一种燃气轮机燃烧室多层导流衬套，该多层导流衬套包括至少两层，各层均悬挂于机匣与火焰筒形成的环形空间内，最内层导流衬套沿轴向设置多排射流孔和至少一排头部进气孔，其余各层均设置一排导流孔。不同环形空间之间由导流孔连通。通过该多层导流衬套可以合理地组织导流衬套内的流动，有益于优化导流衬套内部流动，减少空气分配不均匀性，提升头部燃烧效果；同样，通过合理布置最内层导流衬套上的射流孔，可以有针对性地改善火焰筒的冷却效果。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种导流衬套结构，属于燃气轮机结构设计
技术介绍
工业重型燃气轮机燃烧室导流衬套的作用主要有以下两点:其一，整理燃烧室火焰筒与导流衬套之间空气流动的均匀性，燃压缸内部的空气流动是异常杂乱的，而为了更好地组织燃烧室头部的燃烧，燃烧室头部的设计目标通常是均匀来流，因此需要导流衬套的整流作用；其二，加强对火焰筒壁面的冷却，导流衬套与火焰筒之间的距离决定了导流衬套与火焰筒所构成环形空间的面积以及通过该环形空间的空气速度，从而进一步影响了火焰筒冷却效果。工业重型燃气轮机燃烧室设计难点之一为冷却设计。通常用于制造燃气轮机燃烧室超级合金承受温度的提升速度(材料改进)慢于燃烧室出口平均温度的提升速率。20世纪90年代初至今开发的燃烧室平均出口烟气温度为1400?1600°C，而超级合金的耐温小于1000°C。为了使燃烧室能够长期安全工作，多种冷却技术被应用于燃烧室，以及通常会在高温部分喷涂热障涂层来保护金属材料。冷却技术与热障涂层共同保证燃烧室安全运行。燃烧室冷却设计通常从经典基础试验中得到相关冷却关系式，然后将其应用于实际燃烧室需要冷却部位上，而实际冷却设计的冷却效果常低于实验室得到的理想情况的冷却效果，这主要由于在实际情况下进入火焰筒头部的来流不均匀。通常导流衬套仅仅提供一个通道，其整流作用有限，目前的导流衬套通常在导流衬套尾端加入冲击冷却孔，对火焰筒尾端进行冲击冷却，如专利CN 102840599、专利CN 101539294，或在导流衬套表面上设置紊流器，如美国专利N0.7010921。专利CN 101625123在导流衬套冲击冷却孔上加入小管，增强其冷却效果。这些尝试尽管对火焰筒尾部的冷却进行了改善，但在火焰筒头部的冷却以及燃烧室头部的燃烧组织上仍有欠缺。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，提升进入燃烧室参与燃烧的空气的均匀性，更有针对性的分布冷却空气，提升冷却效果，本技术提出一种多层导流衬套结构，可以提供调节空气均匀性的变量，消除进入燃烧室头部空气的不均匀性，而且可以对火焰筒的不同部位根据需求加强冷却效果。本技术所采用的技术方案如下:一种燃气轮机燃烧室多层导流衬套，其特征在于:该多层导流衬套包括至少两层，各层均悬挂于机匣与火焰筒形成的环形空间内，最内层导流衬套沿轴向设置多排射流孔和至少一排头部进气孔，其余各层均设置一排导流孔。优选的，所述多层导流衬套靠近端盖的一端均固定在同一个固定环上，固定环与机匣或端盖固定连接。优选的，所述多层导流衬套有2?5层，每相邻两层形成的环形空间的截面面积的比值在0.5?2之间。优选的，所述每一层导流衬套的轴线均与火焰筒的轴线共线。所述每一层导流衬套上的导流孔的中轴线距端盖的轴向距离由内到外逐步增加。头部进气孔为圆孔、椭圆孔或槽型孔。优选的，该多层导流衬套的末端通过浮动支撑与机匣相连接，浮动支撑末端距多层导流衬套末端的距离L在30?10mm之间。本技术与现有技术相比具有以下优点及有益效果:本技术通过设计至少包含两层的多层导流衬套，将机匣与火焰筒形成的环形空间分成至少三层环形通道，不同环形通道之间由导流孔连接，通过该多层导流衬套可以合理地组织导流衬套内的流动，有益于优化导流衬套内部流动，减少空气分配不均匀性，提升头部燃烧效果，同样，通过合理布置最内层导流衬套上的射流孔，可以有针对性地改善火焰筒的冷却效果。【附图说明】图1为包含机匣和火焰筒在内的多层导流衬套的结构原理示意图。图2为多层导流衬套的立体简图。图中符号说明:11_多层导流衬套；111-最内层导流衬套；112-外层导流衬套，12-导流孔；13_射流孔；14_头部进气孔；15_固定环；16_浮动支撑；21_机匣；22_火焰筒；23-端盖。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对本技术做详细说明:参见图1和图2，该燃气轮机燃烧室多层导流衬套11包括至少两层，各层均悬挂于机匣21与火焰筒22形成的环形空间内，最内层导流衬套111沿轴向设置多排射流孔13和至少一排头部进气孔14，头部进气孔14可以为圆孔、椭圆孔或槽型孔；其余各层均设置一排导流孔12。通过多层导流衬套11以及其上的导流孔12可以引导空气在导流衬套内的流动。离火焰筒22最近的最内层导流衬套111上的多排射流孔13可根据不同冷却需求布置，从而可以根据设计需求对火焰筒局部冷却进行加强，而非仅仅对火焰筒尾部进行冷却。本实施例中，所述多层导流衬套11靠近端盖的一端均固定在同一个固定环15上，固定环15与机匣21或端盖23固定连接，以提高多层导流衬套11的刚性，减小振动问题。多层导流衬套优选采用2?5层，每相邻两层形成的环形空间的截面面积的比值在0.5?2之间；通过调整不同小环形空间之间的面积比，可以将不同比例空气精确输送至燃烧室不同部位。优选的，所述每一层导流衬套的轴线均与火焰筒22的轴线共线；所述每一层导流衬套上的导流孔12的中轴线距端盖的轴向距离由内到外逐步增加，引导空气从该孔进入燃烧室头部，进行头部空气分配。该多层导流衬套11的末端通过浮动支撑16与机匣21相连接，浮动支撑16末端距多层导流衬套11末端的距离在30?10mm之间。浮动支撑16可以进一步提高多层导流衬套11的刚性，减小振动问题。本技术的工作过程如下:燃压缸中的不均匀气流分别从机匣21与外层导流衬套112之间的空气入口 1、外层导流衬套与最内层导流衬套111之间的空气入口 2以及最内层导流衬套111与火焰筒22之间的空气入口 3进入，其中从空气入口 I进入的气流从导流孔12进入外层导流衬套112与最内层导流衬套111之间的小环形通道，与从空气入口 2进入的空气混合，然后从头部进气孔14进入燃烧室火焰筒22内部，从空气入口 3进入的空气经过沿程的射流孔13和头部进气孔14进入燃烧室火焰筒22内部。【主权项】1.一种燃气轮机燃烧室多层导流衬套，其特征在于:该多层导流衬套(11)包括至少两层，各层均悬挂于机匣(21)与火焰筒(22)形成的环形空间内，最内层导流衬套(111)沿轴向设置多排射流孔(13)和至少一排头部进气孔(14)，其余各层均设置一排导流孔(12)。2.根据权利要求1所述的一种燃气轮机燃烧室多层导流衬套，其特征在于:所述多层导流衬套(11)靠近端盖(23)的一端均固定在同一个固定环(15)上，该固定环(15)与机匣(21)或端盖(23)固定连接。3.根据权利要求1所述的一种燃气轮机燃烧室多层导流衬套，其特征在于:所述多层导流衬套(11)为2?5层，每相邻两层形成的环形空间的截面面积的比值在0.5?2之间。4.根据权利要求1、2或3所述的一种燃气轮机燃烧室多层导流衬套，其特征在于:所述每一层导流衬套的轴线均与火焰筒(22)的轴线共线。5.根据权利要求1、2或3所述的一种燃气轮机燃烧室多层导流衬套，其特征在于:所述每一层导流衬套上的导流孔(12)的中轴线距端盖的轴向距离由内到外逐步增加。6.根据权利要求1所述的一种燃气轮机燃烧室多层导流衬套，其特征在于:所述的头部进气孔(14)为圆孔、椭圆孔或槽型孔。7.根据权利要求1所述的一种燃气轮机燃烧室多层导流衬套，其特征在于:该多层导流衬套(11)的末端通过浮动支撑(16)与本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种燃气轮机燃烧室多层导流衬套，其特征在于：该多层导流衬套(11)包括至少两层，各层均悬挂于机匣(21)与火焰筒(22)形成的环形空间内，最内层导流衬套(111)沿轴向设置多排射流孔(13)和至少一排头部进气孔(14)，其余各层均设置一排导流孔(12)。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吕煊，李珊珊，方子文，郭庆波，陈伟，
申请(专利权)人：北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11
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