一种燃气轮机燃烧室的导流衬套的制作方法
【专利摘要】一种燃气轮机燃烧室的导流衬套，涉及燃气轮机燃烧室的结构设计。本实用新型的技术特点是在导流衬套筒体内壁面沿轴向设置导流片；按照导流衬套内空气流动方向，所述的导流片在导流衬套内壁面的起始位置位于火焰筒掺混孔的上游端，导流片的终止位置位于定位块上游与主燃孔下游之间；导流片与火焰筒外表面的径向间距h为1～10mm。所述燃气轮机燃烧室的导流衬套不仅可限制导流衬套内气流的周向流动，实现导流衬套内部气流的均匀流动，进而使火焰筒内部燃烧更加稳定；另一方面，由于本实用新型在导流衬套的内壁面设置了多个导流片，大大增强了导流衬套的机械强度，从而使导流衬套在燃气轮机工作过程中进一步提高了运行的安全性和使用寿命。
【专利说明】一种燃气轮机燃烧室的导流衬套
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种空气整流装置，尤其涉及一种燃气轮机燃烧室中有导流片的导流衬套。
【背景技术】
[0002]燃气轮机是当今世界清洁利用化石能源的重要设备。影响燃气轮机性能的二个重要指标分别是燃烧室出口温度分布和排污物排放，而这二个指标均与燃烧室内部的燃料和空气的分布以及燃烧情况密切相关。如果燃烧室内部的燃料和空气分布不均匀时，势必会造成局部富燃料区和局部贫燃料区；富燃料区的燃烧温度往往会很高，会给出口温度分布带来热点，并且会导致热力型NOx的生成增多；贫燃料区的燃烧温度往往不高，会给出口温度分布带来冷点，并且会导致燃料中的CO难以燃料完全。因此燃烧室内部燃料和空气分布的均匀性至关重要。
[0003]目前市场上主流的燃气轮机多采用逆流环管式燃烧室结构，压气机空气经过扩压器后，进入燃压缸，而后经导流衬套进口逆向流向燃烧室头部。图1为一典型的逆流燃烧室结构，燃压缸空气从导流衬套入口逆向流向燃烧室头部，而后从掺混孔、主燃孔、头部空气孔等结构进入火焰筒内部，并与喷嘴喷出的燃料进行掺混、燃烧，最后从火焰筒出口排出。这种导流衬套通常是简单的圆筒结构，仅仅起到了气体流动通道的作用，对通道内气体的周向流动并没有结构上的约束，这样就会带来气体有可能在周向上分布不均匀的情况，从而导致从不同孔结构进入火焰筒内部的空气流量的不均匀性，进而导致火焰筒内部燃烧的不均匀，最终会影响到燃烧室出口温度分布以及污染物排放。
[0004]另外一方面，目前导流衬套的结构基本上是一段或者几段薄壁圆筒结构，在实际工作中，也极易出现结构强度不足的情况。
实用新型内容
[0005]为了克服上述现有技术的不足和缺陷，本实用新型提出了燃气轮机燃烧室的导流衬套，该装置不仅可限制导流衬套内气流的周向流动，实现导流衬套内部气流的均匀流动，而且结构简单、结构强度好。
[0006]本实用新型所采用的技术方案是:
[0007]一种燃气轮机燃烧室的导流衬套，该导流衬套设置在火焰筒的外侧，并通过设置在火焰筒头部定位块与火焰筒连接；在火焰筒外壁面上沿周向设置有多排掺混孔和主燃孔，其特征在于:在导流衬套筒体内壁面沿轴向设置导流片，所述的导流片个数为每排主燃孔数目的N倍，N为正正数，且I < N < 5 ;按照导流衬套内空气流动方向，所述的导流片在导流衬套内壁面的起始位置位于火焰筒掺混孔的上游端，导流片的终止位置位于定位块上游与主燃孔下游之间；所述的导流片与火焰筒外表面的径向间距h为I?10mm。
[0008]本实用新型所述的导流片为直薄板结构，厚度为0.1mm?4mm。优选厚度Imm?3mm ο
[0009]本实用新型的技术特征还在于:所述的导流片在导流衬套内壁面均匀分布；导流片的个数优选为每排主燃孔数目的1、2或3倍。
[0010]本实用新型相对于现有技术具有以下优点及突出性的技术效果:本实用新型提供的燃气轮机燃烧室的导流衬套不仅可限制导流衬套内气流的周向流动，实现导流衬套内部气流的均匀流动，进而使火焰筒内部燃烧更加稳定；此外，由于本实用新型在导流衬套的内壁面设置了多个导流片，大大增强了导流衬套的机械强度，从而使导流衬套在燃气轮机工作过程中进一步提高了运行的安全性和使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是现有技术中的包含导流衬套结构的燃烧室示意图。
[0012]图2是图1的D向截面图。
[0013]图3是采用本实用新型的导流衬套的燃气轮机燃烧室的结构示意图。
[0014]图4是图3的D向截面图。
[0015]图5是图3的立体剖视图。
[0016]附图标记说明如下:1 一导流衬套；2 —火焰筒；3 —端盖；4 一定位块；5 —喷嘴；6-来流空气；7_扇形通道；8_燃料气；11 —导流片；21 —主燃孔；22 —掺混孔；23 —头部空气孔。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和具体实施例，对本实用新型的结构、原理和【具体实施方式】做进一步说明。
[0018]如图3、图4和5所示，所述导流衬套I设置在火焰筒2的外侧，并通过设置在火焰筒头部的定位块4与火焰筒连接，导流衬套在前端与端盖3连接；在火焰筒外壁面上沿周向设置有多排掺混孔22和主燃孔21 ;所述的导流衬套筒体由一段或多段圆筒连接而成；在导流衬套筒体内壁面沿轴向设置导流片11，该导流片11与导流衬套内壁面固定连接，采用焊接或一体化铸造；导流片的个数为每排主燃孔数目的N倍，N为正正数，且I < N < 5，导流片的个数优选为每排主燃孔数目为1、2或3倍；按照导流衬套I内空气流动方向，所述的导流片11在导流衬套I内壁面起始位置不超过火焰筒掺混孔22与导流衬套I相对应的轴向位置，导流片11的终止位置不超过定位块4与导流衬套I相对应的轴向位置，即所述的导流片在导流衬套内壁面的起始位置位于火焰筒掺混孔22的上游端，导流片11的终止位置位于定位块4上游与主燃孔21下游之间，使导流片11不与定位块4发生干涉，并且导流片在径向的投影不能落在主燃孔21或者掺混孔22所在区域。
[0019]所述的导流片与火焰筒外表面的径向间距h为I?1mm;所述的导流片11在导流衬套内壁面优选为均匀分布。
[0020]本实用新型中，所述的导流片11采用直薄板结构，其厚度为0.1?4mm，优选的薄板厚度为Imm?3mm。
[0021]本实用新型的工作机理和工作过程如下:
[0022]参见图3、图4和图5，导流片11将导流衬套I和火焰筒2之间的环形通道分割为与导流片11数目相同的扇形通道7。来流空气6流入导流衬套筒内与火焰筒2之间的环形通道中，逆向流向燃烧室头部，而后来流空气6受到导流片11在周向的限制作用，被分割为多股气流逆向流入扇形通道7中。在流动过程中，扇形通道7中的气体在通过掺混孔22和主燃孔21时分流部分气体进入火焰筒2内，最后气流通过火焰筒头部的头部空气孔23进入火焰筒，与通过喷嘴5进入火焰筒头部的燃料气8进行掺混和燃烧。由于导流片11对气流在周向流动上的限制，不同扇形通道7内的气流很难在不同扇形通道7间流动，从而保证了从不同主燃孔21和掺混孔22进入火焰筒内部空气的均匀性，进而保证了火焰筒内部燃烧的均匀性。
[0023]此外，由于本实用新型在导流衬套的内壁面设置了多个导流片，大大增强了导流衬套的机械强度，从而使导流衬套在燃气轮机工作过程中进一步提高了运行的安全性和使用寿命。
【权利要求】
1.一种燃气轮机燃烧室的导流衬套，该导流衬套设置在火焰筒(2)的外侧，并通过设置在火焰筒头部定位块(4)与火焰筒连接；在火焰筒外壁面上沿周向设置有多排掺混孔(22)和主燃孔(21)，其特征在于:在导流衬套筒体内壁面沿轴向设置导流片(11)，所述的导流片个数为每排主燃孔数目的N倍，N为正正数，且I < N < 5 ;按照导流衬套内空气流动方向，所述的导流片在导流衬套内壁面的起始位置位于火焰筒掺混孔(22)的上游端，导流片(11)的终止位置位于定位块(4)上游与主燃孔(21)下游之间；所述的导流片与火焰筒外表面的径向间距h为I?10mm。
2.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧室的导流衬套，其特征在于:所述的导流片为直薄板结构，厚度为0.1?4mm。
3.根据权利要求2所述的燃气轮机燃烧室的导流衬套，其特征在于:所述的导流片的厚度I?3_。
4.按照权利要求1、2或3所述的一种燃气轮机燃烧室的导流衬套，其特征在于:所述导流片的个数为每排主燃孔数目的1、2或3倍。
5.按照权利要求4所述的一种燃气轮机燃烧室的导流衬套，其特征在于:所述的导流片在导流衬套内壁面均匀分布。
【文档编号】F23R3/00GK204084459SQ201420542911
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】井文明, 谢法 申请人:北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司