[实用新型]一种用于燃气轮机燃烧室的分散式进气的帽罩

说明书

技术领域

本实用新型涉及燃气轮机领域，具体涉及一种用于燃气轮机燃烧室的分散式进气的帽罩。

背景技术

燃烧室是在燃气轮机中、用于组织燃油和空气燃烧的部件。LPP燃烧组织方式是贫油预混预蒸发燃烧组织方式、是一种降低排放所采用的燃烧策略。喷嘴是一种燃油雾化装置。帽罩是在燃烧室中、用于将通过燃烧室扩压器的来流分成三股，分别引入燃烧室头部、燃烧室外环腔和燃烧室内环腔。

对于采用环形燃烧室的燃气轮机，压缩过的气体通过压气机出口导叶和燃烧室扩压器后分别进入燃烧室外环腔、燃烧室内环腔和火焰筒，用于组织燃烧和提供冷却及掺混。燃烧室设计的一个主要的要求是保证一定量的气体流入头部组件，气流从前置扩压器流出之后，在帽罩前缘分为三部分，分别流入燃烧室内、外环腔和燃烧室头部。对于气流的分配，帽罩起到十分重要的作用。帽罩开孔面积是燃烧室帽罩设计的一个重要参数。帽罩开孔面积过大，则有可能产生帽罩溢流（溢流定义为流线两次通过帽罩前端面之后进入内、外环腔的气流），增加了燃烧室的流动损失；帽罩开孔面积过小，则没有足够的气体进入头部，无法达到设计的燃烧区油气比，有可能降低燃烧效率，增加污染排放。帽罩可以使部分从前置扩压器出来的气流产生径向流动，以避免进入帽罩气流量分配得过高，过高的气流量可能导致帽罩溢流。

环形燃烧室常见的帽罩有两种类型，一种是分开式帽罩，即内外环分开的形式，分为内帽罩和外帽罩；另一种是整体式帽罩，即在火焰筒的头部处开大孔。GE公司设计的燃烧室多采用分开式帽罩，PW公司设计的燃烧室多采用整体式帽罩；RR公司早期的燃烧室如RB211-524等采用分开式帽罩，后期的Trent系列的燃烧室均采用整体式帽罩。

对于新一代燃烧室，为了进一步的降低NOx排放，航空发动机燃烧室的燃烧组织方式逐渐由传统的富油头部燃烧组织方式，转向更具有NOx减排潜力的LPP燃烧组织方式及贫油直接喷射技术（LDI），LDI技术相较LPP技术更具有NOx减少排放的潜力，一般会采用多点喷射的技术，采用较小尺度的喷嘴结构，让空气和燃油在贫油条件下进入喷嘴，在燃烧区上游实现快速混合，从而提高油气混合的均匀程度。这两种技术均要求在环形火焰筒整个周向方向实现均匀的混合，这有利于降低NOx排放。采用传统的分开式帽罩和整体式帽罩均无法实现沿环形火焰筒整个周向方向的均匀进气，无法实现火焰筒内油气的均匀混合，这个不利于降低NOx排放的目标。

帽罩在燃烧室中的一个重要作用是保证燃烧室头部和内、外环腔的流量分配。对于LPP燃烧组织方式，由于燃烧室的头部旋流器的尺寸变大。对于现在的头部尺寸较大的燃烧室，传统的分开式帽罩很难有效控制帽罩的开口面积，这会导致溢流，增加燃烧室的流动损失，降低发动机效率；同时从前置扩压器出口进入燃烧室的气流，存在全环尺度的气流偏转，采用环形开口面的分开式帽罩无法消除这种偏转，这种气流的偏转进入燃烧室头部区域，影响燃烧室进气及组织燃烧。而对于整体式帽罩无法实现在环形火焰筒整个周向方向均匀进气，因此无法实现火焰筒内油气的均匀混合，这个不利于降低NOx排放的目标。对于采用LDI方式组织燃烧的燃烧室，尤其需要保证整个头部端面的进气均匀，以保证每个喷射点的实际油气比能够保持在设计值，以保证混合和燃烧。

为了解决溢流问题，更好的实现燃烧室头部和内、外环腔的流量分配，消除全环尺度的气流偏转，同时保证整个在环形火焰筒整个周向方向实现均匀的混合，传统的帽罩很难满足要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种用于燃气轮机燃烧室的分散式进气的帽罩，该帽罩有效地解决了上述问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种用于燃气轮机燃烧室的分散式进气的帽罩，帽罩为环形帽罩，在环形帽罩的帽罩面上设置多个用于引气的帽罩开孔。

在一个优选或可选地实施例中，帽罩面朝着火焰筒的轴线方向倾斜。

在一个优选或可选地实施例中，环形帽罩设置在火焰筒的上游，环形帽罩和第一头部端面在环形帽罩与火焰筒外环连接处连接，环形帽罩和第二头部端面在环形帽罩与火焰筒内环连接处连接。

在一个优选或可选地实施例中，从环形帽罩与火焰筒内环连接处至环形帽罩与火焰筒外环连接处，帽罩开孔尺寸依次增大。

在一个优选或可选地实施例中，在环形帽罩的帽罩面的同一径向位置的帽罩开孔大小相同。

在一个优选或可选地实施例中，同一径向位置的帽罩开孔的间距相同。

在一个优选或可选地实施例中，帽罩开孔的形状为圆形。

在一个优选或可选地实施例中，帽罩为编织形式的网状结构帽罩。