CN106164590B - 燃气轮机组件的燃烧室和用于燃气轮机组件的燃烧室的绝热砖的支撑构件 - Google Patents

Abstract

一种燃气轮机组件的燃烧室，其包括：壳体，在其中限定了燃烧容积；隔热件，其在壳体内部作内衬，并且包括多个耐火材料的砖；结构构件，其被成形以限定砖的容纳座部，并且将砖扣压在对应的容纳座部(26)中；以及热保护构件，其被设置为覆盖结构构件的面向壳体内部的一部分。

Description

燃气轮机组件的燃烧室和用于燃气轮机组件的燃烧室的绝热 砖的支撑构件

技术领域

本发明涉及燃气轮机组件的燃烧室以及用于燃气轮机组件的燃烧室的绝热砖的支撑构件。

背景技术

如已知的，燃气轮机的燃烧室必须在内部用隔热件作内衬，以允许保护机器的结构和部件免受非常高的温度。事实上，在燃烧室内部，温度能超过1500-1600℃，因此温度高到足够熔化周围的金属结构。

在用于发电的工厂的燃气轮机中，隔热件通常包括多个沿各自的周向设置成阵列或行的耐火材料的连续的砖，以便形成尽可能连续的表面。

砖通过各自的金属支撑构件被固定到燃烧室的壳体。对于绝大多数砖，支撑构件由相对于壳体纵向延伸并且表现为与砖的侧壁部相对的成对的弹性引导件限定。后者被成形以邻接邻近砖的侧壁部，并且还保护各自的支撑构件不受燃烧的影响。弹性引导件通常被永久地固定于壁部，并且砖沿燃烧室壳体的壁部被在纵向方向上可滑动地插入。

然而，至少一行砖必须由可移除的支撑构件固定，以在砖自身被放置后变紧。为此，可移除的支撑构件的部分必定保持暴露于高温。

燃烧室通常被设置有冷却系统，其通过相对冷的空气的气流循环，允许限制砖支撑件的温度和可能导致的损害。

然而，无论采取任何预防措施，支撑构件的暴露的部分趋于变坏且可能遭受不可逆和潜在的灾难性破坏。特别地，有损支撑件的功能的大面积烧伤和破裂可能发生。在某些情况下，可能出现金属部分的分离，分离的部分通过燃气流被朝向涡轮地传递，从而导致多个叶片的损坏。

因此，一方面，燃烧室的运行安全随着时间的推移降低。实际上在使用时，抵靠应当被保护的部分的隔热件的功效降低的机械故障的风险会增加，并且可能导致严重的结构损坏。

另一方面，隔热件功效的简单损失被迫导致相对频繁的维护运行，其中，被损坏的构件需要被替换。因此，工厂管理成本变高，特别鉴于对于进行操作必要的长期停机。实际上，这些机器的重要部分需要拆卸，被损坏的部件的检查和替换以及后续的重装可能妨碍系统运行甚至几个星期。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种燃气轮机组件的燃烧室和用于燃气轮机组件的燃烧室的绝热砖的支撑构件。

根据本发明，提供一种分别在权利要求1和15中限定的燃气轮机组件的燃烧室和用于燃气轮机组件的燃烧室的绝热砖的支撑构件。

附图说明

现在将参照附图描述本发明，附图示出了一些非限制性实施方式，其中：

图1是根据本发明的实施方式的燃气轮机组件的一部分的立体视图；

图2是图1中燃烧室的正视图，其为沿轴向纵平面的部分剖面。

图3示出了图2中视图的放大细节，其中示出了根据本发明的实施方式的绝热砖的支撑构件。

图4是图2中的其中一个支撑构件的正视图；

图5是图4中支撑构件的后视图；

图6是图4中支撑构件的右侧视图；

图7是图4中支撑构件的底部平面图，其沿图4中的轨道平面VII-VII被剖切；

图8是图2中燃烧室的一部分简化和放大的立体视图，其沿轴向纵平面部分被剖切，并且为了清楚移除部分；

图9是根据本发明的不同的实施方式的燃气轮机组件的燃烧室的正视图，其沿轴向纵平面被部分剖切；

图10示出了图9中视图的放大细节，其中示出了根据本发明的实施方式的绝热砖的支撑构件。

具体实施方式

参考图1，仅部分示出了用于发电的工厂的燃气轮机组件，其整体用附图标记1表示。燃气轮机组件1包括压缩机2、燃烧室3和燃气涡轮5。转子7包括压缩机部分7a和涡轮部分7b。

同样在图2中示出的燃烧室3是筒仓型，并且在一个实施方式中其包括由大致圆柱形的塔限定的壳体8，该塔围绕垂直轴线A延伸，并且在其中限定了燃烧容积8a。燃烧容积优选地由壳体8的顶部8b界定，并且在相对侧上与燃气轮机5流体连通。燃烧室3被设置有燃烧器9，燃烧器9允许燃烧来自压缩机2的空气和通过供应线路(未示出)供应的燃料的混合物。

燃烧室3还在内部用隔热件10作内衬，隔热件10包括多个围绕轴线A被布置成相邻的行的砖12。

结尾行的砖12a通过支撑构件15被固定到壳体8，随后会详细描述。其它行的砖12可以通过传统的支撑构件被固定到壳体8，为了方便，这里未示出。在图2的实施例中，砖12a的结尾行被布置在中央。在其它所有砖通常通过相对于壳体8沿纵向轨道(未示出)滑动它们而被放置在它们对应的位置中之后，结尾行的砖12a是最后被安装的。相反地，当部分或所有隔热件10需要被移除时，砖12a是首先被移除的砖。

结尾行的砖12a每个都通过四个相应的支撑构件15被固定到壳体8，如图3中更详细地所示，每个侧壁部上有两个。

图4-7示出了支撑构件15中的其中一个，可以进行参考，意味着其它的支撑构件15也相同。

支撑构件15包括在一个实施方式中被制成一件的基部16、一对弹性紧固构件17和保护板18。

基部16通过固定板19(图3)被抵靠壳体8地紧固。

如图7所示(其中壳体8和砖12a以虚线和点线示出)，弹性紧固构件17以基本对称的方式从基部16沿相反方向延伸并且被成形为以便扣压相应的砖12a的部分抵靠壳体8。更准确地，弹性紧固构件17大致相对于基部16对称地以角度α倾斜，并且横向延伸至对应的砖12a的侧壁部。角度α被包括在30°和60°之间，并且在一个实施方式中，大约是46.5°。弹性紧固构件17的与基部16相对的端部被设置为相反地抵靠对应的砖12a的边缘，以防止砖12a自身从壳体8分离。

如图4-7所示，保护板18的形状基本是矩形，其被连接到弹性紧固构件17中的一个，并且被设置为覆盖基部16。在一个实施方式中，保护板18大致平行于基部16，并且在由支撑构件15支撑的砖12a之间延伸。实际上，保护板18闭合了砖12a之间的缝隙，支撑构件15被设置于该缝隙处(图3和7)，并且防止基部16和弹性紧固构件17被直接暴露于存在于燃烧容积8a中的空气。保护板18的不与砖12a接合的一侧被成形为容纳紧固构件20(图3)。

在每个支撑构件15中，朝向壳体8的内侧定向的保护板18的面部18a由绝热材料的绝热层22覆盖，其中，绝热层22作为用于保护板18自身的热保护构件。绝热层22完全覆盖保护板18并且具有向下的斜坡，以在保护板18和被连接到保护板18的弹性紧固构件17之间在支撑构件15的连接部24上消失。

在一个实施方式中，绝热材料是耐火材料，例如具有大于20％的孔隙率值的陶瓷材料。在不同的实施方式中，绝热材料包含MCrAlY合金，其中M可以是铁、钴、镍或钴/镍。

绝热层22具有防止潜在的有害温度传递到支撑构件15的厚度。例如，绝热层18的厚度在75微米和175微米之间，优选地在100微米和150微米之间。

绝热层22的存在避免或至少大幅降低了由于在燃烧容积8a内部发展的高温而损坏保护板18的风险。因此，隔热件10的结构和功能完整性被保持得更长久，一方面保持了机器的效率，并且另一方面降低了维护操作的需求和停机时间的相关成本。此外，防止了破损的危险和灾难性的损坏。

参考图8，环形脊部25轴向地限定了座部26，座部26用于容纳邻近壳体8的顶部8b的上行的砖12b。作为壳体8结构的一部分的环形脊部25由金属材料制成，同时顶部8b使用耐火材料作内衬。

砖12b被设置在座部26中，并且具有朝相向壳体8的顶部8b突出的上边缘12c，以便覆盖环形脊部25的对应的部分。因此，边缘12c实现用于环形脊部25的热保护构件的功能。

有利地，砖12b具有邻近壳体8的第一面部12d以及朝向燃烧容积8a定向的第二面部12e，第一面部12d和第二面部12e相对于彼此倾斜。如此，砖12b在边缘12c具有第一厚度S1，并且与第一边缘12c相对的第二边缘12f具有比第一厚度S1更小的第二厚度S2。特别地，第一厚度S1足以将砖12b成形为，以致边缘12c可以覆盖环形脊部25。另一方面，边缘12f处的第二厚度基本等于连续的砖12的厚度。因此，限定燃烧容积8a的隔热件10的表面基本不间断，无需增加其它砖12的厚度以获得超过绝热需求需要的厚度的突出边缘12c。

根据本发明的不同的实施方式，如图9和10所示，筒仓型燃气轮机的燃烧室103包括围绕轴线A′延伸的壳体108，并且在壳体内部限定了燃烧容积108a。

壳体108内部使用隔热件110作内衬，其包括多个被设置在围绕轴线A′的相邻行中的砖112。

在该情形下，隔热件110具有两行结尾行，更具体地，其包括邻近壳体108的顶部108b的砖112a和与砖112a邻接的砖112b。

砖112a、112b通过参考的图4-7描述的类型的支撑构件15被固定到壳体108。每个砖112a、112b具有在每个侧壁部上的一对支撑构件15。

最后，清楚的是，可以不背离如所附权利要求中限定的本发明的范围地对所描述的燃烧室和用于绝热砖的支撑件进行改变和变形。

Claims (14)

1.一种燃气轮机组件的燃烧室，其包括：

壳体，其限定了燃烧容积；

隔热件，其在壳体的内部作内衬，并且其包括多个耐火材料的砖；

结构构件，其被成形以限定砖的容纳座部，并且将砖扣压在对应的容纳座部中；

热保护构件，其被设置为覆盖结构构件的面向壳体内部的部分，

所述结构构件包括环形脊部，其轴向地限定邻近壳体的顶部的一组第二砖的容纳座部；并且其中热保护构件包括第二砖的第一边缘，其突出以覆盖环形脊部的对应的部分。

2.根据权利要求1所述的燃烧室，其中，所述结构构件包括用于一组第一砖的支撑构件，每个支撑构件都具有保护板，保护板限定燃烧容积的对应部分，并且其中，热保护构件包括绝热材料的绝热层，绝热层作为被朝向壳体内部地定向的对应的保护板的对应的面部的内衬。

3.根据权利要求2所述的燃烧室，其中，所述绝热材料是耐火材料。

4.根据权利要求2所述的燃烧室，其中，所述绝热材料是具有大于20％的孔隙率值的陶瓷材料。

5.根据权利要求2所述的燃烧室，其中，所述绝热材料包含MCrAlY合金。

6.根据权利要求2所述的燃烧室，其中，绝热层的厚度在75微米和175微米之间。

7.根据权利要求2所述的燃烧室，其中，所述支撑构件包括：基部，基部被固定到壳体；以及一对弹性紧固构件，其从基部延伸且彼此相对，并且被成形以扣压对应的第一砖的部分抵靠壳体；其中每个支撑构件的保护板由至少一个对应的弹性紧固构件承载，并且被设置为覆盖基部。

8.根据权利要求7所述的燃烧室，其中，在每个支撑构件中，所述保护板基本平行于对应的基部。

9.根据权利要求7所述的燃烧室，其中，所述绝热层被设置在保护板的与对应的基部相对的面部上。

10.根据权利要求2所述的燃烧室，其中，所述保护板在由对应的支撑构件支撑的第一砖之间延伸。

11.根据权利要求1所述的燃烧室，其中，第二砖在第一边缘具有第一厚度，并且在与第一边缘相对的第二边缘具有第二厚度，第二厚度比第一厚度更小。

12.根据权利要求11所述的燃烧室，其中，邻近第二砖的第三砖的厚度等于第二厚度。

13.根据权利要求11所述的燃烧室，其中，每个第二砖具有第一面部和第二面部，第二面部相对于第一面部沿从第一边缘到第二边缘的方向倾斜。

14.根据权利要求6所述的燃烧室，其中，所述绝热层的厚度在100微米和150微米之间。