的原因主要包括两方面：(1)燃气轮机参数提高造成燃烧室内部平均温度的升高以及热释放强度的增加，相应的热释放波动会造成更大影响；(2)富氢燃料的活性高，火焰传播速度快，对于燃烧室内部压力波动更为敏感。

现有技术中：在公开号为CN101922711A的专利中，通用电气公司公开了一种用于减轻燃气轮机中动态变化的共振器组件，该共振器组件分别连接到燃烧器上，通过选择性布置和调整多个共振器以抑制从多个连续地布置的燃烧器中排出流体的一个或多个不同相和同相的动态相互作用；在公开号为CN102003286A的专利中，通用电气化公司提出了一种声学上加强的燃气涡轮燃烧器供应策略，在该方法中，通过在燃气轮机燃烧器的上游的流体喷射系统上布置可变几何形状的谐振器和相应的控制器来衰减或阻尼燃烧器中的压力振荡；在公开号为CN101263343A的专利中，西门子公司发明了一种在燃气轮机内阻尼热声振荡的方法和装置，在该专利中，将谐振器安装在燃烧室的机匣上，谐振器与燃烧室通过两条管路连通，可有效消除/避免某一频段的热声振荡问题；在公开号为CN101061353A的专利中，西门子公司发明了一种燃烧室，该燃烧室具有至少一个燃烧室壁和至少一个谐振器装置，谐振器装置布置于燃烧室壁面，通过这些谐振器阻尼燃烧脉动的某些频率；在公开号CN1551965A的专利中，阿尔斯通公司发明了一种减小燃气轮机装置中燃烧脉动的减振装置，该减振装置具有成双壁形式的燃烧室壁并且以一外壁面部分和一内壁面部分气密封闭出一中间室，通过这种结构改进来阻尼在燃烧室内形成的某些频率的脉动；在公开号为CN1615416A的专利中，阿尔斯通公司发明了一种新型的燃气轮机燃烧室结构，为了衰减该燃烧室内的热声振动，安置了至少一个亥姆霍兹减振器，该亥姆霍兹减振器的减振容积通过通道与燃烧室连接，同时该亥姆霍兹减振器的减振频率可调节。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种扩散燃烧室声学火焰筒，以有效调节燃烧室内部的频率，对热声振荡进行抑制。

(二)技术方案