一种燃气轮机的环形燃烧室及燃气轮机的制作方法

本发明涉及燃气轮机领域，尤其涉及一种燃气轮机的环形燃烧室及燃气轮机。

背景技术：

微型燃气轮机具有结构紧凑、重量轻，维护费用低等特点，可以广泛用于分布式发电领域。环形燃烧室是燃气轮机中常用的设备，能够有效缩短燃气轮机的整体尺寸。现有技术中，喷嘴通常设置在火焰筒内，燃料经喷嘴喷出后，在火焰筒内与空气混合，由于燃料与空气混合不均匀，导致燃料燃烧时局部温度过高，而nox的产量与生成速度随着燃烧温度的升高呈指数增长，使得燃烧产物中nox的含量偏高；另外，喷嘴受高温的影响使用寿命较低。

技术实现要素：

本发明提供一种燃气轮机的环形燃烧室及燃气轮机，避免火焰筒内产生局部高温，降低nox的排放，同时，使喷嘴等组件免受高温的影响。

本发明实施例提供了一种燃气轮机的环形燃烧室，该环形燃烧室包括内机匣以及套装在所述内机匣上的外机匣，所述内机匣与所述外机匣之间设有环形的火焰筒，所述火焰筒与所述内机匣、所述外机匣之间的间隙形成用于空气流通的空气通道；

还包括多个预混装置，每个预混装置包括空气导流筒，所述空气导流筒与所述外机匣连通，并沿所述外机匣的侧壁呈圆周分布；所述空气导流筒内设有预混管道，所述预混管道与所述火焰筒连通，所述空气导流筒用于将所述空气通道中的空气导向所述预混管道内；

所述空气导流筒远离所述外机匣的一端固定有喷嘴，且所述喷嘴的头部伸入所述预混管道内，所述预混管道用于向所述火焰筒内输送燃气以及空气的混合物。

上述实施例中，空气导流筒与预混管道之间形成空气导流腔，预混管道内形成预混腔，空气导流腔与预混腔连通，空气在火焰筒与内机匣、外机匣之间的间隙流动时，由空气导流腔进入预混腔，并与喷嘴喷出的燃料在预混腔内混合后进入火焰筒，避免了由于火焰筒内燃料与空气不均匀而导致燃烧时局部温度过高的问题，进而降低了nox的生成量；另外，整个预混装置位于火焰筒外，从而使喷嘴等部件免受高温的影响。

优选的，所述空气导流筒沿顺时针方向设置或逆时针方向设置。

在一个具体的实施例中，所述内机匣与所述外机匣之间设有挡板，并在远离所述挡板的一端设有空气入口；

所述挡板上设有环形的通孔，所述火焰筒穿设在所述通孔内，且所述火焰筒露出所述挡板的一端设有烟气出口。

优选的，所述火焰筒的侧壁上设有多个助燃孔，所述多个助燃孔沿圆周分布，所述多个助燃孔用于为所述火焰筒补充空气以促进燃料的燃烧。

优选的，所述火焰筒靠近所述烟气出口的侧壁上还设有多个掺混孔，所述多个掺混孔沿圆周分布，所述多个掺混孔用于为所述火焰筒补充空气以调节出口烟气的温度。

优选的，所述预混装置的个数为四个。

优选的，所述喷嘴为直射式喷嘴。

本发明实施例还提供了一种燃气轮机，包括上述任一项所述的环形燃烧室。该环形燃烧室中，通过设置预混装置使得燃料在进入火焰筒之前能够与空气部分预混合，防止火焰筒内局部温度过高；另外，预混装置位于火焰筒外，避免了喷嘴等部件受高温的影响，延长了使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例提供的环形燃烧室的轴测图；

图2为本发明实施例提供的环形燃烧室的侧视图；

图3为图2中环形燃烧室的a-a视图；

图4为图2中环形燃烧室的b-b视图。

附图标记：

10-内机匣20-外机匣

30-火焰筒31-助燃孔32-掺混孔33-烟气出口

40-预混装置41-空气导流筒42-预混管道43-喷嘴

50-挡板60-空气入口

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种燃气轮机的环形燃烧室，该环形燃烧室包括内机匣以及套装在内机匣上的外机匣，内机匣与外机匣之间设有环形的火焰筒，火焰筒与内机匣、外机匣之间的间隙形成用于空气流通的空气通道；还包括多个预混装置，其中，

每个预混装置包括空气导流筒，空气导流筒与外机匣连通，并沿外机匣的侧壁呈圆周分布；空气导流筒内设有预混管道，预混管道与火焰筒连通，空气导流筒用于将空气通道中的空气导向预混管道内；

空气导流筒远离外机匣的一端固定有喷嘴，且喷嘴的头部伸入预混管道内，预混管道用于向火焰筒内输送燃料以及空气的混合物。

上述实施例中，空气导流筒与预混管道之间形成空气导流腔，预混管道内形成预混腔，空气导流腔与预混腔连通，空气在火焰筒与内机匣、外机匣之间的间隙流动时，由空气导流腔进入预混腔，并与喷嘴喷出的燃料在预混腔内混合后进入火焰筒，避免了由于火焰筒内燃料与空气不均匀而导致燃烧时局部温度过高的问题，进而降低了nox的生成量；另外，整个预混装置位于火焰筒外，从而使喷嘴等部件免受高温的影响。

为了更加清楚的了解本发明实施例提供的燃气轮机的环形燃烧室的结构，现结合附图进行详细的描述。

一并参考图1、图4，该燃气轮机的环形燃烧室包括内机匣10以及套装在内机匣10上的外机匣20，内机匣10与外机匣20之间设有环形的火焰筒30，火焰筒30与内机匣10、外机匣20之间的间隙形成用于空气流通的空气通道。具体的，内机匣10与外机匣20成圆筒状设置，且外机匣20套装在内机匣10上，这样，在内机匣10与外机匣20之间形成了环形的空腔，相应的，火焰筒30为环形的火焰筒，并且，火焰筒30设置在该空腔中。具体连接时，内机匣10与外机匣20之间设有挡板50，挡板50上设有环形的通孔，火焰筒30穿设在通孔内，且火焰筒30露出挡板50的一端设有烟气出口33；在远离挡板50的一端，内机匣10与外机匣20之间还设有空气入口60，空气入口60也成环形设置，外界空气由空气入口60进入空气通道，并在空气通道中沿火焰筒30的侧壁向挡板50一端流动，这样，减少了空气额外的流通路径，降低了压力损失，提高了整机热效率。

一并参考图1、图2、图3，该环形燃烧室还包括多个预混装置40，每个预混装置40包括空气导流筒41，空气导流筒41与外机匣20连通并沿外机匣20的侧壁呈圆周分布，并且，空气导流筒41内设有预混管道42，预混管道42与火焰筒30连通，空气导流筒41用于将空气通道中的空气导向预混管道42内。这样，在空气导流筒41与预混管道42之间形成空气导流腔，预混管道42内形成预混腔，预混腔与空气导流腔连通，外界空气由空气入口60进入空气通道后，沿火焰筒30的侧壁向挡板50一端流动，其中一部分空气由空气导流腔进入预混腔内，并由预混腔进入火焰筒30。另外，空气导流筒41远离外机匣20的一端固定有喷嘴43，喷嘴43采用直射式喷嘴，直射式喷嘴结构简单，并且成本低、便于维修，或者，喷嘴43也可以采用其他类型的喷嘴；喷嘴43的头部伸入预混管道42内，并向预混管道42内喷射燃料，预混管道42用于将燃气以及空气的混合物输送到火焰筒30内，即当外界空气由空气导流腔进入预混腔时，喷嘴43射出的燃料与空气在预混腔内先进行混合，然后进入火焰筒30中，这样有利于燃料的燃烧，避免了由于火焰筒30内燃料与空气不均匀而导致燃烧时局部温度过高的问题，进而降低了nox的生成量；另外，整个预混装置40位于火焰筒30外，从而使喷嘴43等部件免受高温的影响。

具体设置时，空气导流筒41沿顺时针方向设置或逆时针方向设置，如图3所示，该环形燃烧室包括四个预混装置40，其中，空气导流筒41沿顺时针方向设置，更加具体的，每个空气导流筒41中，预混管道42沿火焰筒30的切向设置，这样便于燃料与空气形成的混合气流在火焰筒30中的流动。为了给火焰筒30补充空气以促进燃料的燃烧，火焰筒30的侧壁上设有多个助燃孔31，这些助燃孔31沿圆周分布，外界空气能够由助燃孔31进入火焰筒30内。另外，火焰筒30靠近烟气出口33的侧壁上还设有多个掺混孔32，掺混孔32也沿圆周分布，掺混孔32用于为火焰筒30补充空气以调节出口烟气的温度。

通过以上描述可以看出，本实施例中通过设置预混装置40一方面使得燃料进入火焰筒30之前能够与空气进行预混合，避免了由于火焰筒30内燃料与空气不均匀而导致燃烧时局部温度过高的问题，进而降低了nox的生成量；另一方面，由于整个预混装置40设置在火焰筒30外，从而使喷嘴43等部件免受高温的影响。

本发明实施例还提供了一种燃气轮机，该燃气轮机包括上述任一种环形燃烧室，该环形燃烧室结构紧凑，有效缩小了燃气轮机的整体尺寸，并且，该环形燃烧室中设置了预混装置40，使得燃料在进入火焰筒30之前能够与空气进行预混合，避免了燃料在燃烧时产生局部高温，从而降低了nox的生成量；另外，该环形燃烧室中将预混装置40设置在火焰筒30外，从而使喷嘴43等部件免受高温的影响。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。