一种基于等容燃烧的小型燃气轮机的制作方法_2

文档序号:10011692阅读:来源:国知局
的两侧设置了密封篦齿结构,该密封篦齿结构可与燃烧室外壳之间形成多个突缩与突扩空间流道,增加了相邻独立等容燃烧室之间的气流流动阻力,可阻止各独立等容燃烧室之间的燃气串流。
[0024]进一步的,燃气整流室为截面逐渐缩小的轴向对称环形腔体,通过在燃气整流室进口处的内侧设置环形导流叶片,从而将从等容燃烧室排出的高温高压燃气的气流方向逐渐从径向转变为轴向,这可防止燃气在气流方向改变过大时产生漩涡、附面层分离等造成的能量损失。
[0025]进一步的,通过在燃烧室排气结构内设置径向透平,从而待独立等容燃烧室内部燃烧后的高温高压燃气经燃烧室隔板与燃烧室外壳之间形成的空隙逐渐膨胀进入径向透平的蜗壳,在径向透平内膨胀做功后由径向透平排气管排入燃烧室排气总管,同时径向透平将所获得的轴功率全部输出给I号发电机,进一步提高了能量的利用效率。
[0026]进一步的,通过在燃料喷嘴的圆柱形喷嘴外壳内侧设置空气扰流孔板,进而使得空气经空气扰流孔板后湍流度明显增加,可提高空气与燃料的掺混速度,缩短预混距离。
[0027]进一步的,燃烧室进气结构在靠近其开口端的内侧设置有空气过滤板,该空气过滤板上开设有若干圆形通孔,对来流空气具有过滤粉尘和稳定气流的作用。
[0028]进一步的,因气流在燃烧室进气结构内需从轴向转变90度后从径向的空气喷射孔进入燃烧室,为减小来流空气在燃烧室进气结构中的流动损失,在燃烧室进气结构内设计有三排弧形空气导流板。空气导流板可引导来流空气缓慢从轴向转变为径向,大大降低了来流工质因方向转变过大时产生气流分离、漩涡等所造成的流动损失。
[0029]进一步的,进气结构为圆柱形壳体结构,在其95度至150度和275度至330度之间开设有多排进气孔,且进气孔位置呈中心对称布置。其效果为当燃烧室隔板内侧旋转至90度或270度时,燃烧室隔板外侧与燃烧室外壳之间既已形成一定空隙,且该空隙随着旋转角度增加而逐渐变大。这样燃烧后的高温高压燃气可先通过这一间隙膨胀降压,待燃烧室内压力降至与来流压力相等时再进行新鲜空气填充,进而确保了燃烧室空气和燃料的连续供给。
[0030]综上所述,本实用新型中所采用的燃烧室结构简单,燃烧过程体积不变,压力和温度同时升高,燃烧效率高,污染物排放低;燃烧室内气流速度低,燃烧火焰不易吹熄,不需复杂的火焰稳定结构;燃烧室采用等容燃烧方式,燃料填充完毕后即在一封闭容积内燃烧,燃烧过程燃料和空气不再填充,不存在因空气和燃料压力/流量脉动带来的燃烧不稳定性问题,故也不再需对燃烧室进行燃烧调整试验;此外燃烧过程具有自增压特点,故可减少压气机级数,降低压气机耗功,增加透平轴功率输出。
【附图说明】
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[0031]图1是本实用新型一种基于等容燃烧的小型燃气轮机的整体构成图;
[0032]图2a是表示图1所示的燃气轮机的等容燃烧室的正视图;图2b为图2a的A_A向剖视图;
[0033]图3是图1所示的燃气轮机的等容燃烧室的等轴测图;
[0034]图4是图2a所示的燃烧室的等容燃烧室主体的等轴测图;
[0035]图5a是图2a所示的燃烧室的燃料喷嘴侧视图,图5b为图5a的A-A向剖视图;
[0036]图6a是图2a所示的燃烧室进气结构侧视图,图6b为图6a的A-A向剖视图;
[0037]图7a是图2a所示的燃烧室的火花塞安装座正视图,图7b为图7a的A-A向剖视图;
[0038]图8是图1所示的燃气轮机的燃烧室和径向透平的安装位置结构示意图。
[0039]其中:1、进气道;2、离心压气机;3、压缩空气输送管;4、燃气整流室;5、等容燃烧室;6、径向透平排气管;7、径向透平;8、辅动力轴;9、I号变速器;10、I号发电机;11、燃烧室动力输入轴;12、燃烧室驱动马达;13、燃烧室排气总管;14、轴流透平;15、燃气排气结构;16、II号变速器;17、II号发电机;18、轴承;19、环形导流叶片;20、主动力轴;21、主动力轴保护机匣;22、燃烧室排气结构;23、燃料入口管;24、燃料预热器;25、燃料出口管;26、燃料喷嘴;27、火花塞安装座;28、燃烧室进气结构;29、等容燃烧室主体;30、燃烧室外壳;31、火花塞;32、燃烧室内腔支架;33、燃烧室隔板;34、密封篦齿结构;35、燃烧室旋转轴;36、燃烧室内腔旋转盘;37、圆柱形喷嘴外壳;38、空气扰流孔板;39、圆柱形喷嘴内壳;40、燃料喷射孔;41、空气扰流孔;42、预混燃料喷射孔;43、圆柱形进气壳体;44、空气过滤板;45、空气导流板;46、空气喷射孔;47、火花塞保护管;48、火花塞安装孔;49、引火座。
【具体实施方式】
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[0040]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
[0041]如图1所示,本实用新型一种基于等容燃烧的小型燃气轮机,包括进气道1、离心压气机2、压缩空气输送管3、燃气整流室4、等容燃烧室5、径向透平排气管6、燃烧室动力输入轴11、燃烧室驱动马达12、燃烧室排气总管13、轴流透平14、燃气排气结构15、II号变速器16、II号发电机17和主动力轴20。
[0042]如图2a、图2b及图3所示,等容燃烧室5采用中心对称结构,包括具有中空腔体的圆柱形燃烧室外壳30,燃烧室外壳30周向呈180度夹角上设置有与燃烧室外壳30相切且连通的方管形燃烧室排气结构22,燃烧室外壳30腔体的中心处设置有进气结构,进气结构的周向上套装有等容燃烧室主体29,进气结构内部设置有燃烧室进气结构28,该燃烧室进气结构28与燃烧室外壳30和燃烧室进气结构28之间形成的腔体相连通,燃烧室外壳30的两个侧面上对称设置有四个燃料预热器24。
[0043]每个燃料预热器24均呈环形,且燃料预热器24沿顺时针方向相对的两端分别为进气端和出气端,每个燃料预热器24的进气端均设置有一个燃料入口管23,出气端均设置有一个燃料出口管25,每个燃料预热器24靠近燃料预热器24进气端的侧面上均设置有与燃烧室外壳30连通的若干燃料喷嘴26和火花塞安装座27,火花塞31安装在火花塞安装座27上。
[0044]如图4所示,等容燃烧室主体29包括燃烧室旋转轴35,该燃烧室旋转轴35的一端设置有燃烧室内腔旋转盘36,燃烧室内腔旋转盘36的周向上通过燃烧室内腔支架32均匀设置有若干燃烧室隔板33,若干燃烧室隔板33用于将燃烧室外壳30和进气结构之间形成的腔体等间距划分为若干个独立等容燃烧室,燃烧室旋转轴35的另一端伸出至燃烧室外壳30上相对于设置有燃烧室进气结构28的一个侧面外;燃烧室旋转轴35与燃烧室内腔旋转盘36相连,使若干个等容燃烧室以一定的角速度按逆时针方向匀速转动。此外,等容燃烧室主体29还包括设置在每个燃烧室隔板33两侧的密封篦齿结构34,该密封篦齿结构34可与燃烧室外壳30之间形成多个突缩与突扩空间流道,增加了相邻独立等容燃烧室之间的气流流动阻力,可阻止各独立等容燃烧室之间的燃气串流。
[0045]离心压气机2设置在进气道I后,离心压气机2的出口与压缩空气输送管3的入口相连通,压缩空气输送管3的出口与燃烧室进气结构28的入口相连通;轴流透平14设置在燃气整流室4后,两个燃烧室排气结构22的出口通过燃烧室排气总管13与燃气整流室4的入口相连通,轴流透平14的出口与燃气排气结构15的入口相连通,II号发电机17的动力输入轴通过II号变速器16与主动力轴20的输出端相连,主动力轴20用于驱动与轴流透平14同轴心设置的离心压气机2旋转;燃烧室驱动马达12的动力输出端通过燃烧室动力输入轴11与燃烧室旋转轴35的输入端相连。
[0046]进一步的,进气道I与燃气整流室4之间的主动力轴20上还设置有主动力轴防护机匣21,且主动力轴20与主动力轴防护机匣21之间以及主动力轴20与燃气整流室4之间均设置有轴承18。此外,燃气整流室4为截面逐渐缩小的轴向对称环形腔体,燃气整流室4进口处的内侧还设置有环形导流叶片19,将从
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