CN109595592A - 一种预蒸发式火焰筒 - Google Patents

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杨福正
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    • 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
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/44—Combustion chambers comprising a single tubular flame tube within a tubular casing
    • 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
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers

Abstract

本发明提供了一种预蒸发式火焰筒。通过在环形火焰筒进口端面上布置环形供油孔，在火焰筒内部布置环形油腔及U形燃油通道，并在U形燃油通道尾部布置燃油喷射孔，使得燃油经供油孔进入环形油腔及U形燃油通道，并在U形燃油通道内吸收火焰筒热量蒸发成燃油蒸气，从燃油喷射孔喷射至主燃区进行燃烧。由于燃油先在火焰筒内部U形燃油通道中吸热蒸发成燃油蒸气，然后再喷射至主燃区进行燃烧，因此，本发明提高了燃油燃烧效率，改善了燃烧状况，促进燃油更好地燃烧，同时，燃油蒸发吸热，降低了火焰筒温度，起到了冷却火焰筒的作用。

Description

一种预蒸发式火焰筒
技术领域
本发明属于燃气轮机燃烧室领域，具体涉及一种预蒸发式火焰筒。
背景技术
燃油的雾化蒸发效果对燃气轮机燃烧室的燃烧效率、高空再点火性能、贫油熄火极限和减少污染物排放等具有重要影响。在传统的燃烧室结构中，部分燃油经过雾化后并未完全蒸发而被燃烧，这使得燃烧效果较差，燃烧室性能有待提高。
另外，燃烧室作为燃气轮机最重要的承热部件之一，在高温燃气的作用下，其内部的火焰筒需要承受极大的热负荷和热冲击，其工作环境极其恶劣。过高的火焰筒壁温会导致火焰筒内壁出现烧蚀、变形甚至裂纹等，将严重缩短燃烧室的使用寿命。因此，如何在一定程度内合理降低火焰筒壁面温度，确保其工作的可靠性和足够长的使用寿命，是目前燃气轮机燃烧室火焰筒设计中亟需解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提出一种预蒸发式火焰筒设计方案，该方案在环形火焰筒进口端面上布置环形供油孔，在火焰筒内部布置环形油腔及U形燃油通道，并在U形燃油通道尾部布置燃油喷射孔。燃油经供油孔进入环形油腔及U形燃油通道，并在U形燃油通道内吸收火焰筒热量蒸发成燃油蒸气，从燃油喷射孔喷射至主燃区进行燃烧。由于燃油先在火焰筒内部燃油通道中吸热蒸发成燃油蒸气，然后再喷射至主燃区进行燃烧，因此，本发明提高了燃油燃烧效率，改善了燃烧状况，促进燃油更好地燃烧，同时，燃油蒸发吸热，降低了火焰筒温度，起到了冷却火焰筒的作用。
技术方案
本发明的目的在于提供一种预蒸发式火焰筒。
本发明技术方案如下：
一种预蒸发式火焰筒，包括环形火焰筒、环形供油孔、环形油腔、U形燃油通道、燃油喷射孔、主燃孔和掺混孔，所述环形供油孔位于环形火焰筒进口端面上，环形油腔位于环形火焰筒内部，并连接环形供油孔，U形燃油通道位于环形火焰筒内部，并连接环形油腔，燃油喷射孔位于U形燃油通道尾部，燃油喷射孔方向垂直于火焰筒轴线方向。
所述环形供油孔的形状为两侧均呈半圆形，两侧半圆由两条平行直线连接，围成环形，且两侧半圆均与两条直线相切，两直线间距离为火焰筒厚度的1/2～2/3，共有4～8个环形供油孔均匀分布于火焰筒进口端面上。
所述环形油腔绕火焰筒轴线呈环形，且在火焰筒轴向方向长度为火焰筒轴向长度的1/15～1/10，在火焰筒径向方向厚度为火焰筒厚度的1/2～2/3。
所述U形燃油通道截面呈圆形，其直径为火焰筒厚度的1/3～1/2，U形燃油通道方向与火焰筒进口方向先相同后相反，呈回流状，共有6～12个U形燃油通道绕火焰筒轴线均匀分布。
所述燃油喷射孔直径为火焰筒厚度的1/3～1/2，且每个燃油喷射孔匹配一个U形燃油通道，所述主燃孔直径为燃油喷射孔直径的3～5倍，且主燃孔沿火焰筒轴线共有2～8排，每排共有8～16个绕火焰筒轴线均匀分布，所述掺混孔直径为燃油喷射孔直径的4～6倍，且掺混孔沿火焰筒轴线共有2～6排，每排共有8～14个绕火焰筒轴线均匀分布。
本发明具有以下有益效果：
本发明在环形火焰筒进口端面上布置环形供油孔，在火焰筒内部布置环形油腔及U形燃油通道，并在U形燃油通道尾部布置燃油喷射孔。燃油经供油孔进入环形油腔及U形燃油通道，并在U形燃油通道内吸收火焰筒热量蒸发成燃油蒸气，从燃油喷射孔喷射至主燃区进行燃烧。由于燃油先在火焰筒内部U形燃油通道中吸热蒸发成燃油蒸气，然后再喷射至主燃区进行燃烧，因此，本发明提高了燃油燃烧效率，改善了燃烧状况，促进燃油更好地燃烧，同时，燃油蒸发吸热，降低了火焰筒温度，起到了冷却火焰筒的作用。
附图说明
图1：一种预蒸发式火焰筒整体示意图
图2：一种预蒸发式火焰筒剖视图
图中：1-环形供油孔2-燃油喷射孔3-主燃孔4-掺混孔5-环形油腔6-U形燃油通道入口7-U形燃油通道8-U形燃油通道弯管段9-主燃区
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步描述：
结合图1、图2，本发明提供了一种预蒸发式火焰筒。图1为一种预蒸发式火焰筒整体示意图，图2为一种预蒸发式火焰筒剖视图。
如图2所示，燃油经环形供油孔(1)进入环形油腔(5)，再由环形油腔(5)经U形燃油通道入口(6)进入U形燃油通道(7)。在U形燃油通道(7)内，燃油流动方向先与火焰筒入口方向一致，经过U形燃油通道弯管段(8)后，燃油流动方向与火焰筒入口方向相反。燃油在U形燃油通道(7)内，吸收火焰筒热量，蒸发成燃油蒸气，并从U形燃油通道(7)尾部的燃油喷射孔(2)喷射至主燃区(9)内进行燃烧。由于燃油先在火焰筒内部U形燃油通道(7)中吸热蒸发成燃油蒸气，然后再喷射至主燃区进行燃烧，因此，本发明提高了燃油燃烧效率，改善了燃烧状况，促进燃油更好地燃烧，同时，燃油蒸发吸热，降低了火焰筒温度，起到了冷却火焰筒的作用。

Claims (5)

1.一种预蒸发式火焰筒，包括环形火焰筒、环形供油孔、环形油腔、U形燃油通道、燃油喷射孔、主燃孔和掺混孔，所述环形供油孔位于环形火焰筒进口端面上，环形油腔位于环形火焰筒内部，并连接环形供油孔，U形燃油通道位于环形火焰筒内部，并连接环形油腔，燃油喷射孔位于U形燃油通道尾部，燃油喷射孔方向垂直于火焰筒轴线方向。
2.根据权利要求1所述的一种预蒸发式火焰筒，其特征在于：所述环形供油孔的形状为两侧均呈半圆形，两侧半圆由两条平行直线连接，围成环形，且两侧半圆均与两条直线相切，两直线间距离为火焰筒厚度的1/2～2/3，共有4～8个环形供油孔均匀分布于火焰筒进口端面上。
3.根据权利要求1所述的一种预蒸发式火焰筒，其特征在于：所述环形油腔绕火焰筒轴线呈环形，且在火焰筒轴向方向长度为火焰筒轴向长度的1/15～1/10，在火焰筒径向方向厚度为火焰筒厚度的1/2～2/3。
4.根据权利要求1所述的一种预蒸发式火焰筒，其特征在于：所述U形燃油通道截面呈圆形，其直径为火焰筒厚度的1/3～1/2，U形燃油通道由两个平行的直管段和连接两个直管段的弯管段组成，U形燃油通道方向与火焰筒进口方向先相同后相反，呈回流状，共有6～12个U形燃油通道绕火焰筒轴线均匀分布。
5.根据权利要求1所述的一种预蒸发式火焰筒，其特征在于：所述燃油喷射孔直径为火焰筒厚度的1/3～1/2，且每个燃油喷射孔匹配一个U形燃油通道，所述主燃孔直径为燃油喷射孔直径的3～5倍，且主燃孔沿火焰筒轴线共有2～8排，每排共有8～16个绕火焰筒轴线均匀分布，所述掺混孔直径为燃油喷射孔直径的4～6倍，且掺混孔沿火焰筒轴线共有2～6排，每排共有8～14个绕火焰筒轴线均匀分布。
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