[发明专利]燃气轮机燃烧室及燃气轮机

说明书

本发明涉及一种燃气轮机燃烧室及燃气轮机，其中燃气轮机燃烧室包括第一头部(26)和第二头部(38)，第一头部(26)包括第一主燃级通道，第一主燃级通道内的气流方向与第一头部(26)的中心线之间的夹角为第一扩张角；第二头部(38)包括第二主燃级通道，第二主燃级通道内的气流方向与第二头部(38)的中心线之间的夹角为第二扩张角；第一扩张角大于第二扩张角，第一头部(26)和第二头部(38)沿燃气轮机燃烧室(4)的周向布置。燃气轮机包括燃气轮机燃烧室。本发明通过同时布置两种头部，既可以提高燃烧室的点火性能，又能够改善燃烧振荡问题，提高燃烧稳定性，提高了全环燃烧室的综合性能。

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，尤其涉及一种燃气轮机燃烧室及燃气轮机。

背景技术

航空发动机污染排放的限制越来越严苛，从未来航空发动机产品的发展趋势来看，氮氧化物(NOx)的排放量应比现行国际民航组织 (ICAO)规定标准CAEP/6要进一步减少45％～60％左右。控制燃烧室的NOx排放主要通过控制燃烧室内的温度来实现，而控制燃烧温度的主要技术途径之一就是采用贫油预混燃烧模式。采用贫油预混燃烧模式时，空气和燃油不在燃烧火焰中混合，而是预先混合，混合后将均匀的油气混合物送入燃烧区，这样可使燃烧的油气比较低，导致火焰温度低，产生的NOx排放低。但是，这会带来一个问题，即在贫油预混燃烧的过程中，燃烧室更易出现大幅度压力脉动的不稳定燃烧现象，发生火焰不稳定，导致燃烧振荡。燃烧振荡可引起火焰筒的裂纹，甚至头部及火焰筒的烧蚀。

目前，中心分级贫油预混燃烧室是一种典型的燃烧室头部方案类型，如GE公司的TAPS燃烧室，预燃级在中心，提供扩散火焰，主燃级在外侧，通过预燃级扩散火焰来稳定主燃级预混火焰。在小工况下，如慢车和进场工况，只给预燃级供油；在大工况下，如巡航、爬升和起飞工况，预燃级和主燃级同时供油。预燃级采用扩散燃烧、主燃级采用预混燃烧的燃烧组织方式，可以降低大工况下的NOx排放。

对于中心分级贫油预混燃烧室，如果想要获得更低的NOx，就必须尽量减少预燃级的燃油流量，减少扩散燃烧，让更多燃料进入主燃级进行预混燃烧来降低燃烧区温度，但一般情况下，预燃级的燃油分级比例占到总燃油的10％，其余90％的燃油通过主燃级进行预混燃烧，因此可能引起燃烧不稳定。另外，由于预燃级包裹在主燃级里面，而主燃级空气流量远比预燃级大，主燃级出口空气流速高，难以点火。

采用贫油预混燃烧方式意味着将更多的空气引入头部燃烧区域，这样头部空气流速增加，不利于点火。另外，大量试验研究表明贫油预混燃烧容易导致火焰不稳定。因此，对于贫油预混低污染燃烧室，如何提高点火性能和抑制振荡燃烧是当前面临的主要问题。

需要说明的是，公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是提出一种燃气轮机燃烧室及燃气轮机，以尽可能地提高燃烧室的点火性能，并抑制振荡燃烧。

为实现上述目的，本发明提供了一种燃气轮机燃烧室，包括：

第一头部，包括第一主燃级通道，第一主燃级通道内的气流方向与第一头部的中心线之间的夹角为第一扩张角；和

第二头部，包括第二主燃级通道，第二主燃级通道内的气流方向与第二头部的中心线之间的夹角为第二扩张角；

其中，第一扩张角大于第二扩张角，第一头部和第二头部沿燃气轮机燃烧室的周向布置。

可选地，燃气轮机燃烧室还包括点火装置，第一头部设置在比第二头部更靠近点火装置的位置。

可选地，第一头部和第二头部沿燃烧室的周向均匀布置。

可选地，第一头部和第二头部的总数量为10～30个，第一头部的数量为1～10个。