CN104359127A - 一种燃气轮机燃烧室火焰筒的通道式冷却结构 - Google Patents

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查筱晨
刘小龙
张珊珊
张龙
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一种燃气轮机燃烧室火焰筒的通道式冷却结构，属于燃气轮机技术领域。该冷却结构包括沿火焰筒轴向布置的多条隔板以及前端盖板和后端盖板；隔板固定在导流衬套的内壁上，前端盖板固定在环形回流空气通道入口处的导流衬套内壁上，后端盖板固定在环形回流空气通道出口处的导流衬套内壁上；前端盖板和后端盖板上设置有多个限流孔。由于环形回流空气通道内设置有多个隔板，可以将环形回流空气通道分隔成多个轴向冷却通道，使得回流空气可在多个轴向冷却通道内流动，降低了空气的切向速度，改善了流动状况，有助于增强对流换热系数，提高冷却效率；同时可提高空气进入火焰筒的均匀性，改善火焰筒内的流动状况，有助于组织燃烧。

Description

一种燃气轮机燃烧室火焰筒的通道式冷却结构
技术领域
本发明涉及燃气轮机技术领域，特别是涉及一种燃气轮机燃烧室火焰筒冷却结构。
背景技术
燃气轮机包括压气机、燃烧室和透平三大部件。其中，燃气轮机的最高温度区存在于燃烧室，燃烧室作为连接压气机和透平的燃气燃烧部件，将化学能转化为热能，将热空气通入透平做功。在燃烧室前端装有燃料喷嘴，喷嘴喷出的燃料与进入的空气在燃烧室内燃烧，燃烧温度可达2000摄氏度以上，压力可达20个大气压。燃烧室外缸在高温下很难承受这样的高压。为降低燃烧室缸壁的温度，以保证其强度，通常在燃烧室内设火焰筒，减少外缸受热，使其主要承压。
火焰筒一般采用耐高温合金制成，目前的火焰筒金属材料正常工作温度都在1000摄氏度以下，因此必须对火焰筒进行冷却，且冷却结构的合理性对火焰筒的工作寿命影响很大。目前用于燃气轮机燃烧室火焰筒的基本冷却方式主要有气膜冷却、发散冷却、冲击发散组合冷却、层板冷却等，基本原理大多是将一部分冷气从燃烧室回流空气通道引入至火焰筒内，在火焰筒内壁形成气膜，一方面冷却火焰筒壁，另一方面隔离热燃气。
而现代先进干式低NOx排放(DLN)燃烧室，往往需要更多的空气从火焰筒头部进入燃烧室，参与组织燃烧，在进一步提升燃烧室温升的同时，控制火焰温度，从而提升燃机整体效率和降低NOx排放。为实现这一目的，高参数下的DLN燃烧室火焰筒上往往不开设主燃孔、掺混孔等孔径较大的进气孔，并且广泛地采用如发散冷却、冲击冷却或肋片冷却等耗费冷却气少或者完全不耗费冷却空气的冷却技术，从而提供更多的空气用于组织燃烧。
一方面，火焰筒长期在高温下工作面临着蠕变、氧化问题，并且其在燃气轮机的不断启停过程中承受着热机械疲劳；另一方面，由于火焰筒内燃烧场的不确定性、造成热负荷的不均匀性，以及传统冷却结构冷却性能的限制，导致火焰筒壁面本身温度分布不均，易造成较大热应力。
发明内容
本发明的目的是提供一种燃气轮机燃烧室火焰筒的通道式冷却结构，使其进一步对火焰筒进行冷却，提高冷却效率，避免火焰筒壁面温度过高以及分布不均造成的高热应力。
为了解决上述问题，本发明的技术方案如下：
一种燃气轮机燃烧室火焰筒的通道式冷却结构，所述火焰筒的外部设置有导流衬套，导流衬套与火焰筒之间形成环形回流空气通道，其特征在于，通道式冷却结构设置在所述环形回流空气通道内该结构包括沿火焰筒轴向布置的多条隔板以及前端盖板和后端盖板；多条隔板沿周向固定在导流衬套的内壁上，将环形回流空气通道分隔成多个轴向冷却通道；前端盖板固定在环形回流空气通道入口处的导流衬套内壁上，后端盖板固定在环形回流空气通道出口处的导流衬套内壁上，前端盖板和后端盖板上分别设置有多个限流孔。
其中，所述隔板在导流衬套上周向均匀布置，相邻的两个所述隔板之间的垂直间距至少在25mm～100mm之间。
其中，所述限流孔沿径向呈阵列排布，且各列沿周向均匀布置。
其中，所述限流孔的列数与隔板数量相同。
其中，各列所述多个限流孔的直径按径向从火焰筒到导流衬套依次变小。
本发明具有以下优点及突出性的技术效果：①由于环形回流空气通道内设置有多个隔板，可以将环形回流空气通道分隔成多个轴向冷却通道，使得回流空气可在多个轴向冷却通道内流动，降低了空气的切向速度，改善了流动状况，有助于增强对流换热系数，提高冷却效率；②提高空气进入火焰筒的均匀性，改善火焰筒内的流动状况，有助于组织燃烧。
附图说明
图1为带有冷却结构的燃气轮机燃烧室火焰筒的结构示意图。
图2为图1的A-A剖视图。
图3为带有冷却结构的燃气轮机燃烧室火焰筒的三维结构示意图。
图中：1-导流衬套；2-火焰筒；3a-前端盖板；3b-后端盖板；4-隔板；5-环形回流空气通道；6-限流孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的原理、结构和具体实施方式作进一步详细描述。
图1为带有通道式冷却结构的燃气轮机燃烧室火焰筒燃气轮机燃烧室火焰筒的剖视图，如图所示，火焰筒2的外部设置有导流衬套1，导流衬套1与火焰筒2之间形成环形回流空气通道5。冷却结构设置在所述环形回流空气通道5内，该结构包括沿火焰筒2轴向布置的多条隔板4以及前端盖板3a和后端盖板3b；隔板4固定在导流衬套1的内壁上，前端盖板3a固定在环形回流空气通道5入口处的导流衬套1的内壁上，后端盖板3b固定在环形回流空气通道5出口处的导流衬套1的内壁上，前端盖板3a和后端盖板3b上设置有多个限流孔6，回流空气会通过限流孔进入轴向冷却通道。
本发明中，所述隔板4在导流衬套1的圆周方向均匀布置；相邻的两个隔板4之间的垂直间距至少在25mm～100mm之间(参见图2、图3)。由于环形回流空气通道内设置有多个隔板，可以将环形回流空气通道分隔成多个轴向冷却通道，使得回流空气可在多个轴向冷却通道内流动，降低了空气的切向速度，改善了流动状况，有助于增强对流换热系数，提高冷却效率；同时可进一步提高空气进入火焰筒的均匀性，改善火焰筒内的流动状况，有助于组织燃烧。
图2为图1的A-A剖视图，所述限流孔6沿径向呈阵列排布，且各列沿周向均匀布置，限流孔6的列数应与隔板数量相同。所述的回流空气通道5被隔板分为多个均匀的轴向冷却通道。各列所述的多个限流孔6的直径按径向从火焰筒2到导流衬套1依次变小，可调节空气速度径向分布，使得靠近火焰筒处的回流空气的流量增大，有利于提高火焰筒2壁面附近的空气流速，增强换热系数，改善火焰筒2的冷却效率。

Claims (5)

1.一种燃气轮机燃烧室火焰筒的通道式冷却结构，所述火焰筒(2)的外部设置有导流衬套(1)，导流衬套与火焰筒之间形成环形回流空气通道(5)，其特征在于，通道式冷却结构设置在所述环形回流空气通道(5)内，该结构包括沿火焰筒(2)轴向布置的多条隔板(4)以及前端盖板(3a)和后端盖板(3b)；多条隔板(4)沿周向固定在导流衬套(1)的内壁上，将环形回流空气通道分隔成多个轴向冷却通道；所述的前端盖板(3a)固定在环形回流空气通道(5)入口处的导流衬套(1)内壁上，后端盖板(3b)固定在环形回流空气通道(5)出口处的导流衬套(1)内壁上，前端盖板(3a)和后端盖板(3b)上分别设置有多个限流孔(6)。
2.如权利要求1所述的一种燃气轮机燃烧室火焰筒的通道式冷却结构，其特征在于，所述隔板在导流衬套(1)上沿周向均匀布置，相邻的两个隔板(4)之间的垂直间距至少在25mm～100mm之间。
3.如权利要求1所述的一种燃气轮机燃烧室火焰筒的通道式冷却结构，其特征在于，所述限流孔(6)沿径向呈阵列排布，且各列沿周向均匀布置。
4.如权利要求1、2或3所述的一种燃气轮机燃烧室火焰筒的通道式冷却结构，其特征在于，所述限流孔(6)的列数与隔板数量相同。
5.如权利要求1、2或3所述的一种燃气轮机燃烧室火焰筒的通道式冷却结构，其特征在于，各列限流孔(6)的直径沿径向从火焰筒到导流衬套依次变小。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109140439A (zh) * 2017-06-28 2019-01-04 青岛海尔洗衣机有限公司 一种燃烧筒、干衣设备加热装置及干衣设备
CN109654536A (zh) * 2018-12-16 2019-04-19 中国航发沈阳发动机研究所 自主回流式燃烧室
CN109654532A (zh) * 2018-12-14 2019-04-19 中国航发沈阳发动机研究所 一种端盖组件
CN113217949A (zh) * 2021-05-20 2021-08-06 西安航天动力研究所 一种燃烧室发散冷却结构及冲压发动机燃烧室
CN113483361A (zh) * 2021-08-18 2021-10-08 中国联合重型燃气轮机技术有限公司 燃气轮机用火焰筒及燃气轮机
CN114459055A (zh) * 2022-01-25 2022-05-10 哈尔滨工业大学 一种多层孔板式预混燃气轮机燃烧器

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1082527A (ja) * 1996-09-05 1998-03-31 Toshiba Corp ガスタービン燃焼器
US20090120093A1 (en) * 2007-09-28 2009-05-14 General Electric Company Turbulated aft-end liner assembly and cooling method
CN101915422A (zh) * 2009-01-23 2010-12-15 通用电气公司 紊流式后端衬套组件和相关冷却方法
CN202101276U (zh) * 2011-05-18 2012-01-04 中国科学院工程热物理研究所 燃气轮机柔和燃烧室
CN103398398A (zh) * 2013-08-12 2013-11-20 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 一种燃气轮机燃烧室火焰筒与过渡段的双密封连接结构
CN103423774A (zh) * 2013-08-12 2013-12-04 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 一种带稳压腔的燃烧室火焰筒与过渡段密封的连接结构
CN204254677U (zh) * 2014-10-31 2015-04-08 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 一种燃气轮机燃烧室火焰筒的通道式冷却结构

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1082527A (ja) * 1996-09-05 1998-03-31 Toshiba Corp ガスタービン燃焼器
US20090120093A1 (en) * 2007-09-28 2009-05-14 General Electric Company Turbulated aft-end liner assembly and cooling method
CN101915422A (zh) * 2009-01-23 2010-12-15 通用电气公司 紊流式后端衬套组件和相关冷却方法
CN202101276U (zh) * 2011-05-18 2012-01-04 中国科学院工程热物理研究所 燃气轮机柔和燃烧室
CN103398398A (zh) * 2013-08-12 2013-11-20 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 一种燃气轮机燃烧室火焰筒与过渡段的双密封连接结构
CN103423774A (zh) * 2013-08-12 2013-12-04 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 一种带稳压腔的燃烧室火焰筒与过渡段密封的连接结构
CN204254677U (zh) * 2014-10-31 2015-04-08 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 一种燃气轮机燃烧室火焰筒的通道式冷却结构

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109140439A (zh) * 2017-06-28 2019-01-04 青岛海尔洗衣机有限公司 一种燃烧筒、干衣设备加热装置及干衣设备
CN109654532A (zh) * 2018-12-14 2019-04-19 中国航发沈阳发动机研究所 一种端盖组件
CN109654532B (zh) * 2018-12-14 2020-10-23 中国航发沈阳发动机研究所 一种端盖组件
CN109654536A (zh) * 2018-12-16 2019-04-19 中国航发沈阳发动机研究所 自主回流式燃烧室
CN109654536B (zh) * 2018-12-16 2021-01-08 中国航发沈阳发动机研究所 自主回流式燃烧室
CN113217949A (zh) * 2021-05-20 2021-08-06 西安航天动力研究所 一种燃烧室发散冷却结构及冲压发动机燃烧室
CN113483361A (zh) * 2021-08-18 2021-10-08 中国联合重型燃气轮机技术有限公司 燃气轮机用火焰筒及燃气轮机
CN114459055A (zh) * 2022-01-25 2022-05-10 哈尔滨工业大学 一种多层孔板式预混燃气轮机燃烧器

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