CN110939511A - 一种微型燃气轮机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及显示设备技术领域，公开了一种微型燃气轮机，该微型燃气轮机，包括压气机、燃烧室和涡轮；其中，燃烧室包括：用于将燃气与空气混合形成混合气的燃气预混部分；与燃气预混部分连通、用于接收由燃气预混部分混合好的混合气并将混合气燃烧的火焰筒，火焰筒朝向燃气预混部分一侧的侧壁上形成有多个通气孔；活动安装于火焰筒、用于控制通气孔打开或关闭的控制组件。该微型燃气轮机通过在火焰筒上设置通气孔和控制组件来减弱燃烧震荡，操作简单、效果显著、成本低且不会使整机质量大幅增加。

Description

一种微型燃气轮机

技术领域

本发明涉及显示设备技术领域，特别涉及一种微型燃气轮机。

背景技术

微型燃气轮机因具有结构紧凑、重量轻，维护费用低等特点而广泛用于分布式发电领域，微型燃气轮机具有压气机、燃烧室和涡轮三大部件，其中燃烧室整体性能的好坏直接影响微型燃气轮机的总体性能。

目前政府部门对燃烧产生的污染物排放(主要是NOx)的要求越来越严格，为降低燃烧室污染物排放量，世界上主流的设计概念是预混燃烧，且燃烧温度控制在1600K-1900K，但是这种燃烧情况下很容易发生燃烧震荡。燃烧振荡是由于燃烧不稳定引起的压力脉动，燃烧放热与燃烧室的火焰筒内压力脉动的相对频率在-90度到90度时，燃烧放热的能量会促进压力脉动，当压力脉动足够大时就会引发机械震动破坏燃烧室及其附加设备。目前世界上控制燃烧振荡主要有主动控制方法和被动控制方法。主动控制方法一般是监控燃烧室内的压力，然后根据压力来调节燃料量，改变燃烧室内燃烧放热，进而控制燃烧振荡。被动控制目前世界上在用的是在燃烧室上安装减震管，来吸收燃烧振荡产生的声能量，进而控制燃烧振荡。这两种在用的方法都需要在燃烧室上安装其他设备，成本增加，设备也更为笨重。

发明内容

本发明提供了一种微型燃气轮机，上述微型燃气轮机通过在火焰筒上设置通气孔和控制组件来控制燃烧震荡，操作简单、效果显著、成本低且不会使整机质量大幅增加。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

本发明设计了一种微型燃气轮机，包括压气机、燃烧室和涡轮；其中，所述燃烧室包括：

用于将燃气与空气混合形成混合气的燃气预混部分；

与所述燃气预混部分连通、用于接收由燃气预混部分混合好的混合气并将混合气燃烧的火焰筒，所述火焰筒朝向所述燃气预混部分一侧的侧壁上形成有多个通气孔；

活动安装于所述火焰筒、用于控制所述通气孔打开或关闭的控制组件。

上述微型燃气轮机包括压气机、燃烧室和涡轮；其中，燃烧室包括燃气预混部分、火焰筒和控制组件，燃气预混部分用于将进入燃气预混部分内部的燃气与空气混合形成混合气；燃气预混部分与火焰筒连通，混合完成的混合气由燃气预混部分进入火焰筒后在火焰筒内进行燃烧，火焰筒朝向燃气预混部分一侧的侧壁上形成有多个通气孔，控制组件活动安装于火焰筒，通过控制组件可以控制通气孔打开或关闭；上述微型燃气轮机的燃烧室在工作过程中，首先按照需求将燃气与空气分别通入燃气预混部分内部，在燃气预混部分内部，燃气与空气充分混合形成混合气，然后混合气通入与燃气预混部分连通的火焰筒内部，混合气在火焰筒内部燃烧时，燃烧放热与火焰筒内压力脉动的相对频率在-90度到90度时，燃烧放热的能量会促进压力脉动，此时可通过控制组件作用使得通气孔处于打开状态，通气孔可以吸收耗散部分火焰筒内的压力振荡产生的声能量，从而削弱热声耦合产生的压力振荡，使得燃烧趋于稳定，从而防止由于压力脉动引起的机械振动对微型燃气轮机造成影响，特别是对燃烧室造成破坏，在燃烧室内的压力震荡减弱后可根据需要关闭通气孔，本发明提供的在火焰筒上设置通气孔并通过控制组件控制通气孔的状态的设计，操作简单、效果显著、成本低且不会使整机质量大幅增加。

优选地，所述控制组件包括盖板，所述盖板绕所述火焰筒的中心轴可旋转地安装于所述火焰筒，所述盖板上形成有多个贯穿所述盖板厚度方向的过孔，当所述盖板位于第一工位时，所述过孔在所述火焰筒朝向所述盖板一侧的侧壁上的正投影覆盖所述通气孔以使所述通气孔处于打开状态；当所述盖板位于第二工位时，所述过孔在所述火焰筒朝向所述盖板一侧的侧壁上的正投影与所述通气孔无交叠以使所述通气孔处于关闭状态。

优选地，所述火焰筒朝向所述燃气预混部分的一端设有开口，所述开口的边沿处形成有向所述燃气预混部分一侧凸出的凸出部，所述盖板套设于所述凸出部的外侧。

优选地，所述火焰筒朝向所述燃气预混部分一侧的侧壁上形成有沿中心线与所述火焰筒中心线重合的圆形轨迹间隔分布的多组通气孔，每组通气孔包括多个沿所述火焰筒朝向燃气预混部分一侧侧壁的径向排列的通气孔。

优选地，所述盖板为圆环状，所述盖板上设有沿中心线与所述盖板中心线重合的圆形轨迹间隔分布的多个过孔，每个所述过孔与每组通气孔相对应，或者，所述盖板上设有与每个所述通气孔一一对应的过孔。

优选地，所述通气孔为圆形。

优选地，所述通气孔的直径为0.8mm至2mm。

优选地，所述燃气预混部分包括径向旋流器、值班级燃气管、主级燃气管、主级燃气腔、主级燃气喷管和预混通道。

优选地，由全部所述通气孔进入所述火焰筒内的空气量小于由所述径向旋流器进入所述火焰筒内的空气量的百分之十。

优选地，所述火焰筒还包括设置于所述火焰筒侧壁上且贯穿所述火焰筒侧壁的掺混孔。

附图说明

图1为本发明提供的一种微型燃气轮机的燃烧室的结构示意图；

图2为本发明提供的一种微型燃气轮机中的火焰筒中的盖板位于第一工位时的结构示意图；

图3为本发明提供的一种微型燃气轮机中的火焰筒中的盖板位于第二工位时的结构示意图。

图标：

1-燃气预混部分；2-火焰筒；3-通气孔；4-控制组件；5-过孔；6-凸出部；7-径向旋流器；8-值班级燃气管；9-主级燃气管；10-主级燃气腔；11-主级燃气喷管；12-预混通道；13-掺混孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1、图2和图3，本发明提供一种微型燃气轮机，包括压气机、燃烧室和涡轮；其中，燃烧室包括：

用于将燃气与空气混合形成混合气的燃气预混部分1；

与燃气预混部分1连通、用于接收由燃气预混部分1混合好的混合气并将混合气燃烧的火焰筒2，火焰筒2朝向燃气预混部分1一侧的侧壁上形成有多个通气孔3；

活动安装于火焰筒2、用于控制通气孔3打开或关闭的控制组件4。

上述微型燃气轮机包括压气机、燃烧室和涡轮；其中，燃烧室包括燃气预混部分1、火焰筒2和控制组件4，燃气预混部分1用于将进入燃气预混部分1内部的燃气与空气混合形成混合气；燃气预混部分1与火焰筒2连通，混合完成的混合气由燃气预混部分1进入火焰筒2后在火焰筒2内进行燃烧，火焰筒2朝向燃气预混部分1一侧的侧壁上形成有多个通气孔3，控制组件4活动安装于火焰筒2，通过控制组件4可以控制通气孔3打开或关闭；上述微型燃气轮机的燃烧室在工作过程中，首先按照需求将燃气与空气分别通入燃气预混部分1内部，在燃气预混部分1内部，燃气与空气充分混合形成混合气，然后混合气通入与燃气预混部分1连通的火焰筒2内部，混合气在火焰筒2内部燃烧时，燃烧放热与火焰筒2内压力脉动的相对频率在-90度到90度时，燃烧放热的能量会促进压力脉动，此时可通过控制组件4作用使得通气孔3处于打开状态，通气孔3可以吸收耗散部分火焰筒2内的压力振荡产生的声能量，从而削弱热声耦合产生的压力振荡，使得燃烧趋于稳定，从而防止由于压力脉动引起的机械振动对微型燃气轮机造成影响，特别是对燃烧室造成破坏，在燃烧室内的压力震荡减弱后可根据需要关闭通气孔3，本发明提供的在火焰筒2上设置通气孔3并通过控制组件4控制通气孔3的状态的设计，操作简单、效果显著、成本低且不会使整机质量大幅增加。

具体地，如图2和图3所示，控制组件4包括盖板，盖板绕火焰筒2的中心轴可旋转地安装于火焰筒2，盖板上形成有多个贯穿盖板厚度方向的过孔5，当盖板位于第一工位时，过孔5在火焰筒2朝向盖板一侧的侧壁上的正投影覆盖通气孔3以使通气孔3处于打开状态；当盖板位于第二工位时，过孔5在火焰筒2朝向盖板一侧的侧壁上的正投影与通气孔3无交叠以使通气孔3处于关闭状态。

控制组件4包括绕火焰筒2的中心轴可旋转地安装于火焰筒2的盖板，盖板上设有贯穿盖板厚度方向的过孔5，可通过旋转盖板使盖板处于使得通气孔3打开的第一工位或使得通气孔3关闭的第二工位，当盖板处于第一工位时，盖板上的过孔5与透气孔对准，使得过孔5与透气孔之间形成气流流通通道，以吸收耗散部分火焰筒2内的压力振荡产生的声能量，从而削弱热声耦合产生的压力振荡；当旋转盖板使盖板处于第二工位时，过孔5不与通气孔3正对以使通气孔3与过孔5之间的气流流通通道关闭，从而关闭通气孔3。在上述调节过程中仅需要旋转盖板，使盖板在第一工位与第二工位之间切换，调节方式简单。

具体地，如图1所示，火焰筒2朝向燃气预混部分1的一端设有开口，开口的边沿处形成有向燃气预混部分1一侧凸出的凸出部6，盖板套设于凸出部6的外侧。

凸出部6远离通气孔3的一端设置有与火焰筒2设置有通气孔3的侧壁平行且由开口中心指向远离中心方向延伸的拦截部，盖板设置于拦截部与火焰筒2设置有通气孔3的侧壁之间。

具体地，如图2所示，火焰筒2朝向燃气预混部分1一侧的侧壁上形成有沿中心线与火焰筒2中心线重合的圆形轨迹间隔分布的多组通气孔3，每组通气孔3包括多个沿火焰筒2朝向燃气预混部分1一侧侧壁的径向排列的通气孔3。

盖板上的每个过孔5对应多个通气孔3，可根据需要设定过孔5和通气孔3的数量已达到最优效果。

具体地，盖板为圆环状，盖板上设有沿中心线与盖板中心线重合的圆形轨迹间隔分布的多个过孔5，每个过孔5与每组通气孔3相对应，或者，盖板上设有与每个通气孔3一一对应的过孔5。

盖板上的每个过孔5对应一组或者一个通气孔3，可根据需要设定过孔5和通气孔3的数量已达到最优效果。过孔5的形状为圆形或其他形状，只需要满足当盖板位于第一工位时，过孔5在火焰筒2朝向盖板一侧的侧壁上的正投影覆盖通气孔3以使通气孔3处于打开状态即可。

具体地，如图2所示，通气孔3为圆形。

通气孔3优选为圆形，也可以采用其他的形状，在此不做限定。

具体地，当通气孔3的形状为圆形时，通气孔3的直径优选为0.8mm至2mm。

具体地，通气孔3的直径可选为0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.0mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm或者2mm，可根据具体的需求设置不同直径的圆形的通气孔3。

具体地，如图1所示，燃气预混部分1包括径向旋流器7、值班级燃气管8、主级燃气管9、主级燃气腔10、主级燃气喷管11和预混通道12。

工作过程中，空气从径向旋流器7进入燃气预混部分1、燃气从值班级燃气管8和主级燃气管9进入燃气预混部分1，进入燃气预混部分1内的空气与燃气混合形成混合气，然后从预混通道12流入火焰筒2，混合气在火焰筒2内进行燃烧。

具体地，由全部通气孔3进入火焰筒2内的空气量小于由径向旋流器7进入火焰筒2内的空气量的百分之十。

可通过调节通气孔3的直径或者调节控制组件4的状态以调节过孔5在火焰筒2朝向盖板一侧的侧壁上的正投影与通气孔3的交叠面积来调节由通气孔3进入火焰筒2内的空气量，使得由全部通气孔3进入火焰筒2内的空气量小于由径向旋流器7进入火焰筒2内的空气量的百分之十。

具体地，如图1、图2和图3所示，火焰筒2还包括设置于火焰筒2侧壁上且贯穿火焰筒2侧壁的掺混孔13。

外界空气可由掺混孔13进入火焰筒2内部，混合气在火焰筒2内燃烧生成的高温烟气与从掺混孔13进入的空气混合后从燃烧室出口流出。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种微型燃气轮机，其特征在于，包括压气机、燃烧室和涡轮；其中，所述燃烧室包括：

用于将燃气与空气混合形成混合气的燃气预混部分；

与所述燃气预混部分连通、用于接收由燃气预混部分混合好的混合气并将混合气燃烧的火焰筒，所述火焰筒朝向所述燃气预混部分一侧的侧壁上形成有多个通气孔；

活动安装于所述火焰筒、用于控制所述通气孔打开或关闭的控制组件。

2.根据权利要求1所述的微型燃气轮机，其特征在于，所述控制组件包括盖板，所述盖板绕所述火焰筒的中心轴可旋转地安装于所述火焰筒，所述盖板上形成有多个贯穿所述盖板厚度方向的过孔，当所述盖板位于第一工位时，所述过孔在所述火焰筒朝向所述盖板一侧的侧壁上的正投影覆盖所述通气孔以使所述通气孔处于打开状态；当所述盖板位于第二工位时，所述过孔在所述火焰筒朝向所述盖板一侧的侧壁上的正投影与所述通气孔无交叠以使所述通气孔处于关闭状态。

3.根据权利要求2所述的微型燃气轮机，其特征在于，所述火焰筒朝向所述燃气预混部分的一端设有开口，所述开口的边沿处形成有向所述燃气预混部分一侧凸出的凸出部，所述盖板套设于所述凸出部的外侧。

4.根据权利要求2所述的微型燃气轮机，其特征在于，所述火焰筒朝向所述燃气预混部分一侧的侧壁上形成有沿中心线与所述火焰筒中心线重合的圆形轨迹间隔分布的多组通气孔，每组通气孔包括多个沿所述火焰筒朝向燃气预混部分一侧侧壁的径向排列的通气孔。

5.根据权利要求4所述的微型燃气轮机，其特征在于，所述盖板为圆环状，所述盖板上设有沿中心线与所述盖板中心线重合的圆形轨迹间隔分布的多个过孔，每个所述过孔与每组通气孔相对应，或者，所述盖板上设有与每个所述通气孔一一对应的过孔。

6.根据权利要求1所述的微型燃气轮机，其特征在于，所述通气孔为圆形。

7.根据权利要求6所述的微型燃气轮机，其特征在于，所述通气孔的直径为0.8mm至2mm。

8.根据权利要求1所述的微型燃气轮机，其特征在于，所述燃气预混部分包括径向旋流器、值班级燃气管、主级燃气管、主级燃气腔、主级燃气喷管和预混通道。

9.根据权利要求8所述的微型燃气轮机，其特征在于，由全部所述通气孔进入所述火焰筒内的空气量小于由所述径向旋流器进入所述火焰筒内的空气量的百分之十。

10.根据权利要求1所述的微型燃气轮机，其特征在于，所述火焰筒还包括设置于所述火焰筒侧壁上且贯穿所述火焰筒侧壁的掺混孔。

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