帶有雙火焰筒及穩焰器的燃氣輪機燃燒室的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及燃氣輪機領域，具體而言，涉及一種地面燃機的帶有雙火焰筒及穩焰器的燃氣輪機燃燒室。
【背景技術】
[0002]燃氣輪機是現代工業成果的結晶，燃燒室是燃氣輪機的重要部件，燃燒室的主要功能是使燃料的化學能轉化為熱能。燃燒室在燃料燃燒的過程中，常會產生一些問題，燃燒室火焰筒是用來控制燃油和空氣燃燒，控制空氣流量分配，組織燃燒及冷卻空氣膜的腔體。
[0003]圖1是現有的一般干式低氮氧化物排放燃燒室的結構示意圖，燃燒筒設于燃燒室內，燃燒筒的進氣端設有端板，端板上固定有值班旋流器和圍繞值班旋流器的8個主旋流器。旋流器由旋流筒5、6和葉片2、7組成，葉片2、7圍繞中部的中心孔設置。主燃級噴管從主旋流器葉片中部的中心孔穿入主旋流筒中，值班級噴管3從值班旋流器葉片中部的中心孔穿入值班旋流筒中。主旋流筒尾部收斂，值班旋流筒尾部擴張。
[0004]為了加強混合度以及防止回火，主旋流筒尾部設計了收斂段，以便加速未燃氣流。但是燃燒室在低負荷運行時，在主旋流筒收斂段出口較高氣流速度沒變的情況下，減少主燃燒區的燃料流量，會使得主燃燒區的著火條件變差，燃燒效率降低。由于主旋流筒出口氣流量較大，且速度較高，這樣會對值班燃燒區產生較大的沖擊，不利于值班燃燒區的火焰穩定，而且值班燃燒區、主燃燒區的燃燒量不能單獨控制。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題是提供一種帶有雙火焰筒及穩焰器的地面燃機燃燒室，該結構使得值班燃燒區與主燃燒區分開進行燃燒，大大提高了火焰的穩定性，降低了燃燒室的振蕩，也可以實現對值班級、主燃級燃燒量的單獨控制。同時，主燃燒區的火焰穩定器使得主燃級在較高氣流速度的情況下能夠高效、穩定的燃燒。
[0006]本發明通過如下技術手段解決上述技術問題:雙火焰筒結構，其特征在于，火焰筒由內部值班燃燒區的火焰筒以及外部包圍環形主燃燒區域的火焰筒，內部火焰筒軸向起始端與值班級擴壓器的末端相連，且其直徑與擴壓器出口直徑相等，軸向長度150?200mm。夕卜部火焰筒位于主旋流筒外側，起始端距離主旋流器140?160mm，長度360?400mm。
[0007]作為本發明的改進:帶有雙火焰筒及穩焰器的地面燃機燃燒室，其特征在于，所述外燃燒筒與內燃燒筒的環形區域內部還設置有月牙狀的火焰穩定器，所述火焰穩定器通過其徑向月牙狀支柱或連接環固定在所述旋流器的下游，所述徑向支柱的數量與所述主旋流器的數量對應。
[0008]所述主燃燒區火焰穩定器，其特征在于，火焰穩定器距離值班擴壓器末端的軸向距離為30mm?50mm。環形月牙狀結構穩焰器的開口朝向下游，且其中心線的直徑等于內、夕卜火焰筒直徑的平均值；與之相連的徑向的月牙狀穩焰器分別位于旋流器的正下方，且在周向上均勻分布。
[0009]采用本發明可以取得以下有益效果:
[0010]1)大小火焰筒的配合設計，使得燃燒室在低負荷運行時，可以單獨調節主燃燒區和值班燃燒區的燃燒量，減少了主、副(值班級)級氣流以及火焰的相互干擾，大大提高了燃燒室火焰的穩定燃燒。本發明的內火焰筒與火焰穩定器相連，其阻隔了值班火焰與主燃燒火焰，而且阻斷了聲波的傳播，有效的減少燃燒室的振蕩。
[0011 ] 2)由于火焰穩定器本身的結構特點，即使在旋流器下游高速氣流的沖擊下，燃氣也能在火焰穩定器上穩定燃燒，從而使燃氣能在燃燒筒頭部燃燒，縮短燃氣著火點離旋流器的距離，有利于充分的利用燃燒筒的內部空間，降低燃氣在燃燒筒內的停留時間，達到減少污染物的排放量的目的。本發明穩焰器的設計，使得燃氣能充分的反應，極大的提高了燃燒室的燃燒效率。
【附圖說明】
[0012]圖1:現有的一般干式低氮氧化物排放燃燒室；
[0013]圖2:本發明燃燒室三維剖視圖；
[0014]圖3:本發明燃燒室沿軸橫向后視圖；
[0015]圖4:本發明燃燒室所用火焰穩定器的橫截面圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細描述:
[0017]如圖2、圖3所示，本實施例的帶有雙火焰筒及穩焰器的地面燃機燃燒室包括內火焰筒4和外火焰筒10以及與之相連的火焰穩定器，火焰穩定器由中心環9、八個徑向支柱8(徑向支柱的數量與燃燒筒內主旋流器的數量對應)組成。
[0018]如圖2所示，內火焰筒4與值班旋流筒擴張段6出口相連，直徑相等，同時與火焰穩定器的徑向支柱8相連接，內火焰筒軸向長度150?200mm。外火焰筒10包括四段直徑漸增的環形段，每段長度為90?100mm，其外壁與機匣11采取鉚釘連接，其前段內壁與火焰穩定器的徑向支柱8相連接。該結構可以單獨調節主燃燒區和值班燃燒區的燃燒量，減少了主、副(值班級)級氣流以及火焰的相互干擾，大大提高了燃燒室燃燒的穩定性，減少了燃燒室的振蕩。
[0019]地面燃機燃燒室包括若干個燃燒器，燃燒器沿機組圓周方向均勻布置，斜插入燃燒室外殼里燃燒室外殼與燃燒室兼壓氣機缸連接成一整體。燃燒器由燃料噴管組包括主燃級噴管和值班級噴管、燃燒筒、過渡段和旁路閥及附件組成。
[0020]火焰穩定器8、9的橫截面如圖4所示，為月牙狀，月牙的開口方向朝向下游;火焰穩定器8、9的軸向位置如圖2所示，距離值班擴壓器6末端的軸向距離為30mm?50mm，其周向位置如圖3所示，火焰穩定器中的環形穩焰器9的直徑等于內火焰筒與外火焰筒直徑的平均值。八個徑向支柱8位于主旋流器2的正下游。該結構使燃氣能在燃燒筒頭部燃燒，有利于充分的利用燃燒筒的內部空間，同時極大的提高了低負荷運行時的燃燒效率。
【主權項】
1.帶有雙火焰筒及穩焰器的燃氣輪機燃燒室，其特征在于，所述雙火焰筒包括內部副燃級的火焰筒以及外部包圍環形主燃區域的火焰筒;所述穩焰器由一個環形月牙狀結構及與之相連的8個沿徑向與內、外火焰筒相連的月牙狀結構組成。2.根據權利要求1所述的帶有雙火焰筒及穩焰器的燃氣輪機燃燒室，其特征在于，所述燃燒室包括燃燒筒，所述燃燒筒的進氣端設有值班旋流器和圍繞所述值班旋流器的若干個主旋流器，其特征在于，所述外燃燒筒與內燃燒筒的環形區域內部還設置有所述火焰穩定器，所述火焰穩定器通過其徑向支柱或連接環固定在所述旋流器的下游，所述徑向支柱的數量與所述主旋流器的數量對應，每個所述主旋流器中心與每個徑向支柱相對。3.根據權利要求2所述的帶有雙火焰筒及穩焰器的燃氣輪機燃燒室，其特征在于，雙火焰筒結構的內部火焰筒軸向起始端與值班級擴壓器的末端相連，且其直徑與擴壓器出口直徑相等，軸向長度150?200_。外部火焰筒位于主燃級旋流筒外側，與外機匣相連接。4.根據權利要求1、2所述的帶有雙火焰筒及穩焰器的燃氣輪機燃燒室，其特征在于，穩焰器距離值班級擴壓器末端的軸向距離為30mm?50mm。環形月牙狀結構穩焰器的中心線的直徑等于內、外火焰筒直徑的平均值，與之相連的8個徑向的月牙狀穩焰器位于8個旋流器的正下方，且在周向上均勻分布。
【專利摘要】本發明所提供的一種帶有雙火焰筒及穩焰器的燃氣輪機燃燒室，包括內部值班燃燒區的小火焰筒和外部的主燃燒區的大火焰筒，穩焰器被設置在內火焰筒和外火焰筒之間的頭部區域。雙火焰筒的設計可以減少主、副(值班級)燃燒區氣流以及火焰的干擾，極大提高燃燒室燃燒的穩定性以及減少燃燒室的振蕩，同時也可實現對燃燒室的主、副級燃料燃燒量的單獨控制。主燃燒區的火焰穩定器使得主燃級在較高氣流速度的情況下能夠高效、穩定的燃燒。
【IPC分類】F23R3/18, F23R3/52, F23R3/44
【公開號】CN105465831
【申請號】CN201610016225
【發明人】張群, 邢力, 楊省喆, 汪玉明, 閆東博, 黎超超, 李逸飛
【申請人】西北工業大學
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2016年1月12日