CN104011462B - 燃烧室 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于燃烧空气‑燃料混合物、气体混合物或气体‑液体混合物的燃烧室，包括：外部壳体(9)；燃烧管(10)，其设置在所述外部壳体(9)的内部并具有内部空间(11)，其中在所述外部壳体与所述燃烧管之间形成环形通道(12)，所述燃烧管(10)包括流动孔(13)，该流动孔穿透所述燃烧管的壳体并使所述环形通道与所述燃烧管的内部空间相互连通；覆盖件(14)，其设置在所述外部壳体的入口端和所述燃烧管的入口端中，并且具有通入到所述环形通道中的流动孔；燃烧空气入口部件，其设置在所述覆盖件的外表面中并且与所述覆盖件的流动孔连通；燃料喷射器(17)，其设置在所述覆盖件中并延伸到所述燃烧管内部，用于将燃料供给到所述燃烧管中；其中所述燃烧空气入口部件(16)包括入口通道(20)，该入口通道的起始部分关于所述燃烧室的纵轴线基本上垂直且偏心地设置，并且在所述覆盖件的表面上成螺旋形地朝向所述通道的端部延续以使得其体积减小，其中所述入口通道的面向所述覆盖件的一侧与所述覆盖件的流动孔连通。

Description

燃烧室
技术领域
本发明涉及用于燃烧空气-燃料混合物、气体混合物或气体-液体混合物的燃烧室，包括：外部壳体，其具有内部空间、入口端和出口端，其中所述内部空间在所述壳体的长度的确定部分上朝向所述出口端渐缩；燃烧管，其设置在所述外部壳体的内部空间中并具有内部空间、位于与所述外部壳体的入口端和出口端所在的侧相对应的侧上的入口端和出口端，其中所述燃烧管在该燃烧管的长度的确定部分上朝向该燃烧管的出口端渐缩，其中在所述外部壳体的内表面与所述燃烧管的外表面之间形成环形通道，所述燃烧管包括流动孔，该流动孔穿透所述燃烧管的壳体并使所述环形通道与所述燃烧管的内部空间相互连通；覆盖件，其设置在所述外部壳体的入口端和所述燃烧管的入口端中，并且具有通入到所述环形通道中的流动孔；燃烧空气入口部件，其设置在所述覆盖件的外表面中并且与所述覆盖件的流动孔连通；燃料喷射器，其设置在所述覆盖件的中部并延伸到所述燃烧管内部，用于将燃料供给到所述燃烧管中；和出口部件，其设置在所述外部壳体的出口端和所述燃烧管的出口端中，并且具有连通至所述燃烧管的出口端的出口通道。
背景技术
在常规的“罐型”燃烧室中，燃烧空气直接或通过扩散器被输送至位于外部壳体与燃烧管之间的环形通道中，并自该环形通道经由其壳体中的流动孔而进入到燃烧管中。
现有技术燃烧室的问题在于，相对于流动技术，燃烧空气到燃烧室中的供给不佳。
发明内容
本发明的目的是提供一种使上述问题能够得到解决的、创新的燃烧室。这个目的通过这样的燃烧室来实现，即，该燃烧室的主要特征在于，燃烧空气入口部件包括入口通道，该入口通道的起始部分关于燃烧室的纵轴线基本上垂直且偏心地设置，并且在覆盖件的表面上成螺旋形地朝向所述(入口)通道的端部延续以使得其体积减小，其中所述入口通道的面向覆盖件的一侧与覆盖件的流动孔连通；燃烧管的流动孔借助于自该燃烧管沿径向突出的突出部形成，其中(燃烧管的)流动孔与自覆盖件的流动孔成螺旋形而来的燃烧空气流基本上垂直地设置。
这种结构使得燃烧空气强有力地涡旋地流入到环形通道中，并自该环形通道进一步进入燃烧管中，在该燃烧管中继续进行涡旋流动。这改善并增强了供给到燃烧管中的燃料的燃烧。同时，可以显著提高典型地与燃烧室关联的涡轮的效率，并减少废气/烟道气排放。由于燃烧管的成形的流动孔，燃烧空气高效地移动到燃烧管内，同时保持或进一步增强了燃烧空气的涡旋程度，这使燃烧空气与燃料有效地混合。按常规技术，这些流动孔或排出通道仅简单地是在燃烧管的壳体中切割出的孔洞。
优选地，覆盖件的流动孔通过流动控制翼片彼此分隔开，所述流动控制翼片相对于燃烧室的纵轴线倾斜地设置。这些控制翼片使得能按照需要精细调整燃烧空气的流入。
附图说明
现在将借助一个优选实施例并参考附图更详细地描述本发明，其中：
图1总体示出燃气涡轮/气体涡轮系统；
图2是根据本发明的燃烧室的分解图；
图3是根据图1的、已组装好的燃烧室的俯视图；
图4是沿着图3截取的根据图1的已组装好的热交换器的纵向截面图。
具体实施方式
图1示意性地示出用于产生电能的燃气涡轮/气体涡轮系统，根据本发明的燃烧室尤其适用于所述系统。所述系统的主要构件包括涡轮1、压缩机2、热交换器3、燃烧室4、发电机5以及频率转换器6。
涡轮1的工作轮和压缩机2连接到同一轴7上，发电机5通过中间轴8连接到由涡轮1和压缩机2形成的机构上。压缩机2对其已获取的进入空气进行压缩，并将经压缩的空气吹送到热交换器3中进行预热。经预热的空气被输送至燃烧室4，燃料也被供给至该燃烧室。空气和燃料的混合物在位于燃烧室4内部的燃烧管中燃烧，并且自该燃烧管作为废气/烟道气以高速流动，使涡轮1的工作轮转动。涡轮1的工作轮进而使压缩机2和发电机5转动。在经涡轮1以后，所述废气/烟道气的压力降至接近空气压力，但是该废气/烟道气仍含有大量热能，该热能被输送返回到热交换器3中用于执行前述预热。
现在参见图2至图4，根据本发明的燃烧室4首先包括具有内部空间、入口端和出口端的外部壳体9，其中所述内部空间在壳体9的长度的选定部分上(此处在大约是外部壳体的长度的2/3的距离上)朝向所述出口端渐缩。
燃烧室的第二重要部件是燃烧管10，该燃烧管位于外部壳体9的内部空间中，并且具有内部空间11、入口端和出口端，该入口端和出口端位于与外部壳体的入口端和出口端所在的侧对应的侧上。外部壳体9的内部空间、燃烧管10和该燃烧管的内部空间11优选地基本上回转对称，但是其它几何上确定的形状(例如，多边形)也是可行的。燃烧管10在燃烧管10的长度的选定部分上(此处在大约是燃烧管的长度的3/4的距离上)朝向其出口端渐缩，其中在外部壳体9的内表面与燃烧管10的外表面之间形成环形通道12。在这种情况下，外部壳体9和燃烧管10还是共轴的。燃烧管10设置有流动孔13，所述流动孔穿透该燃烧管的壳体，并且使环形通道12与燃烧管10的内部空间11相互连通。
外部壳体9的入口端与燃烧管10的入口端通过覆盖件14封闭，所述覆盖件设置有通入到环形通道12中的流动孔15。覆盖件14的外表面设置有与覆盖件14的流动孔15连通的燃烧空气入口部件16。燃料喷射器17进而位于覆盖件14的中部并延伸到燃烧管10内部，用以将燃料供给到燃烧管10中。外部壳体9的出口端和燃烧管10的出口端紧固有出口部件18，该出口部件具有与燃烧管10的出口端连通的出口通道19。
对于本发明和现在要描述的结构来说重要的是，燃烧空气入口部件16包括入口通道20，该入口通道的起始部分21关于燃烧室的纵轴线基本上垂直且偏心地设置，并且在覆盖件14的表面上成螺旋形地朝向该入口通道的端部延续以使得其体积减小，其中入口通道20的面向覆盖件的一侧与覆盖件14的流动孔15连通。这已确保了如上所述将涡旋的燃烧空气流输送至环形通道12和燃烧室(燃烧管)10中。
为了精细调整燃烧空气流，覆盖件14的流动孔15通过流动控制翼片22彼此分隔开，所述流动控制翼片相对于燃烧室的纵轴线倾斜地设置。
为了加强控制燃烧空气流到达燃烧管10，该燃烧管的流动孔13借助于自燃烧管10沿径向突出的突出部23形成，其中流动孔13与自覆盖件14的流动孔15成螺旋形而来的燃烧空气流基本上垂直地设置。
覆盖件14的在面向燃烧管10的内部空间11的一侧上的内表面还具有沿周向设置的通道24，该沿周向设置的通道穿透覆盖件14以用作旁路流动通道系统，从而确保空气-燃料混合物在燃烧管10的内部空间11的头端完全混合。
本发明的以上描述仅用于解释根据本发明的基本构思。本领域技术人员可以因此在所附权利要求书的范围内改变其细节。

Claims (3)

1.一种气体涡轮系统中的燃烧室，该燃烧室用于燃烧空气-燃料混合物、气体混合物或气体-液体混合物，包括：
外部壳体(9)，其具有内部空间、入口端和出口端，其中所述内部空间在所述外部壳体的长度的确定部分上朝向所述出口端渐缩；
燃烧管(10)，其设置在所述外部壳体(9)的内部空间中并具有内部空间(11)、位于与所述外部壳体的入口端和出口端所在的侧相对应的侧上的入口端和出口端，其中所述燃烧管(10)在该燃烧管的长度的确定部分上朝向该燃烧管的出口端渐缩，其中在所述外部壳体(9)的内表面与所述燃烧管(10)的外表面之间形成环形通道(12)，所述燃烧管(10)包括流动孔(13)，该流动孔穿透所述燃烧管的壳体并使所述环形通道(12)与所述燃烧管的内部空间(11)相互连通；
覆盖件(14)，其设置在所述外部壳体(9)的入口端和所述燃烧管(10)的入口端中，并且具有通入到所述环形通道(12)中的流动孔(15)；
燃烧空气入口部件(16)，其设置在所述覆盖件(14)的外表面中并且与所述覆盖件(14)的流动孔(15)连通；
燃料喷射器(17)，其设置在所述覆盖件(14)的中部并延伸到所述燃烧管(10)内部，用于将燃料供给到所述燃烧管中；和
出口部件(18)，其设置在所述外部壳体(9)的出口端和所述燃烧管(10)的出口端中，并且具有连通至所述燃烧管(10)的出口端的出口通道(19)，
其特征在于，所述燃烧空气入口部件(16)包括入口通道(20)，该入口通道的起始部分(21)关于所述燃烧室的纵轴线基本上垂直且偏心地设置，并且在所述覆盖件(14)的表面上成螺旋形地朝向所述通道(20)的端部延续以使得其体积减小，其中所述入口通道(20)的面向所述覆盖件的一侧与所述覆盖件(14)的流动孔(15)连通；所述燃烧管(10)的流动孔(13)借助于自该燃烧管(10)沿径向突出的突出部(23)形成，其中所述燃烧管(10)的流动孔(13)与自所述覆盖件(14)的流动孔(15)成螺旋形而来的燃烧空气流基本上垂直地设置。
2.根据权利要求1所述的气体涡轮系统中的燃烧室，其特征在于，所述覆盖件(14)的流动孔(15)通过流动控制翼片(22)彼此分隔开，所述流动控制翼片相对于所述燃烧室的纵轴线倾斜地设置。
3.根据权利要求1或2所述的气体涡轮系统中的燃烧室，其特征在于，所述外部壳体(9)的内部空间、所述燃烧管(10)和该燃烧管的内部空间(11)基本上回转对称。
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