[发明专利]用于燃气轮机火焰筒的调频装置及燃气轮机火焰筒

说明书

本发明涉及燃气轮机技术领域，公开了一种用于燃气轮机火焰筒的调频装置，其包括装置本体，所述装置本体设有腔室，所述腔室的底部设有气体流通的开口，所述腔室内设有弹性元件和位于所述弹性元件下方的隔板，所述弹性元件的一端与所述腔室的顶壁连接，其另一端与所述隔板连接，所述隔板的侧边与所述腔室的侧壁之间留有间隙；本发明还提供一种燃气轮机火焰筒，其包括火焰筒壁，所述火焰筒壁上设有多个如上述技术方案的用于燃气轮机火焰筒的调频装置，所述调频装置的腔室与所述火焰筒壁相连通，以方便燃烧气体流的流通。本发明能够实现对调频装置内的谐振频率进行无级调节以自动阻尼或抑制火焰筒内某一特定频段内的热声振荡。

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，特别是涉及一种用于燃气轮机火焰筒的调频装置及燃气轮机火焰筒。

背景技术

燃气轮机正朝着大功率、高效率、低排放、燃料多样化及长寿命方向发展。其发展趋势集中体现在：提高压气机压比和透平入口初温以提高燃气轮机整机性能；拓宽燃烧室的燃料适应性以实现多种能源高效、低碳利用；采用先进的燃烧技术使污染物排放降低以满足环保要求；采用先进设计技术使部件及整机效率不断提高；研制新型高温材料和采用先进冷却技术以提高热端部件的性能和可靠性。

燃气轮机主要由压气机、燃烧室和透平三大核心部件组成。燃烧室主要起到提供动力和控制污染物排放的功能。其中，污染排放指标，特别是NO_x(氮氧化物)的排放指标成为考核燃烧室综合性能的关键指标之一。NO_x的生成主要与最高火焰温度和火焰在燃烧室的停留时间有关。为了保证燃料空气混合物在燃烧室内燃烧充分，必须保证有足够的停留时间，因此降低NO_x的主要方法就是控制燃烧的最高火焰温度。目前几大燃机厂商大都采用贫预混燃烧技术来降低燃烧的最高火焰温度，进而降低NO_x的排放。热声振荡是贫预混燃烧面临的一个巨大挑战和急需解决的问题，因为如果压力脉动幅值超过一定的阈值后会对燃烧室部件或其他部件以及燃机本身造成严重的损坏。

现有技术中，对热声振荡的避免或抑制手段主要有：1)改进燃烧室部件的设计；2)在燃烧室部件上布置谐振器；3)燃机投入运行后的燃烧动态调整等。其中，在燃烧室上布置谐振器主要用于抑制或避免燃烧室内的高频和中频振动，现有公开专利中已有该方面的一些技术。在专利号为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，以抑制从多个连续布置的燃烧器中排出流体的一个或多个不同向和同向的动态相互作用。在专利号为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。该方法虽然可有效衰减流体路径和燃烧器中的压力振荡，但需要额外增加控制器来实现谐振器的变几何调节。在专利号CN1551965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。在专利号为CN1615416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，但该减振装置同样需要额外增加亥姆霍兹减振器的调频机构从而使燃烧室的结构变得复杂。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何实现对调频装置内的谐振频率进行无级调节以自动阻尼或抑制火焰筒内某一特定频段内的热声振荡。

(二)技术方案