CN105135479A - 一种中心体组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及干低排放燃烧室领域，具体涉及一种中心体组件，以解决目前中心体的外部紊流器构件给燃烧室带来额外的压力损失，从而影响燃气轮机性能的问题。中心体组件包括：中心筒体，具有直径相同的中心旋流器、内筒体前壁与内筒体后壁；中心体外壁，同轴套设在中心筒体的外侧；冲击筒，与中心体外壁之间以形成环状的冷却外腔，与中心筒体之间形成冷却内腔，另外，冲击筒上贯穿开设有冷却空气进口；一级旋流器，位于冷却外腔中，且附连在冲击筒的下游端。本发明中心体组件在中心体外壁与中心筒体之间放置冲击筒，冷却空气能够通过冲击筒对中心体外壁进行冲击冷却，令中心体外壁与冷却空气之间的换热效果增强，实现更优的冷却效果。

Description

一种中心体组件

技术领域

本发明涉及干低排放燃烧室领域，具体涉及一种中心体组件。

背景技术

燃气轮机包括压气机、燃烧室与涡轮，压气机将空气压缩后，高压空气与燃料在燃烧室内混合点燃后形成高温高压的燃气，并推动涡轮做功。

目前，随着用户日益严格的要求，燃气轮机寿命已经成为燃气轮机行业的关键标准，而燃烧室作为燃气轮机中的热端部件，其寿命对整机寿命有着重要影响，因此冷却设计也成为燃烧室设计领域的关键技术。干低排放燃烧室中采用贫油预混燃烧，绝大多数空气用于和燃料预混，因此冷却空气量紧张，冷却设计难度更大，需要更高效的壁面冷却手段。

中国专利CN101639220A涉及用于涡轮机燃烧器的中心体罩及方法，在该专利中，该装置包括中心体、外部紊流器构件等，外部紊流器与中心体间隔开形成空气通道，能够强化冷却空气与壁面之间的换热，加强壁面冷却效果。但发现外部紊流器构件会为燃烧室带来额外的压力损失，影响燃气轮机性能；另外，冷却空气在通道内停留的时间过短，冷却效率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种中心体组件，以解决目前中心体的外部紊流器构件给燃烧室带来额外的压力损失，从而影响燃气轮机性能的问题。

本发明的技术方案是：

一种中心体组件，包括：

中心筒体，具有直径相同的中心旋流器、内筒体前壁与内筒体后壁，所述内筒体前壁附连到中心旋流器的下游端，所述内筒体后壁连接到中心旋流器的上游端；

中心体外壁，同轴套设在中心筒体的外侧；

冲击筒，同轴套设在中心筒体与中心体外壁之间，所述冲击筒与所述中心体外壁之间以形成环状的冷却外腔，所述冲击筒与中心筒体之间形成冷却内腔，另外，冲击筒上贯穿开设有冷却空气进口；

一级旋流器，位于所述冷却外腔中，且连接在所述冲击筒的下游端。

可选地，所述冲击筒具有由上游至下游固连的冲击筒后壁和冲击筒前壁。

可选地，所述冲击筒后壁上游端与所述中心体外壁上游段平滑过渡连接。

可选地，所述冷却空气进口为多个，均匀分布在所述冲击筒上。

可选地，所述中心体外壁的下游端外侧具有气膜冷却孔。

可选地，所述冷却外腔与所述冷却内腔径向高度比为0.8～1.2。

本发明的有益效果：

本发明中心体组件能够优化高火焰温度下燃气轮机燃烧室的寿命性能；由于在中心体外壁与中心筒体之间放置冲击筒，冷却空气能够通过冲击筒对中心体外壁进行冲击冷却，令中心体外壁与冷却空气之间的换热效果增强，实现更优的冷却效果。

附图说明

图1是现有技术燃气轮机燃烧室中心体组件的截面的简化视图；

图2是本发明燃气轮机燃烧室中心体组件的截面的简化视图；

图3是图2中的冲击筒的截面的细节视图。

附图标记：

中心体组件10，40

中心筒体11，41

中心旋流器12，42

内筒体前壁13，43

内筒体后壁14，44

中心体外壁16，45

冲击筒46

冷却外腔47

冷却内腔48

冲击筒前壁49

冲击筒后壁50

冷却空气进口51

一级旋流器15，52

气膜冷却孔53

冷却空气通道17

中心预混通道18

紊流器构件19

支撑凸台54。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

参考图1所示，大致显示了现有的燃气轮机燃烧室中心体组件10；该中心体组件10包括中心筒体11、一级旋流器15与中心体外壁16；其中，中心筒体11包括中心旋流器12、内筒体前壁13与内筒体后壁14，三者通过焊接前后固连，形成中心预混通道18，用于燃料与空气的充分预混。

一级旋流器15焊接在中心筒体11的内筒体前壁13下游端的外侧，用于冷却中心体组件10近火焰端面，同时能够防止燃烧室回火；中心体外壁16焊接在一级旋流器15的上游端，并与中心筒体11同轴放置，之间形成冷却空气通道17，来流空气进入冷却空气通道17冷却中心体外壁16，中心体外壁16包括紊流器构件19，能够增强冷却空气的紊流度，从而强化中心体外壁16的冷却效果。

但是，现有的中心体组件10中，中心体外壁16上紊流器构件19的设置，会为燃烧室带来额外的压力损失，从而影响燃气轮机性能；另外，冷却空气在冷却空气通道17内停留的时间过短，冷却效率较低。

参考图2，本发明实施例的燃气轮机燃烧室中心体组件40，包括中心筒体41。

中心筒体41具有中心旋流器42、内筒体前壁43与内筒体后壁44，内筒体前壁43焊接在中心旋流器42的下游端，内筒体后壁44焊接在中心旋流器42的上游端。

中心体外壁45(呈筒状)同轴套设在中心筒体41的外侧；中心体外壁45下游侧具有多个气膜冷却孔53，能够对中心体外壁45下游进行气膜冷却，同时防止边界层回火。

冲击筒46同轴套设在中心筒体41与中心体外壁45之间，冲击筒46与中心体外壁45之间以形成环状的冷却外腔47，冲击筒46与中心筒体41之间形成冷却内腔48；另外，冲击筒46上贯穿开设有冷却空气进口51，且冷却空气进口51为多个(或多排)，均匀分布在所述冲击筒46上。进一步，冷却外腔47与冷却内腔48的径向高度之比设置在0.8～1.2之间，以保证良好的冷却效果。

冲击筒46具有固连的冲击筒前壁49与冲击筒后壁50，冲击筒前壁49位于冲击筒46的下游端，冲击筒前壁49具有支撑凸台54，用于将冲击筒46支撑设置在中心筒体41外侧；同时，支撑凸台54轴向位于冲击筒前壁49与冲击筒后壁50之间。冲击筒后壁50位于冲击筒46的上游端，冲击筒后壁50上游端截面为圆弧状，与中心体外壁45上游段平滑过渡连接，保证冷却空气进入冷却内腔48具有良好的流动。

冲击筒前壁49与冲击筒后壁50上都具有冷却空气进口51，并焊接固连，冷却空气进入冷却内腔48，然后从冷却空气进口51高速射入冷却外腔47；高速气流对中心区外壁45进行冲击冷却，强化壁面冷却效果，一级旋流器52焊接在冲击筒前壁49的下游端，能够冷却中心体组件40近火焰端面，同时防止回火。

本发明中心体组件40能够优化高火焰温度下燃气轮机燃烧室的寿命性能；由于在中心体外壁45与中心筒体41之间放置冲击筒46，冷却空气能够通过冲击筒46对中心体外壁45进行冲击冷却，令中心体外壁45与冷却空气之间的换热效果增强，实现更优的冷却效果。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种中心体组件，其特征在于，包括：

中心筒体(41)，具有直径相同的中心旋流器(42)、内筒体前壁(43)与内筒体后壁(44)，所述内筒体前壁(43)附连到中心旋流器(42)的下游端，所述内筒体后壁(44)附连到中心旋流器(42)的上游端；

中心体外壁(45)，同轴套设在中心筒体(41)的外侧；

冲击筒(46)，同轴套设在中心筒体(41)与中心体外壁(45)之间，所述冲击筒(46)与所述中心体外壁(45)之间以形成环状的冷却外腔(47)，所述冲击筒(46)与中心筒体(41)之间形成冷却内腔(48)，另外，所述冲击筒(46)上贯穿开设有冷却空气进口(51)；

一级旋流器(52)，位于所述冷却外腔(47)中，且连接在所述冲击筒(46)的下游端。

2.根据权利要求1所述的中心体组件，其特征在于，所述冲击筒(46)具有由上游至下游固连的冲击筒后壁(50)和冲击筒前壁(49)。

3.根据权利要求2所述的中心体组件，其特征在于，所述冲击筒后壁(50)上游端与所述中心体外壁(45)上游段平滑过渡连接。

4.根据权利要求1所述的中心体组件，其特征在于，所述冷却空气进口(51)为多个，均匀分布在所述冲击筒(46)上。

5.根据权利要求1所述的中心体组件，其特征在于，所述中心体外壁(45)的下游端外侧具有气膜冷却孔(53)。

6.根据权利要求1所述的中心体组件，其特征在于，所述冷却外腔(47)与所述冷却内腔(48)径向高度比为0.8～1.2。