CN204830036U - 一种燃气加热器的燃气室结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种燃气加热器的燃气室结构，所述燃气室包括火焰筒，所述火焰筒的外部设置有导流衬套，所述导流衬套与所述火焰筒之间形成环形回流空气通道；多条隔板沿周固定在所述导流衬套的内壁上；以及所述火焰筒壁面由多段气膜冷却壁连接而成，所述气膜冷却壁上设有气膜冷却孔，所述气膜冷却壁的内侧连接有外侧气膜环，所述外侧气膜环的内侧连接有内侧气膜环。利用环形回流空气通道内设置多个隔板，以及通过设置双层气膜环并在其上设置冷却孔，降低了火焰筒局部的温度，进一步减小热应力。

Description

一种燃气加热器的燃气室结构

技术领域

本实用新型涉及燃气加热器技术领域，尤其涉及一种燃气加热器的燃气室结构。

背景技术

燃气轮机包括压气机、燃烧室和透平三大部件。其中燃气轮机的最高温度区存在于燃烧室，燃烧室作为连接压气机和透平的燃气燃烧部件，将化学能转化为热能，将热空气通过透平做工。在燃烧室前端装有燃料喷嘴，喷嘴喷出的燃料与进入空气在燃烧室内燃烧，燃烧温度可达2000摄氏度以上，压力可达20个大气压。燃烧室外缸在高温下很难承受这样的高压。为降低燃烧室缸壁的温度，以保证其强度，通常在燃烧室内设火焰筒，减少外缸受热，使其主要承压。

火焰筒一般采用耐高温合金制成，目前的火焰筒技术材料正常工作稳定都在1000摄氏度以下，因此必须对火焰筒进行冷却，且冷却结构的合理性对火焰筒的工作寿命影响很大。目前用于燃气轮机燃烧室火焰筒的基本冷却方式主要有气膜冷却、发散冷却、冲击发散组合冷却、层板冷却等，基本原理大多是将一部分冷气从燃烧室回流空气通道引入至火焰筒内，在火焰筒内壁形成气膜，一方面冷气火焰筒壁，另一方面隔离热燃气。

但是由于火焰筒长期在高温下工作，面临着蠕变、氧化的问题，因此传统冷却结构冷却性能有限，如何提高火焰筒的冷却性能，成为亟待解决的问题之一。

实用新型内容

鉴于上述问题，本申请记载了一种燃气加热器的燃气室结构，所述燃气室包括火焰筒，所述火焰筒的外部设置有导流衬套，所述导流衬套与所述火焰筒之间形成环形回流空气通道，通道式冷却结构设置在所述环形回流空气通道内，沿所述火焰筒轴向设置多条隔板以及前端盖板和后端盖板；多条隔板沿周固定在所述导流衬套的内壁上，将环形回流空气通道分隔成多个轴向冷却通道；所述前端盖板固定在环形回流空气通道入口处的所述导流衬套内壁上，所述后端盖板固定在环形回流空气通道的出口处的导流衬套内壁上；以及

所述火焰筒壁面由多段气膜冷却壁连接而成，所述气膜冷却壁上设有气膜冷却孔，所述气膜冷却壁的内侧连接有外侧气膜环，所述外侧气膜环的内侧连接有内侧气膜环，所述气膜冷却壁与所述外侧气膜环、所述外侧气膜环与所述内侧气膜环之间均留有空隙；所述外侧气膜环的后端与所述气膜冷却壁连接，在所述外侧气膜环上且位于所述气膜冷却孔的后侧，设有外环冷却孔；所述内侧气膜环的前端与所述外侧气膜环的前端连接，在所述内侧气膜环上且位于所述外环冷却孔的前端，设有内环冷却孔。

较佳的，所述前端盖板和所述后端盖板上分别设置有多个限流孔。

较佳的，所述外侧气膜环与所述内侧气膜环均与所述火焰筒壁面所在的圆周相切。

较佳的，所述外环冷却孔的中心线与所述外侧气膜环的夹角为第一流向夹角，所述第一流向夹角的范围为30～60度。

较佳的，所述内环冷却孔的中心线与所述内侧气膜环的夹角为第二流向夹角，所述第二流向夹角的范围为30～60度。

较佳的，所述隔板在所述导流衬套上沿周均匀布置，且相邻的两个隔板之间的垂直距离至少在25mm～100mm之间。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：利用环形回流空气通道内设置多个隔板，使得环形回流空气通道分隔成多个轴向冷却通道，从而使得回流空气能够在多个轴向冷却通道内流动，降低了空气的切向速度，改善了流动状况，提高了空气进入火焰筒的均匀性；通过设置双层气膜环并在其上设置冷却孔，有效的增强了气膜环和火焰筒内壁的冷却效率，降低了火焰筒局部的温度，进一步减小热应力。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本实用新型的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本实用新型范围的限制。

图1为本实用新型一种燃气加热器的燃气室结构中火焰筒双层气膜冷却结构的结构示意图一；

图2为图1中A的局部放大示意图；

图3为本实用新型一种燃气加热器的燃气室结构的结构示意图；

图4为图3中A-A的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型一种燃气加热器的燃气室结构进行详细说明。

本实用新型提出一种燃气加热器的燃烧室结构，该燃烧室包括火焰筒2，所述火焰筒2的外部设置有导流衬套1，所述导流衬套1与所述火焰筒2之间形成环形回流空气通道5。

如图1和图2所示，所述火焰筒2包括火焰筒壁面11，所述火焰筒壁面11由多个气膜冷却壁12连接而成构成一圆环形结构，每段气膜冷却壁12的内侧连接有外侧气膜环14，且每段气膜冷却壁12对应外侧气膜环14的部分设置有气膜冷却孔13，所述外侧气膜环14上设有外环冷却孔15。所述外侧气膜环14内侧连接有内侧气膜环16，所述气膜冷却壁12、所述外侧气膜环14以及所述内侧气膜环16之间的非链接处均留有空隙。所述内侧气膜环16的前端设置有弯折段，该弯折段与所述外侧气膜环14的前端焊接连接，内侧气膜环16上设有内环冷却孔18，所述内环孔18位于所述外环冷却孔15的前侧。

结合图3和图4，冷却装置设置在所述环形回流空气通道5内，包括沿着火焰筒2轴向设置的多条隔板4以及前端盖板3a和后端盖板3b；隔板4固定在导流衬套1的内壁上，前端盖板3a固定在环形回流空气通道5入口处的导流衬套1的内壁上，后端盖板3b固定在环形回流空气通道5出口出的导流衬套1的内壁上，前端盖板3a和后端盖板3b上设置有多个限流孔6，回流空气会通过限流孔进入轴向冷却通道中。

利用环形回流空气通道内设置多个隔板4，使得环形回流空气通道分隔成多个轴向冷却通道，从而使得回流空气能够在多个轴向冷却通道内流动，降低了空气的切向速度，改善了流动状况，提高了空气进入火焰筒的均匀性。

所述外侧气膜环14与所述内侧气膜环16均与其所在圆周相切或者重合，所述外环冷却孔15与所述外侧气膜环14的内壁面之间有一夹角，即所述外环冷却孔15的中心线与火焰筒壁面11内侧气流的夹角，称为第一流向夹角α的范围为30～60度。所述内环冷却孔18与所述内侧气膜环16的内壁面之间也存在一个夹角，即所述内环冷却孔18的中心线与所述火焰筒壁面11的内侧气流的夹角，称为第二流向夹角γ，所述第二流向夹角γ的范围为30～60度。

通过设置双层气膜环并在其上设置冷却孔，有效的增强了气膜环和火焰筒内壁的冷却效率，降低了火焰筒局部的温度，进一步减小热应力。

对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本实用新型的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本实用新型的意图和范围内。

Claims (6)

1.一种燃气加热器的燃气室结构，所述燃气室包括火焰筒，所述火焰筒的外部设置有导流衬套，所述导流衬套与所述火焰筒之间形成环形回流空气通道，其特征在于，通道式冷却结构设置在所述环形回流空气通道内，沿所述火焰筒轴向设置多条隔板以及前端盖板和后端盖板；多条隔板沿周固定在所述导流衬套的内壁上，将环形回流空气通道分隔成多个轴向冷却通道；所述前端盖板固定在环形回流空气通道入口处的所述导流衬套内壁上，所述后端盖板固定在环形回流空气通道的出口处的导流衬套内壁上；以及

所述火焰筒壁面由多段气膜冷却壁连接而成，所述气膜冷却壁上设有气膜冷却孔，所述气膜冷却壁的内侧连接有外侧气膜环，所述外侧气膜环的内侧连接有内侧气膜环，所述气膜冷却壁与所述外侧气膜环、所述外侧气膜环与所述内侧气膜环之间均留有空隙；所述外侧气膜环的后端与所述气膜冷却壁连接，在所述外侧气膜环上且位于所述气膜冷却孔的后侧，设有外环冷却孔；所述内侧气膜环的前端与所述外侧气膜环的前端连接，在所述内侧气膜环上且位于所述外环冷却孔的前端，设有内环冷却孔。

2.根据权利要求1所述的燃气加热器的燃气室结构，其特征在与，所述前端盖板和所述后端盖板上分别设置有多个限流孔。

3.根据权利要求2所述的燃气加热器的燃气室结构，其特征在于，所述外侧气膜环与所述内侧气膜环均与所述火焰筒壁面所在的圆周相切。

4.根据权利要求3所述的燃气加热器的燃气室结构，其特征在于，所述外环冷却孔的中心线与所述外侧气膜环的夹角为第一流向夹角，所述第一流向夹角的范围为30～60度。

5.根据权利要求4所述的燃气加热器的燃气室结构，其特征在于，所述内环冷却孔的中心线与所述内侧气膜环的夹角为第二流向夹角，所述第二流向夹角的范围为30～60度。

6.根据权利要求2所述的燃气加热器的燃气室结构，其特征在于，所述隔板在所述导流衬套上沿周均匀布置，且相邻的两个隔板之间的垂直距离至少在25mm～100mm之间。