CN208566749U - 一种火焰筒外壁结构 - Google Patents

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朱涛
齐兵
张善军
金戈
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Abstract

本实用新型涉及燃气轮机燃烧室设计领域，特别涉及一种火焰筒外壁结构。该外壁结构包括螺旋肋，沿轴向固定设置在火焰筒外壁上，且螺旋肋之间形成螺旋通道。作为冷却的空气通过螺旋通道时，流动方向发生改变，流动速度加速，强化了冷却空气与火焰筒外壁的换热效果，此外，冷却空气沿螺旋通道螺旋式流动增加冷却气的流动行程短，使冷却空气的停留时间增加，对冷却空气的热沉性质进行了充分利用，从而进一步强化了冷却空气与火焰筒外壁的换热效果，更有利于降低火焰筒外壁壁温，增强冷却空气对燃烧室的冷却效果。

Description

一种火焰筒外壁结构
技术领域
本实用新型涉及燃气轮机燃烧室设计领域，特别涉及一种火焰筒外壁结构。
背景技术
当前，燃气轮机寿命是燃气轮机行业的关键标准，其中，燃烧室作为燃气轮机中的热端部件，其寿命对整机寿命有着重要影响，因此，燃烧室的冷却设计也成为燃气轮机燃烧室设计领域的关键技术。
干低排放燃烧室中采用贫油预混燃烧，绝大多数空气用于和燃料预混，致使冷却空气量紧张，增加了冷却设计的难度。目前，对于干低排放燃烧室的冷却设计多采用高效的壁面冷却手段，在燃烧室在火焰筒外壁设置肋板，以增强冷却空气对燃烧室的冷却效果，但现有的肋板冷却方式，其肋板在火焰筒外壁沿圆周同轴平行设置，冷却气的流动行程短，不能充分地利用冷却空气的热沉性质。
发明内容
本实用新型的目的是提供了一种火焰筒外壁结构，通过对火焰筒的外壁的设计充分利用了冷却空气的热沉性质，增强冷却空气对燃烧室的冷却效果。
本实用新型的技术方案是：一种火焰筒外壁结构，包括：
螺旋肋，沿轴向固定设置在火焰筒外壁上，螺旋肋之间形成螺旋通道。
优选地，螺旋通道宽高比为1:1。
优选地，螺旋肋与火焰筒轴线夹角位于30度～70度以内。
优选地，螺旋肋个数不小于5。
优选地，螺旋肋间的火焰筒壁上均匀开设有冷却孔，用以将空气引入火焰筒内侧，且使引入的空气在火焰筒内壁形成气膜。
优选地，螺旋肋间的火焰筒壁上均匀开设有主燃孔，用以将空气引入火焰筒内侧以控制火焰筒内火焰的位置，且螺旋肋个数是上述主燃孔个数的整数倍。
优选地，螺旋肋焊接在所述火焰筒外壁。
本实用新型的优点在于，提供了一种火焰筒外壁结构，该火焰筒外壁上固定设置有螺旋肋，螺旋肋之间形成螺旋通道，使作为冷却的空气通过螺旋通道时，流动方向发生改变，流动速度加速，强化了冷却空气与火焰筒外壁的换热效果，此外，冷却空气沿螺旋通道螺旋式流动增加冷却气的流动行程短，使冷却空气的停留时间增加，对冷却空气的热沉性质进行了充分利用，从而进一步强化了冷却空气与火焰筒外壁的换热效果，更有利于降低火焰筒外壁壁温，增强冷却空气对燃烧室的冷却效果。
附图说明
图1是本实用新型火焰筒外壁结构的示意图。
图2是具有本实用新型外壁结构的火焰筒在燃气轮机燃烧室中的工作示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
下面结合附图1-2对本实用新型做进一步详细说明。
本实用新型提供了一种火焰筒外壁结构，包括：
螺旋肋19，沿轴向固定设置在火焰筒外壁14上，螺旋肋19之间形成螺旋通道20。
具有本实用新型外壁结构的火焰筒在燃气轮机燃烧室中的工作原理如图2所示。燃气轮机燃烧室10中包括火焰筒11与衬套12，两者之间形成二次空气流道13；火焰筒11内部分区燃烧，包括环形区15与中心区16。高压空气从压气机流出后进入燃烧室10，其中部分空气作为冷却空气流经螺旋通道20与火焰筒外壁14进行换热，该部分空气在流经螺旋通道20时，其流动方向发生改变，流动速度加速，是使得冷却空气与火焰筒外壁14的换热效果加强，此外，冷却空气沿螺旋通道20螺旋式流动增加冷却气的流动行程短，使冷却空气的停留时间增加，对冷却空气的热沉性质进行了充分利用，从而进一步强化了冷却空气与火焰筒外壁14的换热效果，更有利于降低火焰筒外壁14壁温，增强冷却空气对燃烧室的冷却效果。
进一步地，螺旋通道20内均匀设置冷却孔17和主燃孔18，使沿螺旋通道20运动的冷却空气部分通过冷却孔17进入环形区15，在火焰筒外壁14内侧形成气膜，对火焰筒外壁14进行冷却；部分通过主燃孔18进入环形区15，用于控制环形区15内火焰位置；剩余空气从上游注入环形区15，充当环形区15的燃烧空气。冷却孔17配合螺旋肋19的火焰筒外壁设计结构可以取消火焰筒11内壁的气膜舌片，降低燃烧室10加工难度。
进一步地，螺旋肋19个数不小于5个，典型地，螺旋肋19个数是主燃孔18个数的整数倍，螺旋肋19之间形成的螺旋通道20宽高比为1:1,螺旋肋19与火焰筒外壁14的中心轴线所成角度为30度到70度，以保证合理的空气流动。
进一步地，螺旋肋19焊接在火焰筒外壁14上，保证螺旋肋与火焰筒外壁的可靠固定。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种火焰筒外壁结构，其特征在于，包括：
螺旋肋，沿轴向固定设置在火焰筒外壁上，所述螺旋肋之间形成螺旋通道；
所述螺旋通道宽高比为1:1；
所述螺旋肋与火焰筒轴线夹角位于30度～70度之间。
2.根据权利要求1所述的火焰筒外壁结构，其特征在于，所述螺旋肋个数不小于5。
3.根据权利要求2所述的火焰筒外壁结构，其特征在于，所述螺旋肋间的火焰筒壁上均匀开设有冷却孔，用以将空气引入所述火焰筒内侧在所述火焰筒内壁形成气膜。
4.根据权利要求2所述的火焰筒外壁结构，其特征在于，所述螺旋肋间的火焰筒壁上开设有主燃孔，用以将冷却空气引入所述火焰筒内侧以控制所述火焰筒内火焰的位置。
5.根据权利要求4所述的火焰筒外壁结构，其特征在于，所述螺旋肋个数是所述主燃孔个数的整数倍。
6.根据权利要求1-5任一所述的火焰筒外壁结构，其特征在于，螺旋肋焊接在所述火焰筒外壁。
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