一種阻尼熱聲振蕩聲學火焰筒的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及燃氣輪機燃燒室火焰筒的結構設計，具體涉及一種用于降低燃燒動態(tài)的聲學火焰筒結構，屬于燃氣輪機技術領域。
[0002]燃氣輪機正朝著大功率、高效率、低排放、燃料多樣化及長壽命方向發(fā)展；其發(fā)展趨勢集中體現(xiàn)以下幾方面:1)提高壓氣機壓比和透平入口初溫以提高燃氣輪機整機性能；2)拓寬燃燒室的燃料適應性以實現(xiàn)多種能源高效、低碳利用；3)采用先進的燃燒技術使污染物排放降低以滿足環(huán)保要求；4)采用先進設計技術使部件及整機效率不斷提高；4)研制新型尚溫材料和米用先進冷卻技術以提尚熱端部件的性能和可靠性。
[0003]燃氣輪機主要由壓氣機、燃燒室和透平三大核心部件組成。燃燒室主要起到提供動力和控制污染物排放的功能。其中，污染排放指標，特別是NOx的排放指標成為考核燃燒室綜合性能的關鍵指標之一。NOx的生成主要與最高火焰溫度和火焰在燃燒室的停留時間有關。為了保證燃料空氣混合物在燃燒室內燃燒充分，必須保證有足夠的停留時間，因此降低NOx的主要方法就是控制燃燒的最高火焰溫度。目前幾大燃機廠商大都采用貧預混燃燒技術來降低燃燒的最高火焰溫度，進而降低NOx的排放。熱聲振蕩是貧預混燃燒面臨的一個巨大挑戰(zhàn)和急需解決的問題，因為如果壓力脈動幅值超過一定的閾值后會對燃燒室部件或其它部件以及燃機本身造成嚴重的損壞。
[0004]現(xiàn)有技術中，對熱聲振蕩的避免或抑制手段主要有:1)改進燃燒室部件的設計；2)在燃燒室部件上布置諧振器；3)燃機投入運行后的燃燒動態(tài)調整等。其中，在燃燒室上布置諧振器主要用于抑制或避免燃燒室內的高頻和中頻振動，現(xiàn)有公開專利文獻中已有該方面的一些技術。在中國專利公開號為CN102003286A的專利文獻中，通用電氣化公司還提出了一種聲學上加強的燃氣渦輪燃燒器供應策略，在該方法中，通過在燃氣輪機燃燒器上游的流體噴射系統(tǒng)上布置可變幾何形狀的諧振器和相應的控制器來衰減或阻尼燃燒器中的壓力振蕩。該方法雖然可有效衰減流體路徑和燃燒器中的壓力振蕩，但需要額外增加變幾何諧振器和相應的控制器，從而增加了燃氣輪機系統(tǒng)的復雜性。在中國專利公開號為CN101263343A的專利文獻中，西門子公司發(fā)明了一種在燃氣輪機內阻尼熱聲振蕩的方法和裝置，在該專利文獻中，將諧振器安裝在燃燒室的機匣上，諧振器與燃燒室通過兩條管路連通，可有效消除和避免某一頻段的熱聲振蕩問題，但該方法需要在燃燒系統(tǒng)中額外布置諧振器。在公開號為CN1615416的專利文獻中，阿爾斯通公司發(fā)明了一種新型的燃氣輪機燃燒室結構，為了衰減該燃燒室內的熱聲振動，安置了至少一個亥姆霍茲減振器，該亥姆霍茲減振器的減振容積通過通道與燃燒室連接，同時該亥姆霍茲減振器的減振頻率可調節(jié)，但同樣由于需要額外增加亥姆霍茲減振器和調節(jié)機構使燃燒室的結構變得復雜。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種結構簡單、用于抑制火焰筒內燃燒氣體流的不同頻率振蕩的聲學火焰筒，以克服現(xiàn)有技術中因布置額外的諧振器而導致的燃氣輪機燃燒系統(tǒng)結構復雜的問題。
[0006]本發(fā)明的另一個目的提高火焰筒的散熱效果。
[0007]本發(fā)明的技術方案如下:一種阻尼熱聲振蕩聲學火焰筒，其特征在于:在火焰筒的外壁面上沿氣流方向布置多個圓環(huán)形肋片結構，在每個圓環(huán)形肋片結構內部至少設有一個諧振腔，所述諧振腔與所述火焰筒內部相連通。
[0008]本發(fā)明的上述方案中，其特征在于:在每個圓環(huán)形肋片結構內部的諧振腔均勻布置；所述多個圓環(huán)形肋片結構沿火焰筒外壁面等間距分布。
[0009]本發(fā)明所述的諧振腔采用亥姆霍茲諧振腔結構，或采用四分之一波長管諧振腔結構。
[0010]本發(fā)明具有以下優(yōu)點及突出性的技術效果:①本發(fā)明的阻尼熱聲振蕩聲學火焰筒，不僅結構簡單，而且無需額外增加諧振器，只需將諧振腔開設在火焰筒壁的肋片結構中，也不需要為諧振器預留相應的布置空間就能實現(xiàn)抑制或衰減熱聲振蕩的功能。②由于在火焰筒壁面上設置了多個肋片結構，增加了換熱面積，從而有效提高了火焰筒的散熱效果O
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明提供的一種阻尼熱聲振蕩聲學火焰筒實施例的結構示意圖。
[0012]圖2是圖1的A—A剖面圖。
[0013]圖中符號說明如下:10_環(huán)形肋片結構；20_諧振腔；30_火焰筒外壁面；40_氣流方向。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明的原理結構和【具體實施方式】作進一步詳細描述。
[0015]圖1是本發(fā)明提供的一種阻尼熱聲振蕩聲學火焰筒實施例的結構示意圖，在火焰筒的外壁面30上沿氣流方向40布置多個圓環(huán)形肋片結構10，在每個圓環(huán)形肋片結構內部至少設有一個諧振腔20，所述諧振腔與所述火焰筒內部相連通。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，多個圓環(huán)形肋片結構10沿火焰筒外壁面30等間距分布，且在每個圓環(huán)形肋片結構內部的諧振腔20均勻布置(如圖2所示)。但該實施例只是為了更好地說明本發(fā)明的原理和設計思路，在實際應用中，應根據(jù)具體情況進行修改和設計，例如肋片結構的形狀(除圓形以外的其它現(xiàn)狀)、數(shù)量、在火焰筒外壁面上的布置形式，以及諧振腔在肋片結構內部的數(shù)量和布置等均可以做適當?shù)母淖儭?br>[0016]本發(fā)明中的諧振腔采用現(xiàn)有技術中比較成熟的亥姆霍茲諧振腔結構，或采用四分之一波長管諧振腔結構。諧振腔的工作原理是:諧振腔是使加壓流體在特定頻率下振蕩的聲學腔室，它的幾何構造直接關系到振蕩的頻率，如果火焰筒內的流體壓力由于外力的影響而波動，則調節(jié)這些波動頻率的諧振腔可衰減波動的幅值。
【主權項】
1.一種阻尼熱聲振蕩聲學火焰筒，其特征在于:在火焰筒外壁面(30)上沿氣流方向(40)布置多個圓環(huán)形肋片結構(10)，在每個圓環(huán)形肋片結構內部至少設有一個諧振腔(20)，所述諧振腔與所述火焰筒內部相連通。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種阻尼熱聲振蕩聲學火焰筒，其特征在于:在每個圓環(huán)形肋片結構內部的諧振腔(20)均勻布置。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種阻尼熱聲振蕩聲學火焰筒，其特征在于:所述多個圓環(huán)形肋片結構沿火焰筒外壁面(30)等間距分布。
4.根據(jù)權利要求1、2或3所述的一種阻尼熱聲振蕩聲學火焰筒，其特征在于:所述諧振腔采用亥姆霍茲諧振腔結構。
5.根據(jù)權利要求1、2或3所述的一種阻尼熱聲振蕩聲學火焰筒，其特征在于:所述諧振腔采用四分之一波長管諧振腔結構。
【專利摘要】一種阻尼熱聲振蕩聲學火焰筒，屬于燃氣輪機技術領域。本發(fā)明的技術特點是在火焰筒的外壁面上沿氣流方向布置多個圓環(huán)形肋片結構，在每個圓環(huán)形肋片結構內部至少設有一個諧振腔，每個諧振腔與所述火焰筒內部相連通。諧振腔的結構形式采用亥姆霍茲諧振腔結構或四分之一波長諧振腔結構。本發(fā)明不僅結構簡單，而且無需額外增加諧振器就能實現(xiàn)抑制或衰減燃氣輪機燃燒室內的熱聲振蕩；同時由于在火焰筒壁面上設置了多個肋片，增加了換熱面積，從而有效增強了火焰筒的散熱效果。
【IPC分類】F23R3-42
【公開號】CN104676649
【申請?zhí)枴緾N201510062468
【發(fā)明人】謝法, 井文明, 郭慶波
【申請人】北京華清燃氣輪機與煤氣化聯(lián)合循環(huán)工程技術有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年2月5日