CN113137630A - 一种双重抑制热声振荡的燃气轮机燃烧室 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双重抑制热声振荡的燃气轮机燃烧室，包括燃烧室，燃烧室包括扩散喷嘴、预混喷嘴、轴向分级喷嘴、端盖法兰、机匣、整流罩和火焰筒，端盖法兰的内腔的一侧分别安装有扩散喷嘴和预混喷嘴，端盖法兰内腔的顶部通过整流罩连接有火焰筒，端盖法兰的顶部装配连接有机匣，机匣的底部安装有轴向分级喷嘴。本发明一种双重抑制热声振荡的燃气轮机燃烧室，实现分级燃烧，降低NOx排放，又能够对燃烧室的进气振荡以及主燃区振荡产生抑制作用，同时增强了燃烧室燃料分配的灵活性，增强燃气轮机燃烧调整的方式和手段，将热声振荡的被动控制和主动控制方式结合在一起。

Description

一种双重抑制热声振荡的燃气轮机燃烧室
技术领域
本发明涉及燃气轮机燃烧室技术领域，具体为一种双重抑制热声振荡的燃气轮机燃烧室。
背景技术
随着环保意识的增强和排放标准的制定，要求工业燃气轮机必须降低NOx等排放量，目前大多燃气轮机制造商采用贫燃预混燃烧技术来降低燃烧火焰温度，从而降低NOx排放，随之而来的问题是热声振荡。现有技术中，对热声振荡抑制的方式主要有：在燃料进气管路上布置谐振腔、在火焰筒上布置谐振腔等被动控制手段，或者在燃机投入运行后的燃烧调整等主动控制手段。由于额外布置谐振腔，使得燃烧室的结构变得复杂，并且缺少主动控制和被动控制相结合的手段和方式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双重抑制热声振荡的燃气轮机燃烧室，以解决上述背景技术中提出的现有的燃烧室多采用在燃料进气管路上布置谐振腔、在火焰筒上布置谐振腔等被动控制手段，或者在燃机投入运行后的燃烧调整等主动控制手段。由于额外布置谐振腔，使得燃烧室的结构变得复杂，并且缺少主动控制和被动控制相结合的手段和方式的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种双重抑制热声振荡的燃气轮机燃烧室，包括燃烧室，所述燃烧室包括扩散喷嘴、预混喷嘴、轴向分级喷嘴、端盖法兰、机匣、整流罩和火焰筒，所述端盖法兰的内腔的一侧分别安装有扩散喷嘴和预混喷嘴，所述端盖法兰内腔的顶部通过整流罩连接有火焰筒，所述端盖法兰的顶部装配连接有机匣，所述机匣的底部安装有轴向分级喷嘴。
作为本发明的一种优选技术方案，所述扩散喷嘴包括扩散喷嘴燃料管路、扩散喷嘴谐振腔、扩散喷嘴旋流叶片通道、扩散喷嘴喷孔、扩散喷嘴燃料稳压腔、扩散喷嘴环形通道和扩散喷嘴扩张段，所述扩散喷嘴谐振腔、扩散喷嘴喷孔和扩散喷嘴燃料稳压腔均设置于扩散喷嘴环形通道的外壁，所述扩散喷嘴环形通道的内部设置有扩散喷嘴旋流叶片通道，所述扩散喷嘴环形通道的一侧设置有扩散喷嘴扩张段，所述扩散喷嘴燃料稳压腔与扩散喷嘴燃料管路的一端连通，所述预混喷嘴包括预混喷嘴燃料管路、外环通道谐振腔、外环通道燃料稳压腔、外环通道燃料喷孔、外环旋流器叶片通道、内环通道谐振腔、内环通道燃料喷孔、内环通道燃料稳压腔、内环旋流叶片通道、内环通道、环形隔板、外环通道和预混喷嘴扩张段，内环通道和外环通道之间通过环形隔板形成外环旋流器叶片通道和内环旋流叶片通道，外环通道燃料稳压腔和外环通道燃料喷孔均安装于外环通道的壁面，内环通道燃料喷孔和内环通道燃料稳压腔均安装于内环通道的壁面，且内环通道表面的一侧和外环通道表面的一侧均设置有内环通道谐振腔和外环通道谐振腔，所述预混喷嘴燃料管路通过分支管分别与外环通道燃料稳压腔的内腔和内环通道燃料稳压腔的内腔连通，所述外环通道的一侧连接有预混喷嘴扩张段，所述轴向分级喷嘴包括轴向分级喷嘴燃料管路、轴向分级喷嘴燃料稳压腔、燃料喷孔、轴向分级喷嘴空气孔、波纹管、轴向分级喷嘴谐振腔、弧形过渡面和轴向分级喷嘴短管，所述轴向分级喷嘴短管与所述机匣的表面和所述火焰筒的表面焊接或法兰连接，所述轴向分级喷嘴短管的表面的顶部设置有轴向分级喷嘴空气孔，所述轴向分级喷嘴短管表面的底部设置有波纹管，所述轴向分级喷嘴短管的内部设置有轴向分级喷嘴燃料稳压腔，所述轴向分级喷嘴燃料稳压腔的内部设置有轴向分级喷嘴谐振腔，所述轴向分级喷嘴谐振腔的喉道表面设置有弧形过渡面，且所述轴向分级喷嘴燃料稳压腔的内腔与轴向分级喷嘴燃料管路的一端连通。
作为本发明的一种优选技术方案，所述扩散喷嘴包括扩散喷嘴燃料管路、扩散喷嘴四分之一波长管组、扩散喷嘴旋流叶片通道、扩散喷嘴喷孔、扩散喷嘴燃料稳压腔、扩散喷嘴环形通道和扩散喷嘴扩张段，所述扩散喷嘴四分之一波长管组、扩散喷嘴喷孔和扩散喷嘴燃料稳压腔均设置于扩散喷嘴环形通道的外壁，所述扩散喷嘴环形通道的内部设置有扩散喷嘴旋流叶片通道，所述扩散喷嘴环形通道的一侧设置有扩散喷嘴扩张段，所述扩散喷嘴燃料稳压腔与扩散喷嘴燃料管路的一端连通，所述预混喷嘴包括预混喷嘴燃料管路、外环通道四分之一波长管组、外环通道燃料稳压腔、外环通道燃料喷孔、外环旋流器叶片通道、内环通道四分之一波长管组、内环通道燃料喷孔、内环通道燃料稳压腔、内环旋流叶片通道、内环通道、环形隔板、外环通道和预混喷嘴扩张段，内环通道和外环通道之间通过环形隔板形成外环旋流器叶片通道和内环旋流叶片通道，外环通道燃料稳压腔和外环通道燃料喷孔均安装于外环通道的壁面，内环通道燃料喷孔和内环通道燃料稳压腔均安装于内环通道的壁面，且内环通道表面的一侧和外环通道表面的一侧均设置有内环通道四分之一波长管组和外环通道四分之一波长管组，所述预混喷嘴燃料管路通过分支管分别与外环通道燃料稳压腔的内腔和内环通道燃料稳压腔的内腔连通，所述外环通道的一侧连接有预混喷嘴扩张段，所述轴向分级喷嘴包括轴向分级喷嘴燃料管路、轴向分级喷嘴燃料稳压腔、燃料喷孔、轴向分级喷嘴空气孔、波纹管、轴向分级喷嘴四分之一波长管组、弧形过渡面和轴向分级喷嘴短管，所述轴向分级喷嘴短管与所述机匣的表面和所述火焰筒的表面焊接或法兰连接，所述轴向分级喷嘴短管的表面的顶部设置有轴向分级喷嘴空气孔，所述轴向分级喷嘴短管表面的底部设置有波纹管，所述轴向分级喷嘴短管的中部设置有轴向分级喷嘴燃料稳压腔，所述轴向分级喷嘴燃料稳压腔的内部设置有轴向分级喷嘴四分之一波长管组，所述轴向分级喷嘴四分之一波长管组的喉道表面设置有弧形过渡面，且所述轴向分级喷嘴燃料稳压腔的内腔与轴向分级喷嘴燃料管路的一端连通。
作为本发明的一种优选技术方案，所述扩散喷嘴包括扩散喷嘴燃料管路、扩散喷嘴谐振腔组合、扩散喷嘴旋流叶片通道、扩散喷嘴喷孔、扩散喷嘴燃料稳压腔、扩散喷嘴环形通道和扩散喷嘴扩张段，所述扩散喷嘴谐振腔组合、扩散喷嘴喷孔和扩散喷嘴燃料稳压腔均设置于扩散喷嘴环形通道的外壁，所述扩散喷嘴环形通道的内部设置有扩散喷嘴旋流叶片通道，所述扩散喷嘴环形通道的一侧设置有扩散喷嘴扩张段，所述扩散喷嘴燃料稳压腔与扩散喷嘴燃料管路的一端连通，所述预混喷嘴包括预混喷嘴燃料管路、外环通道谐振腔组合、外环通道燃料稳压腔、外环通道燃料喷孔、外环旋流器叶片通道、内环通道谐振腔组合、内环通道燃料喷孔、内环通道燃料稳压腔、内环旋流叶片通道、内环通道、环形隔板、外环通道和预混喷嘴扩张段，内环通道和外环通道之间通过环形隔板形成外环旋流器叶片通道和内环旋流叶片通道，外环通道燃料稳压腔和外环通道燃料喷孔均安装于外环通道的壁面，内环通道燃料喷孔和内环通道燃料稳压腔均安装于内环通道的壁面，且内环通道表面的一侧和外环通道表面的一侧均设置有内环通道谐振腔组合和外环通道谐振腔组合，所述预混喷嘴燃料管路通过分支管分别与外环通道燃料稳压腔的内腔和内环通道燃料稳压腔的内腔连通，所述外环通道的一侧连接有预混喷嘴扩张段，所述轴向分级喷嘴包括轴向分级喷嘴燃料管路、轴向分级喷嘴燃料稳压腔、燃料喷孔、轴向分级喷嘴空气孔、波纹管、轴向分级喷嘴谐振腔组合、弧形过渡面和轴向分级喷嘴短管，所述轴向分级喷嘴短管与所述机匣的表面和所述火焰筒的表面焊接或法兰连接，所述轴向分级喷嘴短管的表面的顶部设置有轴向分级喷嘴空气孔，所述轴向分级喷嘴短管表面的底部设置有波纹管，所述轴向分级喷嘴短管的内部设置有轴向分级喷嘴燃料稳压腔，所述轴向分级喷嘴燃料稳压腔的内部设置有轴向分级喷嘴谐振腔组合，所述轴向分级喷嘴谐振腔组合的喉道表面设置有弧形过渡面，且所述轴向分级喷嘴燃料稳压腔的内腔与轴向分级喷嘴燃料管路的一端连通。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过燃烧室、扩散喷嘴、扩散喷嘴燃料管路、扩散喷嘴谐振腔、扩散喷嘴旋流叶片通道、扩散喷嘴喷孔、扩散喷嘴燃料稳压腔、扩散喷嘴环形通道、扩散喷嘴扩张段、预混喷嘴、预混喷嘴燃料管路、外环通道谐振腔、外环通道燃料稳压腔、外环通道燃料喷孔、外环旋流器叶片通道、内环通道谐振腔、内环通道燃料喷孔、内环通道燃料稳压腔、内环旋流叶片通道、内环通道、环形隔板、外环通道和预混喷嘴扩张段、外环通道四分之一波长管组、内环通道四分之一波长管组、扩散喷嘴四分之一波长管组、外环通道谐振腔组合、内环通道谐振腔组合、扩散喷嘴谐振腔组合、轴向分级喷嘴、轴向分级喷嘴燃料管路、轴向分级喷嘴燃料稳压腔、燃料喷孔、轴向分级喷嘴空气孔、波纹管、轴向分级喷嘴谐振腔、轴向分级喷嘴四分之一波长管组、弧形过渡面、轴向分级喷嘴短管、轴向分级喷嘴谐振腔组合、端盖法兰、机匣、整流罩和火焰筒的配合，该燃烧室既能够实现分级燃烧，降低NOx排放，又能够对燃烧室的进气振荡以及主燃区振荡产生抑制作用，同时增强了燃烧室燃料分配的灵活性，增强燃气轮机燃烧调整的方式和手段，将热声振荡的被动控制和主动控制方式结合在一起。
附图说明
图1为本发明实施例1的整体方案剖视图；
图2为本发明实施例1的整体方案剖视图；
图3为本发明实施例1扩散喷嘴和预混喷嘴的局部剖视图；
图4为本发明实施例1轴向分级喷嘴的局部剖视图；
图5为本发明实施例2的整体方案剖视图；
图6为本发明实施例2扩散喷嘴和预混喷嘴的局部剖视图；
图7为本发明实施例2轴向分级喷嘴的局部剖视图；
图8为本发明实施例3的整体方案剖视图；
图9为本发明实施例3扩散喷嘴和预混喷嘴的局部剖视图；
图10为本发明实施例3轴向分级喷嘴的局部剖视图。
图中：1、燃烧室；11、扩散喷嘴；111、扩散喷嘴燃料管路；112、扩散喷嘴谐振腔；113、扩散喷嘴旋流叶片通道；114、扩散喷嘴喷孔；115、扩散喷嘴燃料稳压腔；116、扩散喷嘴环形通道；117、扩散喷嘴扩张段；12、预混喷嘴；121、预混喷嘴燃料管路；122、外环通道谐振腔；123、外环通道燃料稳压腔；124、外环通道燃料喷孔；125、外环旋流器叶片通道；126、内环通道谐振腔；127、内环通道燃料喷孔；128、内环通道燃料稳压腔；129、内环旋流叶片通道；201、内环通道；202、环形隔板；203、外环通道；204、预混喷嘴扩张段；205、外环通道四分之一波长管组；206、内环通道四分之一波长管组；207、扩散喷嘴四分之一波长管组；208、外环通道谐振腔组合；209、内环通道谐振腔组合；210、扩散喷嘴谐振腔组合；13、轴向分级喷嘴；131、轴向分级喷嘴燃料管路；132、轴向分级喷嘴燃料稳压腔；133、燃料喷孔；134、轴向分级喷嘴空气孔；135、波纹管；136、轴向分级喷嘴谐振腔；137、轴向分级喷嘴四分之一波长管组；138、弧形过渡面；139、轴向分级喷嘴短管；140、轴向分级喷嘴谐振腔组合；14、端盖法兰；15、机匣；16、整流罩；17、火焰筒。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
请参阅图2、图3和图4，一种双重抑制热声振荡的燃气轮机燃烧室，包括燃烧室1，燃烧室1包括扩散喷嘴11、预混喷嘴12、轴向分级喷嘴13、端盖法兰14、机匣15、整流罩16和火焰筒17，端盖法兰14的内腔的一侧分别安装有扩散喷嘴11和预混喷嘴12，端盖法兰14内腔的顶部通过整流罩16连接有火焰筒17，端盖法兰14的顶部装配连接有机匣15，机匣15的底部安装有轴向分级喷嘴13。
优选的，扩散喷嘴11包括扩散喷嘴燃料管路111、扩散喷嘴谐振腔112、扩散喷嘴旋流叶片通道113、扩散喷嘴喷孔114、扩散喷嘴燃料稳压腔115、扩散喷嘴环形通道116和扩散喷嘴扩张段117，扩散喷嘴谐振腔112、扩散喷嘴喷孔114和扩散喷嘴燃料稳压腔115均设置于扩散喷嘴环形通道116的外壁，扩散喷嘴环形通道116的内部设置有扩散喷嘴旋流叶片通道113，扩散喷嘴环形通道116的一侧设置有扩散喷嘴扩张段117，扩散喷嘴燃料稳压腔115与扩散喷嘴燃料管路111的一端连通，预混喷嘴12包括预混喷嘴燃料管路121、外环通道谐振腔122、外环通道燃料稳压腔123、外环通道燃料喷孔124、外环旋流器叶片通道125、内环通道谐振腔126、内环通道燃料喷孔127、内环通道燃料稳压腔128、内环旋流叶片通道129、内环通道201、环形隔板202、外环通道203和预混喷嘴扩张段204，内环通道201和外环通道203之间通过环形隔板202形成外环旋流器叶片通道125和内环旋流叶片通道129，外环通道燃料稳压腔123和外环通道燃料喷孔124均安装于外环通道203的壁面，内环通道燃料喷孔127和内环通道燃料稳压腔128均安装于内环通道201的壁面，且内环通道201表面的一侧和外环通道203表面的一侧均设置有内环通道谐振腔126和外环通道谐振腔122，预混喷嘴燃料管路121通过分支管分别与外环通道燃料稳压腔123的内腔和内环通道燃料稳压腔128的内腔连通，外环通道203的一侧连接有预混喷嘴扩张段204，轴向分级喷嘴13包括轴向分级喷嘴燃料管路131、轴向分级喷嘴燃料稳压腔132、燃料喷孔133、轴向分级喷嘴空气孔134、波纹管135、轴向分级喷嘴谐振腔136、弧形过渡面138和轴向分级喷嘴短管139，轴向分级喷嘴短管139与机匣15的表面和火焰筒17的表面焊接或法兰连接，轴向分级喷嘴短管139的表面的顶部设置有轴向分级喷嘴空气孔134，轴向分级喷嘴短管139表面的底部设置有波纹管135，轴向分级喷嘴短管139的内部设置有轴向分级喷嘴燃料稳压腔132，轴向分级喷嘴燃料稳压腔132的内部设置有轴向分级喷嘴谐振腔136，轴向分级喷嘴谐振腔136的喉道表面设置有弧形过渡面138，且轴向分级喷嘴燃料稳压腔132的内腔与轴向分级喷嘴燃料管路131的一端连通。
具体使用时，本发明一种双重抑制热声振荡的燃气轮机燃烧室，燃烧室1由扩散喷嘴11、预混喷嘴12、轴向分级喷嘴13、端盖法兰14、机匣15、整流罩16、火焰筒17构成，其中：燃烧室1头部由扩散喷嘴11和预混喷嘴12组成，扩散喷嘴11的工作过程为，扩散喷嘴燃料管路111用于供应、控制扩散燃料量，将气体燃料供应至扩散喷嘴燃料稳压腔115中，用于稳定燃料进气压力，然后经扩散喷嘴喷孔114形成射流喷入燃烧室1内，和经扩散喷嘴旋流叶片通道113形成旋流的空气经扩散喷嘴扩张段117的扩展后，在火焰筒17中混合形成扩散火焰区域，为主燃区提供稳定点火源，扩散喷嘴11在升转速和低负荷下可以独自工作。扩散喷嘴谐振腔112可以用于消除某些燃烧室11常见频率下的空气脉动，在环形通道的周向方向上，可以布置N1个M1种几何尺寸的谐振腔，其中N1≥1，M1≥1。扩散喷嘴谐振腔112、扩散喷嘴喷孔114和扩散喷嘴燃料稳压腔115均布置在扩散喷嘴环形通道116外壁面上。
预混喷嘴12的工作过程为，预混喷嘴燃料管路121用于供应、控制预混燃料量，将气体燃料供应至外环通道燃料稳压腔123和内环通道燃料稳压腔128中，获得稳定的燃料供应压力，然后分别经外环通道燃料喷孔124和内环通道燃料喷孔127形成射流喷入主级预混通道中，和进入主级预混通道的空气在外环旋流器叶片通道125和内环旋流叶片通道129中预混合后，在火焰筒17中形成预混火焰，降低燃烧温度，降低NOx排放。外环通道燃料稳压腔123和外环通道燃料喷孔124安装在外环通道203壁面上，内环通道燃料喷孔127和内环通道燃料稳压腔128安装在内环通道201壁面上。在内环通道201壁面和外环通道203壁面之间布置有环形隔板202，形成了双旋流通道，更有助于空气和燃料的掺混。预混喷嘴扩张段204为预混喷嘴12流出的空气和燃料提供一定的旋流扩张空间，并将预混喷嘴12和火焰筒17连接在一起。当负荷升高至一定值后，将燃烧室1的扩散火焰转换至预混火焰，通过调节扩散喷嘴燃料管路111和预混喷嘴燃料管路121的燃料比例，实现燃烧模态转换，在升负荷过程中实现扩散模态向低排放预混模态的转换，在降负荷过程中实现预混模态向扩散模态的转换。在预混喷嘴12的空气流道中还设计有外环通道谐振腔122腔和内环通道谐振腔126，分别用于抑制预混喷嘴外环通道和内环通道的某些燃烧室1常见频率的空气振荡。在外环环形通道的周向方向上，可以布置总数N2个、M2种几何尺寸的谐振腔，其中N2≥1，M2≥1。在内环环形通道的周向方向上，可以布置总数N3个、M3种几何尺寸的谐振腔，其中N3≥1，M3≥1。
轴向分级喷嘴13安装在火焰筒17上，并和机匣15装配在一起，轴向方向上可以布置N4个，N4≥3。轴向分级喷嘴13的工作过程为，轴向分级喷嘴燃料管路131用于供应、控制轴向分级燃料量，燃料供应至轴向分级喷嘴燃料稳压腔132中，用于稳定燃料进气压力，然后经燃料喷孔133形成射流喷射进火焰筒17中，在喷入火焰筒17的过程中，与来自于由轴向分级喷嘴空气孔134流入的空气掺混之后，再与来自于扩散喷嘴11和预混喷嘴12的燃烧产物掺混、燃烧后排出燃烧室1。轴向分级喷嘴空气孔134位于轴向分级喷嘴短管139上，既可以是直孔、又可以是斜孔，也可以设计成环缝，按照预先设计的流量分配来确定开孔尺寸，轴向分级喷嘴短管139与机匣15和火焰筒17装配在一起，装配方式可以是焊接或者是法兰连接。在轴向分级喷嘴短管139上还布置有波纹管135，用于补偿由于火焰筒17带来的径向热膨胀。在轴向分级喷嘴燃料稳压腔132中布置有轴向分级喷嘴谐振腔136，该谐振腔的腔体尺寸和喉道尺寸可以根据燃烧室1的工作特性来进行设计，周向上不同的轴向分级喷嘴13中可以布置不同尺寸的轴向分级喷嘴谐振腔136，通过改变腔室尺寸H和D以及喉道尺寸d和L来改变谐振腔的频率，具体的关系式如下：
Figure BDA0003027454250000101
其中c代表当地声速。
由于该谐振腔布置在火焰筒17壁，可以对发生在火焰筒17内主燃区的热声振荡起到抑制作用。周向上不同尺寸的谐振腔可以抑制不同频率的热声振荡。周向上多布置一些相同尺寸的谐振腔有利于抑制某一燃烧室1常出现的热声振动频率。
在轴向分级喷嘴谐振腔136的喉道周围布置了弧形过渡面138，有利于将空气和燃料混合物导流进燃烧室1内，避免燃料积聚在轴向分级喷嘴谐振腔136里，从而避免回火的发生。
当发生热声振荡时，轴向分级喷嘴谐振腔136会对主燃区的热声振荡起到抑制作用，外环通道谐振腔122腔和内环通道谐振腔126能够抑制预混喷嘴12的进气空气脉动，以及对从火焰筒17传播过来的声波振荡有抑制作用，扩散喷嘴谐振腔112能够抑制扩散喷嘴11的进气空气脉动，同时也对从火焰筒17传播过来的声波振荡有抑制作用。以上几处谐振腔的布置能够避免燃烧室1在常见的振荡频率上发生强烈的热声耦合。若经过谐振腔的被动控制仍然不能解决热声振荡问题，还可以通过调节轴向分级喷嘴燃料管路131、预混喷嘴燃料管路121和扩散喷嘴燃料管路111，改变总的燃料量从而降负荷，或者改变各路喷嘴之间的燃料分配，改变主燃区的当量比，使得热声解耦，抑制脉动燃烧。由于轴向分级喷嘴13的存在，增加了燃烧调整的手段和方案，并且轴向分级喷嘴13供应的燃料是工作在接近稀薄燃烧状态的，对NOx排放的影响较小，可以在不增加NOx排放的前提下改善热声振荡现象。这样，实现了被动控制和主动控制的相结合，对燃烧室1的热声振荡双重抑制。
实施例二：
请参阅图5、图6和图7，一种双重抑制热声振荡的燃气轮机燃烧室，包括燃烧室1，燃烧室1包括扩散喷嘴11、预混喷嘴12、轴向分级喷嘴13、端盖法兰14、机匣15、整流罩16和火焰筒17，端盖法兰14的内腔的一侧分别安装有扩散喷嘴11和预混喷嘴12，端盖法兰14内腔的顶部通过整流罩16连接有火焰筒17，端盖法兰14的顶部装配连接有机匣15，机匣15的底部安装有轴向分级喷嘴13。
优选的，扩散喷嘴11包括扩散喷嘴燃料管路111、扩散喷嘴四分之一波长管组207、扩散喷嘴旋流叶片通道113、扩散喷嘴喷孔114、扩散喷嘴燃料稳压腔115、扩散喷嘴环形通道116和扩散喷嘴扩张段117，扩散喷嘴四分之一波长管组207、扩散喷嘴喷孔114和扩散喷嘴燃料稳压腔115均设置于扩散喷嘴环形通道116的外壁，扩散喷嘴环形通道116的内部设置有扩散喷嘴旋流叶片通道113，扩散喷嘴环形通道116的一侧设置有扩散喷嘴扩张段117，扩散喷嘴燃料稳压腔115与扩散喷嘴燃料管路111的一端连通，预混喷嘴12包括预混喷嘴燃料管路121、外环通道四分之一波长管组205、外环通道燃料稳压腔123、外环通道燃料喷孔124、外环旋流器叶片通道125、内环通道四分之一波长管组206、内环通道燃料喷孔127、内环通道燃料稳压腔128、内环旋流叶片通道129、内环通道201、环形隔板202、外环通道203和预混喷嘴扩张段204，内环通道201和外环通道203之间通过环形隔板202形成外环旋流器叶片通道125和内环旋流叶片通道129，外环通道燃料稳压腔123和外环通道燃料喷孔124均安装于外环通道203的壁面，内环通道燃料喷孔127和内环通道燃料稳压腔128均安装于内环通道201的壁面，且内环通道201表面的一侧和外环通道203表面的一侧均设置有内环通道四分之一波长管组206和外环通道四分之一波长管组205，预混喷嘴燃料管路121通过分支管分别与外环通道燃料稳压腔123的内腔和内环通道燃料稳压腔128的内腔连通，外环通道203的一侧连接有预混喷嘴扩张段204，轴向分级喷嘴13包括轴向分级喷嘴燃料管路131、轴向分级喷嘴燃料稳压腔132、燃料喷孔133、轴向分级喷嘴空气孔134、波纹管135、轴向分级喷嘴四分之一波长管组137、弧形过渡面138和轴向分级喷嘴短管139，轴向分级喷嘴短管139与机匣15的表面和火焰筒17的表面焊接或法兰连接，轴向分级喷嘴短管139的表面的顶部设置有轴向分级喷嘴空气孔134，轴向分级喷嘴短管139表面的底部设置有波纹管135，轴向分级喷嘴短管139的中部设置有轴向分级喷嘴燃料稳压腔132，轴向分级喷嘴燃料稳压腔132的内部设置有轴向分级喷嘴四分之一波长管组137，轴向分级喷嘴四分之一波长管组137的喉道表面设置有弧形过渡面138，且轴向分级喷嘴燃料稳压腔132的内腔与轴向分级喷嘴燃料管路131的一端连通。
具体使用时，本发明一种双重抑制热声振荡的燃气轮机燃烧室，在实施例一的基础上，将轴向分级喷嘴谐振腔136替换成轴向分级喷嘴四分之一波长管组137，将外环通道谐振腔122腔替换成外环通道四分之一波长管组205，将内环通道谐振腔126替换成内环通道四分之一波长管组206，将扩散喷嘴谐振腔112替换成扩散喷嘴四分之一波长管组207，构成实施例二。四分之一波长管的谐振频率为：
Figure BDA0003027454250000121
其中L代表四分之一波长管长度。
在轴向分级喷嘴燃料稳压腔132中布置了轴向分级喷嘴四分之一波长管组137，管组内可以布置N5种、总数M5个不同高度的四分之一波长管，N5≥1，M5≥1，采用M5个四分之一波长管对N5种燃烧室1主燃区的热声振荡进行抑制。
在外环通道203壁面布置了外环通道四分之一波长管组205，管组内可以布置N6种、总数M6个不同高度的四分之一波长管，N6≥1，M6≥1，采用M6个四分之一波长管对N6种燃烧室1主燃区空气进气脉动进行抑制。
在内环通道201壁面布置了内环通道四分之一波长管组206，管组内可以布置N7种、总数M7个不同高度的四分之一波长管，N7≥1，M7≥1，采用M7个四分之一波长管对N7种燃烧室1主燃区空气进气脉动进行抑制。
在扩散喷嘴环形通道116壁面布置了扩散喷嘴四分之一波长管组207，管组内可以布置N8种、总数M8个不同高度的四分之一波长管，N8≥1，M8≥1，采用M8个四分之一波长管对N8种燃烧室1扩散燃烧区空气进气脉动进行抑制。
实施例二的热声振荡主动控制方式与实施例一相同。
实施例三：
请参阅图8、图9和图10，一种双重抑制热声振荡的燃气轮机燃烧室，包括燃烧室1，燃烧室1包括扩散喷嘴11、预混喷嘴12、轴向分级喷嘴13、端盖法兰14、机匣15、整流罩16和火焰筒17，端盖法兰14的内腔的一侧分别安装有扩散喷嘴11和预混喷嘴12，端盖法兰14内腔的顶部通过整流罩16连接有火焰筒17，端盖法兰14的顶部装配连接有机匣15，机匣15的底部安装有轴向分级喷嘴13。
优选的，扩散喷嘴11包括扩散喷嘴燃料管路111、扩散喷嘴谐振腔组合210、扩散喷嘴旋流叶片通道113、扩散喷嘴喷孔114、扩散喷嘴燃料稳压腔115、扩散喷嘴环形通道116和扩散喷嘴扩张段117，扩散喷嘴谐振腔组合210、扩散喷嘴喷孔114和扩散喷嘴燃料稳压腔115均设置于扩散喷嘴环形通道116的外壁，扩散喷嘴环形通道116的内部设置有扩散喷嘴旋流叶片通道113，扩散喷嘴环形通道116的一侧设置有扩散喷嘴扩张段117，扩散喷嘴燃料稳压腔115与扩散喷嘴燃料管路111的一端连通，预混喷嘴12包括预混喷嘴燃料管路121、外环通道谐振腔组合208、外环通道燃料稳压腔123、外环通道燃料喷孔124、外环旋流器叶片通道125、内环通道谐振腔组合209、内环通道燃料喷孔127、内环通道燃料稳压腔128、内环旋流叶片通道129、内环通道201、环形隔板202、外环通道203和预混喷嘴扩张段204，内环通道201和外环通道203之间通过环形隔板202形成外环旋流器叶片通道125和内环旋流叶片通道129，外环通道燃料稳压腔123和外环通道燃料喷孔124均安装于外环通道203的壁面，内环通道燃料喷孔127和内环通道燃料稳压腔128均安装于内环通道201的壁面，且内环通道201表面的一侧和外环通道203表面的一侧均设置有内环通道谐振腔组合209和外环通道谐振腔组合208，预混喷嘴燃料管路121通过分支管分别与外环通道燃料稳压腔123的内腔和内环通道燃料稳压腔128的内腔连通，外环通道203的一侧连接有预混喷嘴扩张段204，轴向分级喷嘴13包括轴向分级喷嘴燃料管路131、轴向分级喷嘴燃料稳压腔132、燃料喷孔133、轴向分级喷嘴空气孔134、波纹管135、轴向分级喷嘴谐振腔组合140、弧形过渡面138和轴向分级喷嘴短管139，轴向分级喷嘴短管139与机匣15的表面和火焰筒17的表面焊接或法兰连接，轴向分级喷嘴短管139的表面的顶部设置有轴向分级喷嘴空气孔134，轴向分级喷嘴短管139表面的底部设置有波纹管135，轴向分级喷嘴短管139的中部设置有轴向分级喷嘴燃料稳压腔132，轴向分级喷嘴燃料稳压腔132的内部设置有轴向分级喷嘴谐振腔组合140，轴向分级喷嘴谐振腔组合140的喉道表面设置有弧形过渡面138，且轴向分级喷嘴燃料稳压腔132的内腔与轴向分级喷嘴燃料管路131的一端连通。
具体使用时，本发明一种双重抑制热声振荡的燃气轮机燃烧室，在实施例一的基础上，将轴向分级喷嘴谐振腔136替换成轴向分级喷嘴谐振腔组合140，将外环通道谐振腔122替换成外环通道谐振腔组合208，将内环通道谐振腔126替换成内环通道谐振腔组合209，将扩散喷嘴谐振腔112替换成扩散喷嘴谐振腔组合210，构成实施例三。
在轴向分级喷嘴燃料稳压腔132中布置了轴向分级喷嘴谐振腔组合140，组合内可以布置N9种、总数M9个不同尺寸的亥姆霍兹谐振腔，N9≥1，M9≥1，N10种、总数M10个不同高度的四分之一波长管，N10≥1，M10≥1，采用亥姆霍兹谐振腔和四分之一波长管组合在一起的方式对燃烧室1主燃区的热声振荡进行抑制。
在外环通道203壁面布置了外环通道谐振腔组合208，组合内可以布置N11种、总数M11个不同尺寸的亥姆霍兹谐振腔，N11≥1，M11≥1，N12种、总数M12个不同高度的四分之一波长管，N12≥1，M12≥1，采用亥姆霍兹谐振腔和四分之一波长管组合在一起的方式对燃烧室1主燃区空气进气脉动进行抑制。
在内环通道201壁面布置了内环通道谐振腔组合209，组合内可以布置N13种、总数M13个不同尺寸的亥姆霍兹谐振腔，N13≥1，M13≥1，N14种、总数M14个不同高度的四分之一波长管，N14≥1，M14≥1，采用亥姆霍兹谐振腔和四分之一波长管组合在一起的方式对燃烧室1主燃区空气进气脉动进行抑制。
在扩散喷嘴环形通道116外壁面布置了扩散喷嘴谐振腔组合210，组合内可以布置N15种、总数M15个不同尺寸的亥姆霍兹谐振腔，N15≥1，M15≥1，N16种、总数M16个不同高度的四分之一波长管，N16≥1，M16≥1，采用亥姆霍兹谐振腔和四分之一波长管组合在一起的方式对燃烧室1扩散燃烧区空气进气脉动进行抑制。
实施例三的热声振荡主动控制方式与实施例一相同。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种双重抑制热声振荡的燃气轮机燃烧室，包括燃烧室(1)，其特征在于：所述燃烧室(1)包括扩散喷嘴(11)、预混喷嘴(12)、轴向分级喷嘴(13)、端盖法兰(14)、机匣(15)、整流罩(16)和火焰筒(17)，所述端盖法兰(14)的内腔的一侧分别安装有扩散喷嘴(11)和预混喷嘴(12)，所述端盖法兰(14)内腔的顶部通过整流罩(16)连接有火焰筒(17)，所述端盖法兰(14)的顶部装配连接有机匣(15)，所述机匣(15)的底部安装有轴向分级喷嘴(13)。
2.根据权利要求1所述的一种双重抑制热声振荡的燃气轮机燃烧室，其特征在于：所述扩散喷嘴(11)包括扩散喷嘴燃料管路(111)、扩散喷嘴谐振腔(112)、扩散喷嘴旋流叶片通道(113)、扩散喷嘴喷孔(114)、扩散喷嘴燃料稳压腔(115)、扩散喷嘴环形通道(116)和扩散喷嘴扩张段(117)，所述扩散喷嘴谐振腔(112)、扩散喷嘴喷孔(114)和扩散喷嘴燃料稳压腔(115)均设置于扩散喷嘴环形通道(116)的外壁，所述扩散喷嘴环形通道(116)的内部设置有扩散喷嘴旋流叶片通道(113)，所述扩散喷嘴环形通道(116)的一侧设置有扩散喷嘴扩张段(117)，所述扩散喷嘴燃料稳压腔(115)与扩散喷嘴燃料管路(111)的一端连通，所述预混喷嘴(12)包括预混喷嘴燃料管路(121)、外环通道谐振腔(122)、外环通道燃料稳压腔(123)、外环通道燃料喷孔(124)、外环旋流器叶片通道(125)、内环通道谐振腔(126)、内环通道燃料喷孔(127)、内环通道燃料稳压腔(128)、内环旋流叶片通道(129)、内环通道(201)、环形隔板(202)、外环通道(203)和预混喷嘴扩张段(204)，内环通道(201)和外环通道(203)之间通过环形隔板(202)形成外环旋流器叶片通道(125)和内环旋流叶片通道(129)，外环通道燃料稳压腔(123)和外环通道燃料喷孔(124)均安装于外环通道(203)的壁面，内环通道燃料喷孔(127)和内环通道燃料稳压腔(128)均安装于内环通道(201)的壁面，且内环通道(201)表面的一侧和外环通道(203)表面的一侧均设置有内环通道谐振腔(126)和外环通道谐振腔(122)，所述预混喷嘴燃料管路(121)通过分支管分别与外环通道燃料稳压腔(123)的内腔和内环通道燃料稳压腔(128)的内腔连通，所述外环通道(203)的一侧连接有预混喷嘴扩张段(204)，所述轴向分级喷嘴(13)包括轴向分级喷嘴燃料管路(131)、轴向分级喷嘴燃料稳压腔(132)、燃料喷孔(133)、轴向分级喷嘴空气孔(134)、波纹管(135)、轴向分级喷嘴谐振腔(136)、弧形过渡面(138)和轴向分级喷嘴短管(139)，所述轴向分级喷嘴短管(139)与所述机匣(15)的表面和所述火焰筒(17)的表面焊接或法兰连接，所述轴向分级喷嘴短管(139)的表面的顶部设置有轴向分级喷嘴空气孔(134)，所述轴向分级喷嘴短管(139)表面的底部设置有波纹管(135)，所述轴向分级喷嘴短管(139)的内部设置有轴向分级喷嘴燃料稳压腔(132)，所述轴向分级喷嘴燃料稳压腔(132)的内部设置有轴向分级喷嘴谐振腔(136)，所述轴向分级喷嘴谐振腔(136)的喉道表面设置有弧形过渡面(138)，且所述轴向分级喷嘴燃料稳压腔(132)的内腔与轴向分级喷嘴燃料管路(131)的一端连通。
3.根据权利要求1所述的一种双重抑制热声振荡的燃气轮机燃烧室，其特征在于：所述扩散喷嘴(11)包括扩散喷嘴燃料管路(111)、扩散喷嘴四分之一波长管组(207)、扩散喷嘴旋流叶片通道(113)、扩散喷嘴喷孔(114)、扩散喷嘴燃料稳压腔(115)、扩散喷嘴环形通道(116)和扩散喷嘴扩张段(117)，所述扩散喷嘴四分之一波长管组(207)、扩散喷嘴喷孔(114)和扩散喷嘴燃料稳压腔(115)均设置于扩散喷嘴环形通道(116)的外壁，所述扩散喷嘴环形通道(116)的内部设置有扩散喷嘴旋流叶片通道(113)，所述扩散喷嘴环形通道(116)的一侧设置有扩散喷嘴扩张段(117)，所述扩散喷嘴燃料稳压腔(115)与扩散喷嘴燃料管路(111)的一端连通，所述预混喷嘴(12)包括预混喷嘴燃料管路(121)、外环通道四分之一波长管组(205)、外环通道燃料稳压腔(123)、外环通道燃料喷孔(124)、外环旋流器叶片通道(125)、内环通道四分之一波长管组(206)、内环通道燃料喷孔(127)、内环通道燃料稳压腔(128)、内环旋流叶片通道(129)、内环通道(201)、环形隔板(202)、外环通道(203)和预混喷嘴扩张段(204)，内环通道(201)和外环通道(203)之间通过环形隔板(202)形成外环旋流器叶片通道(125)和内环旋流叶片通道(129)，外环通道燃料稳压腔(123)和外环通道燃料喷孔(124)均安装于外环通道(203)的壁面，内环通道燃料喷孔(127)和内环通道燃料稳压腔(128)均安装于内环通道(201)的壁面，且内环通道(201)表面的一侧和外环通道(203)表面的一侧均设置有内环通道四分之一波长管组(206)和外环通道四分之一波长管组(205)，所述预混喷嘴燃料管路(121)通过分支管分别与外环通道燃料稳压腔(123)的内腔和内环通道燃料稳压腔(128)的内腔连通，所述外环通道(203)的一侧连接有预混喷嘴扩张段(204)，所述轴向分级喷嘴(13)包括轴向分级喷嘴燃料管路(131)、轴向分级喷嘴燃料稳压腔(132)、燃料喷孔(133)、轴向分级喷嘴空气孔(134)、波纹管(135)、轴向分级喷嘴四分之一波长管组(137)、弧形过渡面(138)和轴向分级喷嘴短管(139)，所述轴向分级喷嘴短管(139)与所述机匣(15)的表面和所述火焰筒(17)的表面焊接或法兰连接，所述轴向分级喷嘴短管(139)的表面的顶部设置有轴向分级喷嘴空气孔(134)，所述轴向分级喷嘴短管(139)表面的底部设置有波纹管(135)，所述轴向分级喷嘴短管(139)的内部设置有轴向分级喷嘴燃料稳压腔(132)，所述轴向分级喷嘴燃料稳压腔(132)的内部设置有轴向分级喷嘴四分之一波长管组(137)，所述轴向分级喷嘴四分之一波长管组(137)的喉道表面设置有弧形过渡面(138)，且所述轴向分级喷嘴燃料稳压腔(132)的内腔与轴向分级喷嘴燃料管路(131)的一端连通。
4.根据权利要求1所述的一种双重抑制热声振荡的燃气轮机燃烧室，其特征在于：所述扩散喷嘴(11)包括扩散喷嘴燃料管路(111)、扩散喷嘴谐振腔组合(210)、扩散喷嘴旋流叶片通道(113)、扩散喷嘴喷孔(114)、扩散喷嘴燃料稳压腔(115)、扩散喷嘴环形通道(116)和扩散喷嘴扩张段(117)，所述扩散喷嘴谐振腔组合(210)、扩散喷嘴喷孔(114)和扩散喷嘴燃料稳压腔(115)均设置于扩散喷嘴环形通道(116)的外壁，所述扩散喷嘴环形通道(116)的内部设置有扩散喷嘴旋流叶片通道(113)，所述扩散喷嘴环形通道(116)的一侧设置有扩散喷嘴扩张段(117)，所述扩散喷嘴燃料稳压腔(115)与扩散喷嘴燃料管路(111)的一端连通，所述预混喷嘴(12)包括预混喷嘴燃料管路(121)、外环通道谐振腔组合(208)、外环通道燃料稳压腔(123)、外环通道燃料喷孔(124)、外环旋流器叶片通道(125)、内环通道谐振腔组合(209)、内环通道燃料喷孔(127)、内环通道燃料稳压腔(128)、内环旋流叶片通道(129)、内环通道(201)、环形隔板(202)、外环通道(203)和预混喷嘴扩张段(204)，内环通道(201)和外环通道(203)之间通过环形隔板(202)形成外环旋流器叶片通道(125)和内环旋流叶片通道(129)，外环通道燃料稳压腔(123)和外环通道燃料喷孔(124)均安装于外环通道(203)的壁面，内环通道燃料喷孔(127)和内环通道燃料稳压腔(128)均安装于内环通道(201)的壁面，且内环通道(201)表面的一侧和外环通道(203)表面的一侧均设置有内环通道谐振腔组合(209)和外环通道谐振腔组合(208)，所述预混喷嘴燃料管路(121)通过分支管分别与外环通道燃料稳压腔(123)的内腔和内环通道燃料稳压腔(128)的内腔连通，所述外环通道(203)的一侧连接有预混喷嘴扩张段(204)，所述轴向分级喷嘴(13)包括轴向分级喷嘴燃料管路(131)、轴向分级喷嘴燃料稳压腔(132)、燃料喷孔(133)、轴向分级喷嘴空气孔(134)、波纹管(135)、轴向分级喷嘴谐振腔组合(140)、弧形过渡面(138)和轴向分级喷嘴短管(139)，所述轴向分级喷嘴短管(139)与所述机匣(15)的表面和所述火焰筒(17)的表面焊接或法兰连接，所述轴向分级喷嘴短管(139)的表面的顶部设置有轴向分级喷嘴空气孔(134)，所述轴向分级喷嘴短管(139)表面的底部设置有波纹管(135)，所述轴向分级喷嘴短管(139)的内部设置有轴向分级喷嘴燃料稳压腔(132)，所述轴向分级喷嘴燃料稳压腔(132)的内部设置有轴向分级喷嘴谐振腔组合(140)，所述轴向分级喷嘴谐振腔组合(140)的喉道表面设置有弧形过渡面(138)，且所述轴向分级喷嘴燃料稳压腔(132)的内腔与轴向分级喷嘴燃料管路(131)的一端连通。
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