一種燃氣輪機燃燒室火焰筒的冷卻結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種燃氣輪機燃燒室火焰筒的冷卻結(jié)構(gòu)，屬于燃氣輪機【技術(shù)領(lǐng)域】。該冷卻結(jié)構(gòu)包括多個波浪形的強制冷卻板和多條穩(wěn)流板，多個波浪形的強制冷卻板沿火焰筒軸線方向間隔固定在導流襯套的內(nèi)壁面上；多條穩(wěn)流板沿圓周方向布置在導流襯套的內(nèi)壁面上。波浪形強制冷卻板延長了回流空氣在回流空氣通道內(nèi)的流動時間，增強了火焰筒壁面的換熱系數(shù)，可有效增強火焰筒近壁面處的換熱效率，有助于降低火焰筒溫度，提高火焰筒的可靠性和穩(wěn)定性。穩(wěn)流板隔離空氣的切向流動，可顯著降低火焰筒外圍空氣的周向不均勻度，有助于組織燃燒。
【專利說明】 一種燃氣輪機燃燒室火焰筒的冷卻結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種燃氣輪機燃燒室火焰筒的冷卻結(jié)構(gòu)，屬于燃氣輪機燃燒室的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

【背景技術(shù)】
[0002]燃氣輪機包括壓氣機，燃燒室，透平三大部件。其中，燃氣輪機的最高溫度區(qū)存在于燃燒室，燃燒室作為連接壓氣機和透平的燃氣燃燒部件，將化學能轉(zhuǎn)化為熱能，將熱空氣通入透平做功。在燃燒室前端裝有燃料噴嘴，噴嘴噴出的燃料與進入的空氣在燃燒室內(nèi)燃燒，燃燒溫度可達2000攝氏度以上，壓力可達20個大氣壓。燃燒室外缸在高溫下很難承受這樣的高壓。為降低燃燒室缸壁的溫度，以保證其強度，通常在燃燒室內(nèi)設(shè)火焰筒，減少外缸受熱，使其主要承壓。
[0003]火焰筒一般采用耐高溫合金制成，目前的火焰筒金屬材料正常工作溫度都在1000攝氏度以下，因此必須對火焰筒進行冷卻，且冷卻結(jié)構(gòu)的合理性對火焰筒的工作壽命影響很大。目前用于燃氣輪機火焰筒的基本冷卻方式主要有氣膜冷卻、發(fā)散冷卻、沖擊發(fā)散組合冷卻、層板冷卻等，基本原理大多是將一部分冷氣從燃燒室外環(huán)腔引入至火焰筒內(nèi)，在火焰筒內(nèi)壁形成氣膜，一方面冷卻火焰筒壁，另一方面隔離熱燃氣。
[0004]而現(xiàn)代先進干式低NOx排放(DLN)燃燒室，往往需要更多的空氣從火焰筒頭部進入燃燒室，參與組織燃燒，在進一步提升燃燒室溫升的同時，控制火焰溫度，從而提升燃機整體效率和降低NOx排放。為實現(xiàn)這一目的，高參數(shù)下的DLN燃燒室火焰筒上往往不開設(shè)主燃孔、摻混孔等孔徑較大的進氣孔，并且廣泛地采用如發(fā)散冷卻、沖擊冷卻或肋片冷卻等耗費冷卻氣少或者完全不耗費冷卻空氣的冷卻技術(shù)，從而提供更多的空氣用于組織燃燒。
[0005]一方面，火焰筒長期在高溫下工作面臨著蠕變、氧化問題，并且其在燃氣輪機的不斷啟停過程中承受著熱機械疲勞；另一方面，由于火焰筒內(nèi)燃燒場的不確定性、造成熱負荷的不均勻性，以及傳統(tǒng)冷卻結(jié)構(gòu)冷卻性能的限制，導致火焰筒壁面本身溫度分布不均，易造成較大熱應力。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的目的是提供一種燃氣輪機燃燒室火焰筒的冷卻結(jié)構(gòu)，使其進一步增強火焰筒外表面的換熱，改善火焰筒的冷卻效果，并改善進口空氣的流動狀態(tài)，有助于增強燃燒穩(wěn)定性。
[0007]本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0008]一種燃氣輪機燃燒室火焰筒的冷卻結(jié)構(gòu)，火焰筒與導流襯套之間形成環(huán)形回流空氣通道，其特征在于:冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)置在環(huán)形回流空氣通道內(nèi)，該結(jié)構(gòu)是由沿火焰筒軸向布置的多個波浪形的強制冷卻板，沿周向布置的穩(wěn)流板。
[0009]本實用新型的技術(shù)特征還在于:相鄰的兩個所述強制冷卻板的波浪在周向上錯列分布O
[0010]本實用新型的技術(shù)方案中，所述穩(wěn)流板的數(shù)量與波浪數(shù)量相同，沿周向均勻布置在導流襯套內(nèi)壁面上。
[0011]本實用新型的技術(shù)方案中，相鄰的兩個所述強制冷卻板的距離為120mm?200mm之間，所述強制冷卻板為波浪形，波峰的距離控制在50mm?150mm之間。
[0012]本實用新型具有以下優(yōu)點及突出性的技術(shù)效果:①由于導流襯套包含強制冷卻板，回流空氣在經(jīng)過各板時會被迫貼近火焰筒，并有明顯的加速效果，從而顯著提高火焰筒表面的換熱系數(shù)，改善火焰筒的冷卻效果；?由于導流襯套設(shè)置有穩(wěn)流板，可以限制回流空氣的切向速度，提高進入火焰筒的空氣的均勻度，有助于組織燃燒。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為包含導流襯套和火焰筒的本實用新型實施例的剖視圖。
[0014]圖2為圖1的A-A剖視圖。
[0015]圖3為包含導流襯套和火焰筒的本實用新型實施例的三維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中，1-導流襯套；2_火焰筒；3_強制冷卻板；4_穩(wěn)流板；5_環(huán)形回流空氣通道。

【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本實用新型的結(jié)構(gòu)和【具體實施方式】作進一步詳細描述。
[0018]如圖1所示，所述火焰筒2的外部設(shè)置有導流襯套1，在火焰筒2與導流襯套I之間形成環(huán)形回流空氣通道5，冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)置在環(huán)形回流空氣通道5內(nèi)；該冷卻結(jié)構(gòu)包括多個強制冷卻板3和多條穩(wěn)流板4，所述的多個強制冷卻板3沿沿火焰筒軸線方向間隔固定在導流襯套的內(nèi)壁面上；所述的多條穩(wěn)流板4沿圓周方向布置在導流襯套I的內(nèi)壁面上，最好沿圓周方向均勻布置，相鄰的兩個所述強制冷卻板3的距離優(yōu)選為120mm?200mm之間。強制冷卻板3可迫使回流空氣在環(huán)形區(qū)域內(nèi)貼近火焰筒2流動。穩(wěn)流板隔離空氣的切向流動，對環(huán)形空間內(nèi)的回流空氣起到一定的隔離作用，可顯著降低火焰筒外圍空氣的周向不均勻度，有助于組織燃燒。
[0019]參見圖2和圖3，強制冷卻板3呈波浪形，兩個波峰之間的距離應控制在50mm?150mm之間為宜，相鄰的兩個強制冷卻板3在周向上錯列分布，且穩(wěn)流板的數(shù)量應與波浪形的強制冷卻板的波浪數(shù)量相同。波浪形的強制冷卻板延長了回流空氣在回流空氣通道內(nèi)的流動時間，增強了火焰筒壁面的換熱系數(shù)，可有效增強火焰筒近壁面處的換熱效率，有助于降低火焰筒溫度，提高火焰筒的可靠性和穩(wěn)定性。
【權(quán)利要求】
1.一種燃氣輪機燃燒室火焰筒的冷卻結(jié)構(gòu)，所述火焰筒(2)的外部設(shè)置有導流襯套(I)，導流襯套與火焰筒之間形成環(huán)形回流空氣通道(5)，其特征在于:所述冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述環(huán)形回流空氣通道(5)，該冷卻結(jié)構(gòu)包括多個波浪形的強制冷卻板(3)和多條穩(wěn)流板(4)，所述的多個波浪形強制冷卻板沿沿火焰筒軸線方向間隔固定在導流襯套的內(nèi)壁面上，所述的多條穩(wěn)流板沿圓周方向布置在導流襯套(I)的內(nèi)壁面上。
2.如權(quán)利要求1所述的一種燃氣輪機燃燒室火焰筒的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于:相鄰的兩個波浪形的強制冷卻板(3)的波浪在周向上錯列分布。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種燃氣輪機燃燒室火焰筒的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述穩(wěn)流板(4)的數(shù)量與波浪形的強制冷卻板的波浪數(shù)量相同，并沿圓周方向均勻布置在導流襯套(I)內(nèi)壁面上。
4.如權(quán)利要求1所述的一種燃氣輪機燃燒室火焰筒的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于:相鄰的兩個波浪形強制冷卻板(3)的軸向距離為120mm?200mm之間，每個波浪形強制冷卻板相鄰波峰的距離控制在50mm?150mm之間。
【文檔編號】F23R3/42GK204254676SQ201420642731
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】劉小龍, 查筱晨, 張龍, 張珊珊 申請人:北京華清燃氣輪機與煤氣化聯(lián)合循環(huán)工程技術(shù)有限公司