CN108458366B - 一种可调节燃烧区空气流量的衬套组件 - Google Patents
一种可调节燃烧区空气流量的衬套组件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108458366B CN108458366B CN201810064990.3A CN201810064990A CN108458366B CN 108458366 B CN108458366 B CN 108458366B CN 201810064990 A CN201810064990 A CN 201810064990A CN 108458366 B CN108458366 B CN 108458366B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- floating body
- combustion chamber
- air flow
- annular area
- wall
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 37
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 3
- 210000004907 gland Anatomy 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Abstract
本发明公开了一种可调节燃烧区空气流量的衬套组件,以解决当前出现的慢车状态贫油熄火的问题。其中的衬套外壁,呈环状,衬套外壁上游端具有安装孔;密封套管,呈圆柱状,与安装孔同轴固定,密封套管内部形成浮动通道;浮动体,同轴放置在密封套管内侧,可以在浮动通道内上下移动;运动机构,与浮动体相连接,控制浮动体的上下移动。通过改变衬套外壁的高度来改变空气流道面积,从而改变空气流速,最终影响进气孔的射流角度,达到调节环形区空气流量的效果,通过调节环形区空气流量可以调节环形区油气比,从而防止在燃烧室慢车状态下的贫油熄火现象,同时当燃烧室在预混模式下工作时,可以增加环形区空气量,从而强化燃料与空气的预混效果。
Description
技术领域
本发明属于燃气轮机低排放燃烧室领域,涉及一种衬套组件,具体涉及一种可调节燃烧区空气流量的衬套组件。
背景技术
典型的燃气涡轮机燃烧器具有主燃料喷嘴和辅助燃料喷嘴。此类燃烧器具有四种运行模式,即主模式、贫燃-贫燃模式(lean-lean)、辅助模式和预混模式。主模式用于仅将燃料输送至主喷嘴时燃烧器的点火。在贫燃-贫燃模式下,辅助喷嘴也被点燃,且燃料被输送至主喷嘴和辅助喷嘴。在辅助模式下,燃料仅被输送至辅助喷嘴,从而在主喷嘴处熄灭火焰。而在预混模式下,燃料被输送至主喷嘴和辅助喷嘴,但是火焰仅存在于辅助喷嘴区域,且预混的燃料气体混合物被优化以获得包括降低的一氧化氮排放在内的理想性能。
为了寻求降低燃烧器的一氧化氮排放,燃烧器常工作在贫燃条件下。然而,在贫燃条件下工作有贫燃熄火的危险。当工作在贫燃条件下并发生变化如流扰动时,就会产生贫燃熄火。如上所讨论的,熄火导致燃烧室转回贫燃-贫燃模式或甚至停机,并相应导致重转换至预混模式或要求重新点火。为了避免贫燃熄火,许多燃烧器运行在较为富燃的条件下,但是这些条件导致更高的火焰温度和更大的一氧化氮排放。
现有燃烧室采用贫预混燃烧降低燃烧室污染物排放,称为DLN燃烧室,在慢车状态下,燃料量较低,贫油熄火风险较大。为降低燃烧室贫油熄火风险,需要调节燃烧室进气孔空气流量。众所周知,火焰筒进气孔流动不仅由孔本身尺寸和压力降决定,还由空气流速决定,用有效流动面积与流量系数来表示这一影响。
发明内容
针对现有技术的缺点和不足,本发明的目的是提供一种可调节燃烧区空气流量的衬套组件,通过调节火焰筒进气孔处的空气流道面积来改变空气流速,继而调节环形区空气流量,通过调节环形区空气流量可以调节环形区油气比,以解决当前出现的燃烧室在慢车状态贫油熄火的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种可调节燃烧区空气流量的衬套组件,所述衬套组件设置在燃烧室机匣上,其特征在于,所述衬套组件包括:
一衬套外壁,呈环状,设置在所述燃烧室机匣的内侧,二者之间具有间隙,所述衬套外壁的上游具有安装孔,所述安装孔在轴向上与燃烧室的主燃孔对齐,用于调节所述主燃孔的进气流量;
一密封套管,呈两端开口的圆柱状,一端同轴固定套设在所述安装孔内,另一端向外延伸至所述燃烧室机匣的外壁面且与所述燃烧室机匣固定连接,所述密封套管内部形成一浮动通道;
一浮动体,同轴设置在所述密封套管内,并可沿所述密封套管的内壁在所述浮动通道内上下移动;所述浮动体的侧壁上开有密封槽,所述密封槽内放置有密封圈;
一运动机构,设置在所述燃烧室机匣的外壁面上,与所述浮动体的顶端相连接,用以控制所述浮动体的上下移动。
优选地,所述浮动体与密封套管之间的距离不少于0.5mm。
优选地,所述密封圈截面半径不小于1.25mm。
优选地,所述浮动体的长度不小于20mm。
优选地,所述运动机构包括电动机、曲柄、连杆和套管,其中,所述电动机设置在所述燃烧室机匣的外壁面上;所述曲柄的一端固定设置在所述电动机的转轴上,所述套管同轴套设在所述曲柄的另一端;所述连杆一端同轴固定在所述浮动体的顶部,另一端与所述套管铰接。
优选地,所述浮动体向上或向下运动至其极限位置时,所述密封圈均处于所述浮动通道内。
本发明的可调节燃烧区空气流量的衬套组件,其工作原理为:
燃烧室工作在预混模式下,燃烧室的环形区不发生燃烧,只用于燃料与空气的预混,此时运动机构带动浮动体向上运动,从而增加空气流道的流动面积,从而降低空气流动速度,增加环形区空气量,从而强化在环形区燃料与空气的预混效果,有益于降低燃烧室的排放量;当燃烧室工作在主模式下,燃烧室的环形区用于扩散燃烧,此时环形区油气比较低,存在贫油熄火风险,此时运动机构带动浮动体向下运动,从而加快空气流速,使环形区空气量减少,增加环形区油气比,从而降低燃烧室的贫油熄火风险。
本发明的有益效果:
通过改变衬套外壁的高度来改变空气流道面积,从而改变空气流速,最终影响进气孔的射流角度,达到调节环形区空气流量的效果,通过调节环形区空气流量可以调节环形区油气比,从而防止在燃烧室慢车状态下的贫油熄火现象,同时当燃烧室在预混模式下工作时,可以增加环形区空气量,从而强化燃料与空气的预混效果。
附图说明
图1是本发明的适用于燃气轮机燃烧室的可调节燃烧区空气流量的衬套组件的截面的示意图;
图2是图1中的预混模式下运动机构的截面的细节视图;
图3是图1中的初级模式下运动机构的截面的细节视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,下面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,显示了本发明实施例的燃气轮机燃烧室20的可调节燃烧区空气流量的衬套组件21。该衬套组件21包括衬套外壁22,厚度3mm,呈环状,衬套外壁22的上游具有安装孔23,安装孔23位置在轴向上与燃烧室20的主燃孔24对齐,用于调节主燃孔24进气流量;密封套管25,厚度2mm,呈圆柱状,与安装孔23通过焊接的方式同轴固定,密封套管25内部形成浮动通道26,同时密封套管25与燃烧室机匣37也通过焊接的方式固定,防止燃烧室20内部的空气泄露;浮动体28,呈圆柱状,长度为20mm,同轴放置在密封套管25内侧,与密封套管25保持0.5mm的径向间隙31,且可以在浮动通道26内上下移动,浮动体28下端设有密封槽30,密封槽30内放置密封圈29,使浮动体28与密封套管25形成径向密封,防止空气泄露;密封圈29截面半径为1.4mm,浮动体28上下移动的距离需要保证密封圈29处于浮动通道26内。
衬套组件21还包括一运动机构32,运动机构32包括电动机33、曲柄34、连杆35和套管36,电动机33设置在燃烧室机匣37外侧,并通过焊接的方式固定在燃烧室机匣37上;电动机33转动带动曲柄34转动;套管36同轴套设在曲柄34上,并能沿曲柄34轴向自由移动;连杆35与浮动体28成同轴关系,并在一端与浮动体28焊接固定,另一端与套管36铰接,保证能够绕套管36自由转动;曲柄34转动带动连杆35轴向移动,从而可使浮动体28轴向移动;浮动体28的移动能够调节空气流道的面积,进而调节空气流动速度,改变主燃孔24的进气角度与有效流通面积,最终影响主燃孔24的进气流量。
参考图2所示,燃烧室20工作在预混模式下,环形区38不发生燃烧,只用于燃料与空气的预混,此时在电动机33的作用下曲柄34沿箭头方向顺时针转动,从而带动浮动体28向上运动,增加空气流动面积,从而降低空气流动速度,增加环形区38空气量,从而强化在环形区38燃料与空气的预混效果,有益于降低燃烧室20排放量。
参考图3所示,燃烧室20工作在主模式下,环形区38用于扩散燃烧,此时环形区38油气比较低,存在贫油熄火风险,在电动机33的作用下曲柄34沿箭头方向逆时针转动,进而带动浮动体28向下运动,加快空气流速,使环形区38空气量减少,增加环形区38油气比,从而降低燃烧室20的贫油熄火风险,需要注意的是在调节过程中需要保证密封圈29处于浮动通道26内。
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 (4)
1.一种可调节燃烧区空气流量的衬套组件,所述衬套组件设置在燃烧室机匣上,其特征在于,所述衬套组件包括:
一衬套外壁,呈环状,设置在所述燃烧室机匣的内侧,且所述衬套外壁与燃烧室机匣之间具有间隙,所述衬套外壁的上游具有安装孔,所述安装孔在轴向上与燃烧室的主燃孔对齐,用于调节所述主燃孔的进气流量;
一密封套管,呈两端开口的圆柱状,一端同轴固定套设在所述安装孔内,另一端向外延伸至所述燃烧室机匣的外壁面且与所述燃烧室机匣固定连接,所述密封套管内部形成一浮动通道;
一浮动体,同轴设置在所述密封套管内,并可沿所述密封套管的内壁在所述浮动通道内上下移动;所述浮动体的侧壁上开有密封槽,所述密封槽内放置有密封圈;
一运动机构,设置在所述燃烧室机匣的外壁面上,与所述浮动体的顶端相连接,用以控制所述浮动体的上下移动,其中,
所述运动机构包括电动机、曲柄、连杆和套管,其中,所述电动机设置在所述燃烧室机匣的外壁面上,所述曲柄的一端固定设置在所述电动机的转轴上,所述套管同轴套设在所述曲柄的另一端,所述连杆一端同轴固定在所述浮动体的顶部,另一端与所述套管铰接,所述浮动体向上及向下运动至其极限位置时,所述密封圈均处于所述浮动通道内;
当所述燃烧室工作在预混模式下,燃烧室的环形区不发生燃烧,此时所述运动机构带动浮动体向上运动,从而增加空气流道的流动面积,降低空气流动速度,增加环形区空气量,强化在环形区燃料与空气的预混效果,有益于降低燃烧室的排放量;
当所述燃烧室工作在主模式下,燃烧室的环形区用于扩散燃烧,此时所述运动机构带动浮动体向下运动,从而加快空气流速,使环形区空气量减少,增加环形区油气比,从而降低燃烧室的贫油熄火风险。
2.根据权利要求1所述的衬套组件,其特征在于,所述浮动体与密封套管内壁之间具有间隙,且所述间隙的距离不少于0.5mm。
3.根据权利要求1所述的衬套组件,其特征在于,所述密封圈截面半径不小于1.25mm。
4.根据权利要求1所述的衬套组件,其特征在于,所述浮动体的长度不小于20mm。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810064990.3A CN108458366B (zh) | 2018-01-23 | 2018-01-23 | 一种可调节燃烧区空气流量的衬套组件 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810064990.3A CN108458366B (zh) | 2018-01-23 | 2018-01-23 | 一种可调节燃烧区空气流量的衬套组件 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108458366A CN108458366A (zh) | 2018-08-28 |
CN108458366B true CN108458366B (zh) | 2020-06-19 |
Family
ID=63238592
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810064990.3A Expired - Fee Related CN108458366B (zh) | 2018-01-23 | 2018-01-23 | 一种可调节燃烧区空气流量的衬套组件 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108458366B (zh) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11015529B2 (en) | 2016-12-23 | 2021-05-25 | General Electric Company | Feature based cooling using in wall contoured cooling passage |
CN110836383B (zh) * | 2019-11-15 | 2021-10-26 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种高温烟气发生器及其控制方法 |
CN112483262B (zh) * | 2020-10-27 | 2022-11-01 | 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 | 一种同步控制燃料量和空气量的一体化装置及其控制方法 |
CN113819490B (zh) * | 2021-09-26 | 2023-04-07 | 中国航发湖南动力机械研究所 | 一种火焰筒空气流量调控结构 |
CN114777157B (zh) * | 2022-03-17 | 2023-06-30 | 西北工业大学 | 一种可变几何的燃烧室扩压器结构及应用 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3952501A (en) * | 1971-04-15 | 1976-04-27 | United Aircraft Of Canada Limited | Gas turbine control |
JPH07190368A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Kobe Steel Ltd | 希薄予混合燃焼器 |
EP1363077A2 (en) * | 2002-05-14 | 2003-11-19 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine combustor and combustion control method thereof |
CN102192509A (zh) * | 2010-03-17 | 2011-09-21 | 通用电气公司 | 用于改变燃烧器中空气流量的系统和方法 |
CN104595927A (zh) * | 2015-01-23 | 2015-05-06 | 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 | 燃气轮机低热值燃料气燃烧室 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2405197B (en) * | 2003-08-16 | 2005-09-28 | Rolls Royce Plc | Fuel injector |
-
2018
- 2018-01-23 CN CN201810064990.3A patent/CN108458366B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3952501A (en) * | 1971-04-15 | 1976-04-27 | United Aircraft Of Canada Limited | Gas turbine control |
JPH07190368A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Kobe Steel Ltd | 希薄予混合燃焼器 |
EP1363077A2 (en) * | 2002-05-14 | 2003-11-19 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine combustor and combustion control method thereof |
CN102192509A (zh) * | 2010-03-17 | 2011-09-21 | 通用电气公司 | 用于改变燃烧器中空气流量的系统和方法 |
CN104595927A (zh) * | 2015-01-23 | 2015-05-06 | 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 | 燃气轮机低热值燃料气燃烧室 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108458366A (zh) | 2018-08-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108458366B (zh) | 一种可调节燃烧区空气流量的衬套组件 | |
US7415826B2 (en) | Free floating mixer assembly for combustor of a gas turbine engine | |
JP3958767B2 (ja) | ガスタービン燃焼器およびその着火方法 | |
EP1923637B1 (en) | Triple annular counter rotating swirler | |
US8763359B2 (en) | Apparatus for combusting fuel within a gas turbine engine | |
US8015814B2 (en) | Turbine engine having folded annular jet combustor | |
KR20150065782A (ko) | 개선된 작동성을 갖는 방사상 단계식 예혼합 파일럿을 갖는 연소기 | |
CN101514815B (zh) | 燃气涡轮机燃烧器火焰稳定器 | |
CN103635750B (zh) | 合理的延迟贫喷射 | |
CN108626750B (zh) | 主动控制流通面积的火焰筒 | |
JP6325930B2 (ja) | ガスタービン燃焼器 | |
KR20090127046A (ko) | 저 배기형 연소기용 코안다 파일럿 노즐 | |
CN105423341B (zh) | 有值班火焰的预混式低排放燃气轮机燃烧室 | |
US11635208B2 (en) | Co-axial dual swirler nozzle | |
US8522553B2 (en) | System and method for conditioning a working fluid in a combustor | |
US20130174557A1 (en) | Combustor for a gas turbine engine | |
RU2396488C1 (ru) | Горелка для сжигания газа | |
CN103930721A (zh) | 用于燃气涡轮机使用的切向且无火焰的环形燃烧器 | |
CN114060808B (zh) | 一种螺旋脉冲低氮燃烧方法及其燃烧器 | |
CN108036358A (zh) | 一种燃气轮机燃烧室及其使用方法 | |
KR100446884B1 (ko) | 발전용 건식 저질소산화물 가스터빈 연소기의 가변스월연료노즐 | |
RU2319073C1 (ru) | Горелка инжекционная диффузионная (варианты) | |
JPH07190368A (ja) | 希薄予混合燃焼器 | |
CN116972412A (zh) | 燃烧室结构及航空发动机 | |
JP5514174B2 (ja) | ガスタービン燃焼器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200619 |