專利名稱：一種燃氣輪機燃燒室氣流回流裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用液體燃料或氣體燃料工作的燃氣輪機領(lǐng)域，特別提供 了一種燃氣輪機燃燒室氣流回流裝置。
背景技術(shù)：
隨著環(huán)保標(biāo)準的提高，對燃氣輪機的一氧化碳(C0)、氮氧化物(N0X) 等污染物的排放標(biāo)準要求越來越嚴格。燃氣輪機燃燒室是燃料與空氣發(fā)生 燃燒化學(xué)反應(yīng)的部件，直接決定著燃氣輪機一氧化碳(C0)、氮氧化物(N0x) 等污染物的排放水平。
燃燒室的工作溫度很高，為了保證長壽命工作要求，燃燒室火焰筒的 金屬壁面溫度需控制在一定范圍內(nèi)?？刂迫紵一鹧嫱脖诿鏈囟鹊姆椒ㄖ?要有氣膜冷卻、發(fā)散冷卻和對流沖擊冷卻等冷卻方式，通過在火焰筒內(nèi)側(cè) 金屬壁面附近形成溫度較低的冷卻氣膜區(qū)，實現(xiàn)降低壁面溫度的目的。
由于火焰筒壁面內(nèi)側(cè)冷卻氣膜區(qū)的存在，使得燃燒過程中產(chǎn)生的一氧 化碳以及氣體燃料中所含有的一氧化碳(CO)將不可避免地擴散到冷卻氣 膜區(qū)，由于一氧化碳的化學(xué)反應(yīng)時間相對較長，并且冷卻氣膜區(qū)的溫度較 低，因此這部分一氧化碳將不再參與燃燒反應(yīng)，而是直接隨氣流流出燃燒 室，這將造成燃燒室的燃燒效率下降和一氧化碳排放指標(biāo)超過環(huán)保要求。 工業(yè)用燃氣輪機燃燒室一氧化碳排放較高的難題，是迫切需要解決的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決工業(yè)用燃氣輪機燃燒室一氧化碳排放較高的 問題，提供一種燃氣輪機燃燒室氣流回流裝置。
氣流回流裝置的內(nèi)側(cè)為錐形結(jié)構(gòu)，燃燒室中的高溫氣流流過回流裝置 后，在錐形段后形成回流區(qū)，主氣流中的高溫燃氣將回流到金屬壁面處， 使得冷卻氣膜區(qū)的一氧化碳能夠參與燃燒反應(yīng)，降低燃燒室出口的一氧化 碳排放量。
為了增加回流裝置后的高溫氣流回流量，降低一氧化碳排放量，可在 回流裝置上加工周向分布的開口槽。為了進一步降低一氧化碳排放量，可
使用1 5個氣流回流裝置。
設(shè)計的新型氣流回流裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。燃燒室中的高溫氣流流過 回流裝置后，在導(dǎo)流錐壁后形成回流區(qū)，氣流中的高溫燃氣回流到火焰筒 金屬壁面處，使得冷卻氣膜區(qū)的一氧化碳能夠參與燃燒反應(yīng)，保證一氧化 碳的燃燒更完全，排放水平更低。
氣流回流裝置為環(huán)形件結(jié)構(gòu)形式，與火焰筒的壁面通過焊接連接在一 起，共同組成完整的火焰筒結(jié)構(gòu)，圖中虛線所示為與之相連接的火焰筒前、 后段壁面。
氣流回流裝置的內(nèi)側(cè)為導(dǎo)流錐壁，用于在錐壁后產(chǎn)生回流，導(dǎo)流錐壁 與旋轉(zhuǎn)中心線的夾角a的范圍為10 80° ,具體的夾角需根據(jù)火焰筒結(jié)構(gòu) 尺寸、 一氧化碳排放指標(biāo)等確定。
為了使更多的熱氣流進入導(dǎo)流錐壁后的回流區(qū)，導(dǎo)流錐壁上可以加工 開口槽，開口槽的數(shù)量和大小根據(jù)燃燒室噴嘴數(shù)量、結(jié)構(gòu)形式確定，開口槽的數(shù)量范圍為0 20個。
氣流回流裝置的外徑4>D和內(nèi)徑4> d尺寸根據(jù)燃燒室空氣流量、結(jié)構(gòu)尺 寸限制確定，外徑小D的范圍為150mm 3000mm。
氣流回流裝置的外側(cè)加工了兩排冷卻孔，用于通過冷卻空氣，在導(dǎo)流 錐壁及錐壁后回流區(qū)形成氣膜冷卻層，防止氣流回流裝置的金屬壁面溫度 超過材料允許的水平。冷卻孔的尺寸和數(shù)量根據(jù)氣流回流裝置的工作溫度 以及材料允許的工作溫度等方面的要求確定，冷卻孔的孔徑范圍為0.5 5mmo
整個燃燒室火焰筒上可使用的氣流回流裝置數(shù)量根據(jù)燃燒室一氧化碳 排放水平以及火焰筒結(jié)構(gòu)尺寸確定，可使用的氣流回流裝置的數(shù)量范圍為 1 5個。
本發(fā)明的優(yōu)點-
結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，降低燃燒室一氧化碳排放量的效果明顯。已經(jīng) 完成的燃燒室模擬試驗表明，燃氣輪機基本負荷狀態(tài)下，使用兩個氣流回 流裝置的燃燒室的一氧化碳的排放指標(biāo)為16. lppm@15%02,滿足燃氣輪機一 氧化碳的環(huán)保排放標(biāo)準。適用范圍廣，能夠應(yīng)用在各型功率檔次的燃氣輪 機環(huán)形、環(huán)管型和單管型燃燒室上。氣流回流裝置的流動損失小，已經(jīng)完 成的燃燒室模擬試驗表明，使用兩個氣流回流裝置的燃燒室的總壓恢復(fù)系 數(shù)o=0. 945，能夠滿足燃氣輪機燃燒室總壓損失的指標(biāo)要求。該氣流回流 裝置能廣泛應(yīng)用在燃氣輪機環(huán)形、環(huán)管型和單管型燃燒室中，能夠提高燃 燒室的燃燒效率和降低一氧化碳的排放量，具有良好的市場應(yīng)用前景。


下面結(jié)合附圖及實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明-
圖l為氣流回流裝置結(jié)構(gòu)圖； 圖2為氣流回流裝置應(yīng)用實例圖； 圖3為燃燒室氣流回流裝置應(yīng)用實例立體圖。
具體實施例方式
實施例1
圖2為氣流回流裝置在燃燒室上的應(yīng)用實例。在該燃燒室上安裝了兩 個氣流回流裝置，這兩個氣流回流裝置的立體結(jié)構(gòu)圖見圖3所示。兩個氣 流回流裝置的基本結(jié)構(gòu)尺寸完全相同，區(qū)別是為了增加進入第一個氣流回 流裝置后回流區(qū)的熱氣流，第一個氣流回流裝置上加工8個開口槽，第二 個氣流回流裝置上沒有加工開口槽。
兩個氣流回流裝置的導(dǎo)流錐壁與旋轉(zhuǎn)中心線的夾角為60° 。 兩個氣流回流裝置的外徑4)D-286.2mm,內(nèi)徑4)d-210mm。 兩個氣流回流裝置上各加工兩排冷卻孔，冷卻孔的直徑均為3mm，每排 冷卻孔的數(shù)量均為120個。
實施例2
一種燃氣輪機燃燒室氣流回流裝置，其特征在于所述的燃氣輪機燃 燒室氣流回流裝置(1)為環(huán)形的結(jié)構(gòu)形式，與火焰筒(2)的壁面通過焊 接連接在一起，氣流回流裝置(1)的內(nèi)側(cè)為導(dǎo)流錐壁(101 )，導(dǎo)流錐壁(101)與氣流回流裝置(1)為一體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)流錐壁(101)與旋轉(zhuǎn)中心線的夾角
為io。
所述的導(dǎo)流錐壁(101)上有開口槽，其數(shù)量為2個。 所述的氣流回流裝置的外側(cè)有1排冷卻孔，在外圓周上均布。 所述的冷卻孔的孔徑范圍為0. 5mm。 所述的氣流回流裝置(1)的外徑為150mm。
實施例3
一種燃氣輪機燃燒室氣流回流裝置，其特征在于所述的燃氣輪機燃 燒室氣流回流裝置(1)為環(huán)形的結(jié)構(gòu)形式，與火焰筒(2)的壁面通過焊 接連接在一起，氣流回流裝置(1)的內(nèi)側(cè)為導(dǎo)流錐壁(101)，導(dǎo)流錐壁(101) 與氣流回流裝置(1)為一體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)流錐壁(101)與旋轉(zhuǎn)中心線的夾角 為60° 。
所述的導(dǎo)流錐壁(101)上有開口槽，其數(shù)量為10個。 所述的氣流回流裝置的外側(cè)有3排冷卻孔，在外圓周上均布。 所述的冷卻孔的孔徑范圍為2mm。 所述的氣流回流裝置(1)的外徑為1000mm。
實施例4
一種燃氣輪機燃燒室氣流回流裝置，其特征在于所述的燃氣輪機燃 燒室氣流回流裝置(1)為環(huán)形的結(jié)構(gòu)形式，與火焰筒(2)的壁面通過焊 接連接在一起，氣流回流裝置(1)的內(nèi)側(cè)為導(dǎo)流錐壁(101 )，導(dǎo)流錐壁(101)與氣流回流裝置(1)為一體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)流錐壁(101)與旋轉(zhuǎn)中心線的夾角 為80° 。
所述的導(dǎo)流錐壁(101)上有開口槽，其數(shù)量為20個。 所述的氣流回流裝置的外側(cè)有5排冷卻孔，在外圓周上均布。 所述的冷卻孔的孔徑為2mm。 所述的氣流回流裝置(1)的外徑為3000nim。
實施例5
一種燃氣輪機燃燒室氣流回流裝置，其特征在于所述的燃氣輪機燃 燒室氣流回流裝置(1)為環(huán)形的結(jié)構(gòu)形式，與火焰筒(2)的壁面通過焊 接連接在一起，氣流回流裝置(1)的內(nèi)側(cè)為導(dǎo)流錐壁(101 )，導(dǎo)流錐壁(101) 與氣流回流裝置(1)為一體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)流錐壁(101)與旋轉(zhuǎn)中心線的夾角 為60° 。
所述的導(dǎo)流錐壁(101)上有開口槽，其數(shù)量為10個。 所述的氣流回流裝置的外側(cè)有2排冷卻孔，在外圓周上均布。 所述的冷卻孔的孔徑為5mm。 所述的氣流回流裝置(1)的外徑為2800imn。
權(quán)利要求
1、一種燃氣輪機燃燒室氣流回流裝置，其特征在于所述的燃氣輪機燃燒室氣流回流裝置(1)為環(huán)形的結(jié)構(gòu)形式，與火焰筒(2)的壁面通過焊接連接在一起，氣流回流裝置(1)的內(nèi)側(cè)為導(dǎo)流錐壁(101)，導(dǎo)流錐壁(101)與氣流回流裝置(1)為一體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)流錐壁(101)與旋轉(zhuǎn)中心線的夾角范圍為10°～80°。
2、 按照權(quán)利要求1所述的燃氣輪機燃燒室氣流回流裝置，其特征在于所述的導(dǎo)流錐壁(101)上有開口槽(102)，其數(shù)量為0 20個。
3、 按照權(quán)利要求1所述的燃氣輪機燃燒室氣流回流裝置，其特征在于 所述的氣流回流裝置的外側(cè)有1到5排冷卻孔(103)，在外圓周上均布。
4、 按照權(quán)利要求3所述的燃氣輪機燃燒室氣流回流裝置，其特征在于 所述的冷卻孔的孔徑范圍為0. 5 5mm。
5、 按照權(quán)利要求1所述的燃氣輪機燃燒室氣流回流裝置，其特征在于 所述的氣流回流裝置(1)的外徑范圍為150iran 3000ram。
全文摘要
一種燃氣輪機燃燒室氣流回流裝置，其特征在于所述的燃氣輪機燃燒室氣流回流裝置(1)為環(huán)形的結(jié)構(gòu)形式，與火焰筒(2)的壁面通過焊接連接在一起，氣流回流裝置(1)的內(nèi)側(cè)為導(dǎo)流錐壁(101)，導(dǎo)流錐壁(101)與氣流回流裝置(1)為一體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)流錐壁(101)與旋轉(zhuǎn)中心線的夾角范圍為10°～80°。本發(fā)明的優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，降低燃燒室一氧化碳排放量的效果明顯，氣流回流裝置的流動損失小，能夠滿足燃氣輪機燃燒室總壓損失的指標(biāo)要求。該氣流回流裝置能廣泛應(yīng)用在燃氣輪機環(huán)形、環(huán)管型和單管型燃燒室中，能夠提高燃燒室的燃燒效率和降低一氧化碳的排放量，具有良好的市場應(yīng)用前景。
文檔編號F23R3/54GK101319791SQ200710011569
公開日2008年12月10日 申請日期2007年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月6日
發(fā)明者尹家錄, 李孝堂, 戈 金, 顧銘企 申請人:中國航空工業(yè)第一集團公司沈陽發(fā)動機設(shè)計研究所