具有雙壁的燃燒室的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及燃燒室(26)，其包括導管壁(10)，以在運行期間在熱氣流徑中導引熱氣流(9)。導管壁(10)是雙壁結構，其包括內面(11)、外面(12)和壁腔體(13)。套管(15)至少部分地圍繞導管壁(10)，以在套管(15)和導管壁(10)之間的冷卻通道(17)中沿著導管壁(10)的外表面將冷卻氣體(16)導引到出口端(21)，并且腔體通往冷卻通道(17)。本公開進一步涉及包括這種燃燒室(26)的燃氣渦輪(1)。
【專利說明】
具有雙壁的燃燒室
技術領域
[0001 ]本公開涉及被冷卻的燃燒室壁，更特別地，涉及具有被冷卻的雙壁的燃燒室?！颈尘凹夹g】
[0002]功率產生循環(huán)的熱力效率取決于其工作流體的最高溫度，在例如燃氣渦輪的情況下，該最高溫度為離開燃燒器的熱氣的最高溫度。熱氣的最高可行溫度受到燃燒排放的限制，以及受到與此熱氣接觸的金屬部件的運行溫度極限的限制，并且受到將這些部件冷卻它們的金屬溫度極限以下的能力的限制。冷卻形成高級重型燃氣渦輪的熱氣流徑的熱氣導管壁是困難的，而且目前已知的冷卻方法有性能懲罰，即，導致功率和效率降低。
[0003]冷卻暴露于熱燃燒氣體的燃燒器壁對于確保燃氣渦輪的壽命是至關重要的。已經提出了用于沿著燃燒室的壁導引冷卻氣體的冷卻套管。例如已經在EP 13 190 131.6中公開了一系列套管，其用來沿著燃燒室導引冷卻氣體，其中具有沖擊冷卻。為了對導管進行沖擊冷卻，將套管設置成離導管的外表面有較短距離。沖擊套管包含孔陣列，壓縮冷卻氣體通過孔排出，以產生空氣射流陣列，空氣射流沖擊和冷卻導管的外表面。在沖擊之后，冷卻氣體在由導管和沖擊套管界定的冷卻路徑中流向導管的一端。必須從圍繞燃燒室的所有周向方向提供沖擊冷卻。由于包圍燃氣渦輪的燃燒器組件的氣室中的空間約束的原因，供應足以供給套管冷卻的冷卻氣體可能是困難的。這些空間約束可導致用于冷卻套管的供應通道中的橫截面小，這又會提高冷卻組件的壓降。壓降提高會相應地導致冷卻氣體供應壓力要求高，這可損害燃氣渦輪的整體性能。
[0004]EP 2 031 302 A1描述了一種燃燒器壁，冷卻通道結合到燃燒器壁中，以高效地冷卻壁。在冷卻壁之后，冷卻空氣排到燃燒室中。
【發(fā)明內容】

[0005]本公開的目標是提出一種允許高效地冷卻導管壁的燃燒室。在此語境中，燃燒室可包括燃燒器的其中發(fā)生燃燒的區(qū)段。它還可包括所謂的過渡區(qū)。這是主燃燒區(qū)的下游區(qū)域，其中燃燒器的橫截面積沿下游方向在主燃燒區(qū)和將熱氣流導引向渦輪入口的出口之間逐漸減小。
[0006]冷卻氣體可為已經被燃氣渦輪的壓縮機壓縮的空氣，如果燃燒器安裝在吸氣燃氣渦輪中的話。冷卻氣體可為任何其它氣體或氣體混合物。例如它可為空氣和燃氣渦輪的煙道氣的混合物，其中煙道氣再循環(huán)到壓縮機入口中。冷卻氣體例如還可為半閉環(huán)式氧燃料燃氣渦輪循環(huán)的二氧化碳，其中二氧化碳作為工作介質，燃料和氧在燃燒室中噴射到二氧化碳中以燃燒。
[0007]公開的燃燒室包括導管壁，以在運行期間在熱氣流徑中導引熱氣流。導管壁是雙壁結構，其包括內面、外面，以及沿著導管壁從腔體入口延伸到腔體出口的壁腔體。沿著導管壁例如表示腔體基本平行于導管壁的表面延伸，并且保持在壁的內部在表面下方。燃燒室進一步包括套管，套管至少部分地圍繞導管壁，并且在套管和導管壁之間的冷卻通道中沿著導管壁的外表面將冷卻氣體導引到出口端。腔體出口通往冷卻通道。在運行期間，冷卻氣體通過腔體入口饋送到壁腔體。在傳送通過壁腔體之后，冷卻氣體從腔體出口排到冷卻通道中。冷卻氣體在通過冷卻通道流向冷卻通道的出口端時進一步冷卻導管壁。
[0008]例如可鑄造雙壁，用SLM(選擇性激光熔化)制造雙壁，或者可用硬釬焊或焊接在一起的壁層制造雙壁。
[0009]根據燃燒室的另一個實施例，套管包括圍繞導管壁的多個孔口，孔口與導管壁間隔開一距離，使得在運行期間通過孔口從壓縮氣體氣室中噴射出的冷卻氣體沖擊在導管壁上。在沖擊冷卻導管壁之后，冷卻氣體作為橫向流流向冷卻通道的出口端。
[0010]根據燃燒室的又一個實施例，腔體入口和用于沖擊冷卻導管壁的孔口連接到同一壓縮氣體氣室上。因而，除了將熱傳遞給流過壁腔體的冷卻氣體進行冷卻之外，可通過沖擊冷卻，使用來自一個作為冷卻氣體源的氣室的冷卻氣體來冷卻導管壁。因而兩個冷卻流可在冷卻通道中再次用來進一步冷卻導管壁。
[0011]在燃燒室的一個示例性實施例，冷卻腔體沿垂直于燃燒器的軸向延伸的方向圍繞導管壁沿周向延伸。
[0012]在另一個實施例中，導管壁具有長方形、梯形、橢圓形或圓形橫截面，其中導管壁在一側具有第一腔體入口，以及在相反側具有第二腔體入口。對于長方形或梯形橫截面，側部是平坦側壁。對于圓形或橢圓形橫截面，側部可為圓，相應地橢圓，的區(qū)段，它覆蓋例如 30°和90°之間的角或者例如高達150°。在這個實施例中，第一腔體出口布置在熱氣流的一側的連接第一和第二腔體入口和第二腔體出口的壁區(qū)段中，以及在熱氣流的相反側的連接第一和第二腔體入口的壁區(qū)段中。這里，壁腔體從一側的腔體入口延伸到相鄰側的腔體出 □ 〇[〇〇13]備選地或者組合起來，導管壁在一側具有腔體入口，并且在相反側具有腔體出口。 這里，壁腔體從一側的腔體入口延伸到相反側的腔體出口。
[0014]在燃燒室的另一個實施例中，腔體入口布置成緊鄰接頭，導管壁的兩個區(qū)段在接頭處連接。導管壁可由不同的區(qū)段組成。出于制造和穩(wěn)定性原因，可能難以構造這樣的區(qū)域:其中導管壁的區(qū)段彼此連結或連接成雙壁。接頭例如可為焊縫或凸緣。為了冷卻接頭區(qū)域，最好的是通過緊鄰接頭的腔體入口將冷卻氣體貼近地引入到接頭。在此語境中緊鄰接頭例如可在相當于導管壁的厚度的距離內，更特別地例如一至五倍于壁厚度。在腔體入口中，冷卻氣體流向典型地可從傾斜于或垂直于導管壁表面的方向變成切向于導管壁表面的方向。這個流向變化會導致冷卻接頭區(qū)域所需的熱傳遞增加。備選地或組合起來，腔體出口可布置成緊鄰接頭。也在出口處，流向典型地改變(例如從切向于導管壁表面的方向變成傾斜于或垂直于表面的方向)，這可導致熱傳遞增加。
[0015]在又一個構造中，導管壁的第一區(qū)段構造成雙壁，雙壁包括壁腔體，并且第二區(qū)段構造成單壁。第二區(qū)段在套管下方延伸以進行冷卻。
[0016]除了燃燒室之外，本公開的目標是燃氣渦輪，其包括壓縮機、渦輪和燃燒器，燃燒器具有多個上面描述的燃燒室。
[0017]特別地，這種燃氣渦輪例如可包括多個燃燒室，燃燒室具有導管壁，以在運行期間在熱氣流徑中導引熱氣流，其中，導管壁是雙壁結構，其包括內面、外面，以及沿著導管壁從腔體入口延伸到腔體出口的壁腔體。燃燒室進一步包括套管，套管至少部分地圍繞導管壁，并且在套管和導管壁之間的冷卻通道中沿著外表面導管壁將冷卻氣體導引到出口端。腔體出口通往冷卻通道。在運行期間，冷卻氣體通過腔體入口饋送到壁腔體。在傳送通過壁腔體之后，冷卻氣體從腔體出口排到冷卻通道中。冷卻氣體在通過冷卻通道流向冷卻通道的出口端時進一步冷卻導管壁。
[0018]根據燃燒室的另一個實施例，這個燃氣渦輪具有套管，套管包括圍繞導管壁的多個孔口，孔口與導管壁間隔開一距離，使得在運行期間通過孔口從壓縮氣體氣室中噴射出的冷卻氣體沖擊在導管壁上。在沖擊冷卻導管壁之后，冷卻氣體作為橫向流流向冷卻通道的出口端。典型地，冷卻通道的出口端相對于在運行期間在燃燒室內部的熱氣的熱氣流方向布置在燃燒室的上游側處。
[0019]根據又一個實施例，燃氣渦輪具有壓縮氣體氣室，例如壓縮機氣室，而且腔體入口和用于沖擊冷卻導管壁的孔口兩者都連接到這個氣室上。因而，除了熱傳遞給流過壁腔體的冷卻氣體之外，可通過沖擊冷卻，使用來自一個作為冷卻氣體源的氣室的冷卻氣體來冷卻導管壁。兩個冷卻流都可在冷卻通道中再次用來進一步冷卻導管壁。
[0020]在另一個實施例中，冷卻通道的出口端連接到燃氣渦輪的噴燃器上，以在運行期間將冷卻氣體引入到噴燃器中。因而冷卻氣體將在已經用來冷卻燃燒室之后再次用作燃燒氣體。這樣重復使用由于冷卻燃燒室的期間獲得熱而被加熱的冷卻氣體會提高效率，并且針對給定的熱氣溫度來減少NOx排放，因為冷卻氣體不繞過燃燒過程。
[0021]在特定實施例中，多個燃燒室圍繞燃氣渦輪的軸線沿周向布置。面向彼此的兩個相鄰燃燒室的導管壁的區(qū)段構造成具有壁腔體的雙壁。套管布置在導管壁的面朝燃氣渦輪的軸線的區(qū)段上方。備選地或組合起來，套管布置在導管壁的背向燃氣渦輪的軸線的區(qū)段上方。面向彼此的兩個相鄰燃燒室的導管壁的區(qū)段，相應地多個區(qū)段，沒有套管和冷卻通道。因此，相鄰燃燒室之間的周向距離可減小。對于給定的熱氣流橫截面，其上布置有燃燒室的直徑可因此減小。因此燃燒器殼和整個燃氣渦輪直徑可減小，從而節(jié)約材料和成本。備選地或組合起來，空間要求降低的雙壁組件可用來增加相鄰燃燒室的壁之間的自由面積， 從而降低這些之間的氣體流的壓力損失?？臻g還可用于額外的裝置，諸如赫爾姆霍茨減震器。
[0022]在備選實施例中，多個燃燒室圍繞燃氣渦輪的軸線沿周向布置，并且腔體入口布置在導管壁的面向相鄰燃燒室的區(qū)段上。在這個布置中，套管布置在導管壁的面朝燃氣渦輪的軸線的區(qū)段上方，并且/或者套管布置在導管壁的背向燃氣渦輪的軸線的區(qū)段上方。而且在這個實施例中，相鄰燃燒室之間的套管或沖擊冷卻不需要空間，從而與其中在這些側部上應用套管且特別是在其中在這些側部上應用沖擊冷卻的組件相比，允許減小燃燒室之間的距離。腔體入口布置在側部處會在不被冷卻通道額外地冷卻且不被沖擊冷卻的側部區(qū)段中對壁腔體提供最冷的可用冷卻氣體。
[0023]除了燃燒室和燃氣渦輪之外，本公開的目標是一種用于冷卻這種燃燒室的方法。 根據該方法，冷卻流體饋送到導管壁的腔體入口中，導管壁具有雙壁結構，其包括內面、夕卜面，以及沿著導管壁從腔體入口延伸到腔體出口的壁腔體，使得冷卻氣體流過壁腔體，以冷卻導管壁。然后冷卻氣體通過腔體出口排到冷卻通道中，以進一步對導管壁進行對流冷卻。 冷卻通道由導管壁和套管界定，套管至少部分地圍繞導管壁，以沿著導管壁的外表面導引冷卻氣體。
[0024]根據方法的另一個實施例，冷卻氣體通過包圍套管的多個孔口噴射，孔口與導管壁間隔開一距離，使得來自壓縮氣體氣室的傳送通過孔口的冷卻氣體沖擊在導管壁上。在沖擊冷卻之后，氣體作為橫向流流向冷卻通道的出口端。
[0025]根據方法的另一個實施例，冷卻氣體從一個壓縮氣體氣室通過腔體入口饋送到壁腔體，并且從腔體出口排到冷卻通道。另外，來自同一冷卻氣室的冷卻氣體通過套管中的孔口噴射，沖擊在導管壁上，并且作為橫向流與從腔體出口排出的冷卻氣體流過同一冷卻通道。
[0026]提出的燃燒室允許有高效的冷卻方案，可根據運行期間的有效冷卻要求輕易地調節(jié)方案，并且可調節(jié)方案來額外地冷卻局部熱點。本公開還涉及一種用于考慮到此靈活性而設計燃燒室的方法。該方法包括以下步驟:針對特定冷卻要求來設計燃燒室壁腔體。冷卻要求例如可為燃燒室運行和熱傳遞的數字模擬的結果。
[0027]在設計條件下運行燃燒室，以及測量至少一個壁區(qū)段的燃燒器壁溫度。如果測得溫度超過極限溫度，則在冷卻套管中添加至少一個孔口，以額外地進行局部沖擊冷卻。極限溫度例如可為臨界材料溫度，超過臨界材料溫度，燃燒器的壽命可受到損害。
[0028]提出的冷卻設計還允許根據燃氣渦輪的不同的運行方案來輕易地調節(jié)冷卻能力。 [〇〇29] 對于長的維護時間間隔，沖擊冷卻孔的數量可相對于針對標準設計的沖擊冷卻孔的數量而增加。冷卻孔數量增加會導致燃燒室壁減少，這可允許的長維護時間間隔。
[0030]為了實現最高燃氣渦輪效率和功率，沖擊冷卻孔的數量相對于針對標準設計的沖擊冷卻的數量可減少。冷卻孔數量減少會降低通過冷卻系統(tǒng)的氣體流，而且可降低饋送冷卻氣體通過冷卻系統(tǒng)且將其饋送回到噴燃器中所需的壓力損失。因而可提高功率和效率。
[0031]燃燒室例如可為環(huán)形燃燒室或罐式燃燒器的燃燒室。它也可為圓筒燃燒器的燃燒室。燃燒室例如可為順序燃燒器組件的第二燃燒器。順序燃燒器組件可包括第一燃燒器，第一燃燒器具有:第一噴燃器，其允許燃料在運行期間進入到燃燒器入口氣體中；以及第一燃燒室、用于將稀釋氣體混合到離開第一燃燒室的第一燃燒器燃燒產物的稀釋氣體混合器、 用于混合燃料的第二噴燃器，以及第二燃燒室。從EP 14 150 737.6中了解到這種順序燃燒器組件，該專利通過引用而結合在本文中。[〇〇32] 可使用不同的噴燃器類型。對于第一燃燒器，例如可使用例如從EP 0 321 809中得知的所謂的EV噴燃器或者例如從DE 195 47 913中得知的AEV噴燃器。而且可使用BEV噴燃器，它包括歐洲專利申請EP 2 722 591中描述的旋流室，該專利申請通過引用而結合在本文中。在罐架構中，可使用每個罐式燃燒器有單個或多個噴燃器的布置。另外，US 2004/ 0211186中描述的火焰片(flamesheet)燃燒器可用作第一燃燒器，該專利通過引用而結合在本文中?！靖綀D說明】
[0033]將在附圖的協助下在下面更詳細地描述本公開、其性質及其優(yōu)點。[〇〇34] 參照附圖圖1顯示具有壓縮機、燃燒室和渦輪的燃氣渦輪；圖2顯示圖1的燃燒室的橫截面11-11。
[0035]圖3顯示燃燒室的橫截面的示例，在一側有冷卻套管，圖4顯示具有冷卻套管的燃燒室的橫截面的另一個示例，其中，燃燒室壁的一個區(qū)段構造成雙壁，而另一個區(qū)段則構造成沖擊冷卻式單壁。
[0036]圖5顯示具有燃燒組件的燃氣渦輪的橫截面，其中成陣列的雙壁燃燒室圍繞燃氣渦輪的軸線沿周向布置。[〇〇37]部件列表:1燃氣渦輪 2軸線 3壓縮機 4燃燒器 5渦輪 7排出氣體 8壓縮氣體 9熱氣流 10導管壁 11內面 12外面 13壁腔體 14孔口 15套管 16冷卻氣體 17冷卻通道 18對流襯套冷卻 19腔體入口 20腔體出口 21出口端 22內部接頭 23轉子蓋 24肋25噴燃器 26燃燒室 27外部接頭 28燃料30壓縮機氣室 31燃燒器殼?！揪唧w實施方式】[〇〇38]圖1顯示燃氣渦輪1，其具有被沖擊冷卻的燃燒器4。燃氣渦輪1包括壓縮機3、燃燒器4和渦輪5。
[0039]進入空氣被壓縮機3壓縮成壓縮氣體8。燃料28在燃燒器4中與壓縮氣體8燃燒而產生熱氣流9。熱氣9在渦輪5中膨脹，從而產生機械功。
[0040]燃燒器4容納在燃燒器殼31中。離開壓縮機3的壓縮氣體8傳送通過擴散器，以至少部分地回收離開壓縮機3的氣體的動態(tài)壓力。離開擴散器的壓縮氣體8流過壓縮機氣室30。 壓縮氣體的一部分從壓縮機氣室30直接流到噴燃器25中，以與燃料28混合，并且隨后在燃燒室26中燃燒。壓縮氣體8首先用作冷卻氣體16，以冷卻燃燒室26的導管壁10。典型地，還從壓縮機氣室30獲得其它冷卻氣體流，以冷卻噴燃器25和渦輪5。
[0041]典型地，燃氣渦輪系統(tǒng)包括發(fā)電機，發(fā)電機聯接到燃氣渦輪1的軸2上。燃氣渦輪1 進一步包括用于渦輪5的冷卻系統(tǒng)，未顯示該冷卻系統(tǒng)，因為它不是本公開的目標。[〇〇42]排出氣體7離開渦輪5。典型地在后面的水蒸汽循環(huán)中使用余熱，這里也未顯示水蒸汽循環(huán)。[〇〇43]圖1顯示燃燒器4,其具有用于冷卻導管壁10的沖擊冷卻組件。燃燒器4包括在上游端處的噴燃器25,以及從噴燃器延伸到下游端的燃燒室26。燃燒室26在側部由導管壁10界定。為了對導管壁10進行沖擊冷卻，包括孔口 14的套管15圍繞燃燒室26布置。冷卻氣體16通過孔口噴射，并且冷卻氣體16沖擊在導管壁10上。在沖擊之后，冷卻氣體16在由導管壁10和套管15形成的冷卻流徑17中以與燃燒室26內部的熱氣流逆流的方式流向燃燒室26的上游端。在冷卻導管壁10之后，冷卻氣體16可流到噴燃器中(在橫截面中未顯示)，即流到熱氣流徑的上游端處的燃燒室26中，以進一步用作燃燒氣體。
[0044]導管壁10的至少一部分構造成用于額外冷卻的雙壁結構。雙壁導管壁具有面朝熱氣流徑的內面11和面朝壓縮機氣室的外面12。壁腔體沿著導管壁10在內面11和外面12之間從腔體入口延伸到腔體出口(關于腔體入口和出口，參見圖2至4)。在運行期間，冷卻氣體流過壁腔體13。在冷卻導管壁10之后，冷卻氣體從壁腔體排到由冷卻套管15和導管壁10的外面12界定的冷卻通道17中。從壁腔體中排出的冷卻氣體與曾經用于沖擊冷卻的冷卻氣體一起流向燃燒室26的上游端，以進一步在噴燃器25中使用，即在燃燒室26中使用。在這個示例中，壁腔體13被肋24分成多個壁腔體13,肋24連接外面12與內面11。還可使用銷來連接外面 12與內面11。[〇〇45]圖2顯示圖1的燃燒室26的橫截面I1-1I的透視圖，作為具有雙壁結構的燃燒室26 的示例。導管壁10構造成雙壁結構，它具有內面11、外面12,以及沿著導管壁10從腔體入口 19延伸到腔體出口20的壁腔體13。在這個具有長方形橫截面的示例中，四個壁腔體13布置在橫截面中。各個壁腔體從布置在燃燒室的側壁上的腔體入口 19延伸到布置在頂壁上(即， 布置在燃燒室26的底壁上)的腔體出口 20。冷卻氣體16從包圍燃燒室26的壓縮機氣室30饋送到腔體入口 19。導管壁10的上區(qū)段和下區(qū)段由套管15圍繞，從而在它們之間形成冷卻通道17。腔體出口 20通往冷卻通道17,并且從腔體出口 20中排出的冷卻氣體16流向冷卻通道 17的出口端(在橫截面中未顯示)。
[0046]為了對導管壁10進行沖擊冷卻，套管15包括孔口 14。冷卻氣體16通過孔口噴射，并且冷卻氣體16沖擊在導管壁10上。在沖擊之后，冷卻氣體16在冷卻通道17中流向燃燒室的上游端(未顯示)。在這個示例中，孔口 14布置在導管壁10的頂側和底側上方。[〇〇47]圖3顯示具有雙壁結構的燃燒室26的橫截面的另一個示例。導管壁10構造成雙壁結構，它具有內面11、外面12,以及沿著導管壁10從腔體入口 19延伸到腔體出口 20的壁腔體13。在這個具有長方形橫截面的示例中，兩個壁腔體13布置在橫截面中。各個壁腔體13從布置在燃燒室的底側壁的中心處的腔體入口 19延伸到布置在頂壁的中心處的腔體出口 20。一個壁腔體13跨越導管壁10的左半部，而另一個壁腔體13則跨越導管壁10的右半部。冷卻氣體16從圍繞燃燒室26的壓縮機氣室30饋送到腔體入口 19。導管壁10的上區(qū)段由套管15圍繞，從而在它們之間形成冷卻通道17。在這個示例中，導管壁10的頂壁實際上由套管15圍繞。腔體出口 20通往冷卻通道17,并且從腔體出口 20中排出的冷卻氣體16流向冷卻通道17 的出口端(未在橫截面中顯示)。
[0048]為了對導管壁10進行沖擊冷卻，套管15包括孔口 14。冷卻氣體16通過孔口噴射，并且冷卻氣體16沖擊在導管壁10上。在沖擊之后，冷卻氣體在冷卻通道17中流向燃燒室的上游端(未顯示)。在這個示例中，孔口 14布置在導管壁10的頂側上方。
[0049]在這個示例中，導管壁10包括左區(qū)段和右區(qū)段。兩個區(qū)段都由上部接頭22和下部接頭27連接。腔體入口 19布置在下部接頭27的兩側。腔體出口 20布置在上部接頭22的兩側。 接頭可為例如焊縫。
[0050]圖4顯示具有雙壁結構的燃燒室26的橫截面的另一個示例。圖4的示例基于圖3的示例。與圖3的示例相比，導管壁10的頂部區(qū)段是單壁式的。腔體出口 20布置成靠近頂部區(qū)段的左側，相應地右側。在腔體出口 20之間延伸的頂部區(qū)段被沖擊冷卻。[0051 ]圖5顯示具有燃燒組件的燃氣渦輪的橫截面，其中成陣列的雙壁燃燒室26圍繞燃氣渦輪的軸線2沿周向布置。各個燃燒室26具有圓柱形導管壁10。導管壁10具有內面11和外面12,并且在面朝燃氣渦輪的軸線2的側從壓縮機氣室30對導管壁10饋送冷卻氣體，壓縮機氣室30由轉子蓋23和燃燒器殼31界定。各個燃燒器的背向軸線2的側由套管15圍繞，從而在導管壁10和套管15之間界定冷卻通道17。在冷卻導管壁10之后，冷卻氣體16從雙壁式導管壁10排到冷卻通道17中，流向冷卻通道17的出口端(未在橫截面中顯示)。[〇〇52]在套管15下方的導管壁10的朝外區(qū)段被通過孔口 14噴射出的冷卻氣體16進一步沖擊冷卻。在沖擊之后，冷卻氣體16在冷卻通道17中流向燃燒室的上游端(未顯示)。
【主權項】
1.一種燃燒室(26)，其包括用于在運行期間在熱氣流徑中導引熱氣流(9)的導管壁 (10)，其中，所述導管壁(10)是雙壁結構，其包括內面(11)、外面(12)，以及沿著所述導管壁 (10)從腔體入口(19)延伸到腔體出口(20)的壁腔體(13)，其特征在于，套管(15)至少部分 地圍繞所述導管壁(10)，以在所述套管(15)和所述導管壁(10)之間的冷卻通道(17)中沿著 所述導管壁(10)的外表面將冷卻氣體(16)導引到出口端(21)，并且所述腔體出口(20)通往 所述冷卻通道。2.根據權利要求1所述的燃燒室(26)，其特征在于，所述套管(15)包括多個孔口(14)， 所述多個孔口(14)包圍所述導管壁(10)，并且與其間隔開一距離，使得在運行期間通過所 述孔口(14)從壓縮氣體氣室(30)中噴射出的冷卻氣體(16)沖擊在所述導管壁(10)上，并且 作為橫向流(18)流向所述冷卻通道(17)的出口端(21)。3.根據權利要求1所述的燃燒室(26)，其特征在于，所述腔體入口(19)與用于對所述導 管壁(10)進行沖擊冷卻的孔口(14)連接到同一壓縮氣體氣室(30)上。4.根據權利要求1至3中的任一項所述的燃燒室(26)，其特征在于，所述冷卻腔體(13) 沿垂直于所述燃燒器(4)的軸向延伸的方向圍繞所述導管壁(10)沿周向延伸。5.根據權利要求1至4中的任一項所述的燃燒室(26)，其特征在于，所述導管壁(10)具 有長方形、梯形、橢圓形或圓形橫截面，所述導管壁(10)在一側具有第一腔體入口(19)，并 且在相反側具有第二腔體入口(19)，以及在所述熱氣流(9)的一側的在連接所述第一和第 二腔體入口(19)的壁區(qū)段中的第一腔體出口(20)，以及在所述熱氣流(9)的相反側的在連 接所述第一和第二腔體入口(19)的壁區(qū)段中的第二腔體出口(20)，或者所述導管壁在一側具有腔體入口(19)，以及在相反側具有腔體出口(19)，其中壁 腔體(13)從一側的所述腔體入口(19)延伸到相反側的所述腔體出口(19)。6.根據權利要求1至5中的任一項所述的燃燒室(26)，其特征在于，所述腔體入口(19) 以及/或所述腔體出口(20)布置成緊鄰接頭(22,27)，所述導管壁(10)的兩個區(qū)段在所述接 頭(22,27)處連接。7.根據權利要求1至6中的任一項所述的燃燒室(26)，其特征在于，所述導管壁(10)的 第一區(qū)段構造成雙壁，所述雙壁包括所述壁腔體(13)，并且第二區(qū)段構造成單壁，其中，所 述第二區(qū)段在所述套管(15)下方延伸。8.—種燃氣渦輪(1)，其具有至少一個壓縮機(3)和至少一個渦輪(5)，其特征在于，所 燃氣渦輪(1)包括至少一個根據權利要求1至7中的任一項所述的燃燒室(26)。9.根據權利要求8所述的燃氣渦輪(1)，其特征在于，所述冷卻通道(17)的出口端(21) 連接到所述燃氣渦輪(1)的噴燃器(25)，以在運行期間將所述冷卻氣體(16)引入到所述噴 燃器(25)中。10.根據權利要求8所述的燃氣渦輪(1 )，其特征在于，多個燃燒室(26)圍繞所述燃氣渦 輪(9)的軸線(2)沿周向布置，并且面向彼此的兩個相鄰燃燒室(26)的導管壁(10)的區(qū)段構 造成具有壁腔體(13)的雙壁，并且所述套管(15)布置在所述導管壁(10)的面朝所述燃氣渦 輪(1)的軸線(2)的區(qū)段上方，而且/或者所述套管(15)布置在所述導管壁(10)的背向所述 燃氣渦輪(1)的軸線(2)的區(qū)段上方。11.根據權利要求8所述的燃氣渦輪(1)，其特征在于，多個燃燒室(26)圍繞所述燃氣渦 輪(9)的軸線(2)沿周向布置，所述腔體入口(19)布置在面向彼此的兩個相鄰燃燒室(26)的導管壁(10)的區(qū)段上，并且所述套管(15)布置在所述導管壁(10)的面向所述燃氣渦輪(1) 的軸線(2)的區(qū)段上方，而且/或者所述套管(15)布置在所述導管壁(10)的背向所述燃氣渦 輪(1)的軸線(2)的區(qū)段上方。12.—種用于冷卻燃燒室(26)的方法，所述燃燒室(26)包括導管壁(10)，以在運行期間 在熱氣流徑中導引熱氣流(9)，其中，所述導管壁(10)是雙壁結構，其包括內面(11)、外面 (12)，以及沿著所述導管壁(10)從腔體入口(19)延伸到腔體出口(20)的壁腔體(13)，以及 其中，套管(15)至少部分地圍繞所述導管壁(10)，以在所述套管(15)和所述導管壁(10)之 間的冷卻通道(17)中沿著所述導管壁(10)的外表面導引冷卻氣體(16)，其特征在于，冷卻 流體饋送到所述腔體入口(19)中，流過所述壁腔體(13)，以冷卻所述導管壁(10)，并且冷卻 流體通過腔體出口(20)排到所述冷卻通道(17)中，以進一步對所述導管壁(10)進行對流冷 卻。13.根據權利要求12所述的用于冷卻燃燒室(26)的方法，其特征在于，冷卻氣體(16)通 過包圍的套管(15)中的多個孔口(14)噴射，所述多個孔口(14)與導管壁(10)間隔開一距 離，使得來自壓縮氣體氣室(30)的冷卻氣體(16)傳送通過所述孔口(14)，沖擊在所述導管 壁(10)上，并且作為橫向流(18)流向所述冷卻通道(17)的出口端(21)。14.根據權利要求13所述的用于冷卻燃燒室(26)的方法，其特征在于，所述冷卻氣體 (16)從一個壓縮氣體氣室(30)通過所述腔體入口(19)饋送到所述壁腔體(13)，并且從所述 腔體出口(20)排到所述冷卻通道(17)，而且來自同一冷卻氣室(30)的冷卻氣體(16)噴射通 過所述孔口(14)，沖擊在所述導管壁(10)上，并且作為橫向流(18)與從所述腔體出口(20) 排出的冷卻氣體(16)流過同一冷卻通道(17)。15.—種用于設計根據權利要求2或3所述的燃燒室(26)的方法，其特征在于，針對特定 冷卻要求設計而所述壁腔體(13)，在設計條件下運行所述燃燒室，并且添加至少一個孔口 (14)，以在超過所述導管壁(10)的區(qū)段的極限溫度時額外地進行沖擊冷卻。
【文檔編號】F23R3/00GK105972637SQ201610138281
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年3月11日
【發(fā)明人】M.T.毛雷爾, F.鮑姆加特納
【申請人】安薩爾多能源瑞士股份公司