一种基于组合式燃烧室的发电燃气轮机制造技术

本发明专利技术提供了一种基于组合式燃烧室的发电燃气轮机，该发电燃气轮机沿气流方向依次设有发电机、压气机、冷却器、组合式燃烧室和涡轮；发电机由压气机带动前驱布置，压气机与涡轮同轴设置；组合式燃烧室包括同轴设置的外部燃烧室和内部燃烧室，外部燃烧室采用等压环管燃烧室，而内部燃烧室采用连续旋转爆轰燃烧室；组合式燃烧室的两侧设有第一变几何导向阀和第二变几何导向阀，以使在基于组合式燃烧室的发电燃气轮机启动时采用等压环管燃烧室，而在基于组合式燃烧室的发电燃气轮机发电时采用连续旋转爆轰燃烧室。本发明专利技术具有启动点火迅速可靠且高效环保、在发电工况下效率大大高于传统等压燃烧室等优点。

A power generation gas turbine based on combined combustion chamber

The invention provides a power generation gas turbine combined combustion chamber based on the gas turbine power generation in turn along the direction of the flow generator, a compressor, cooler, combined combustion chamber and turbine generator driven by a compressor; the compressor and turbine coaxial arrangement precursor, arranged; combined combustion chamber includes external combustion chamber and arranged coaxially the internal combustion chamber, external combustion chamber adopts isobaric loop combustion chamber, while the internal combustion chamber by continuously rotating detonation combustion chamber; combined combustion chamber are arranged on both sides of the first variable geometry guide valve and second variable geometry guide valve, so that the pressure ring pipe in the combustion chamber of gas turbine power generation combined combustion chamber based on startup when the continuous rotating detonation combustion chamber in the combustion chamber of the combined power generation gas turbine generator based on time. The invention has the advantages of fast and reliable starting ignition, high efficiency and environmental protection, and the efficiency is greatly higher than that of the conventional isobaric combustion chamber under the power generation condition.

【技术实现步骤摘要】
一种基于组合式燃烧室的发电燃气轮机
本专利技术涉及燃气轮机技术，尤其涉及一种基于组合式燃烧室的发电燃气轮机。
技术介绍
传统等压燃烧室容易起爆、可靠性高，但由于受等压燃烧和爆燃的原理和特性的制约，其存在燃烧速度慢、效率低等不足，很难在其基础上大幅度提高燃气轮机的效率，作为发电燃气轮机很难达到能量要求。爆轰燃烧相比于传统等压燃烧传播速度快、热效率高、结构也更加简单紧凑，然而，其也存在以下缺点：爆轰点火能量高，使得点火困难；工作强度大，持续工作易造成零部件的扭曲变形甚至烧毁；低当量比进气时由于能量不足易发生熄火，当量比趋于1进气时由于排气温度高易烧导叶。这些都是开发满足日益提高的动力装置要求的发电燃气轮机亟待解决的问题。
技术实现思路
在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。鉴于此，本专利技术提供了一种基于组合式燃烧室的发电燃气轮机，以至少解决现有的传统等压燃烧室所存在的燃烧速度慢、效率低的问题以及爆轰燃烧室所存在的爆轰点火能量高导致点火困难等问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于组合式燃烧室的发电燃气轮机，基于组合式燃烧室的发电燃气轮机沿气流方向依次设有发电机、压气机、冷却器、组合式燃烧室和涡轮；发电机由压气机带动前驱布置，压气机的出口端连接冷却器的进口端，冷却器的出口端连接组合式燃烧室的进口端，组合式燃烧室的出口端连接涡轮的进口端，其中，压气机与涡轮同轴设置；组合式燃烧室包括同轴设置的外部燃烧室和内部燃烧室，外部燃烧室采用等压环管燃烧室，而内部燃烧室采用连续旋转爆轰燃烧室，连续旋转爆轰燃烧室设于等压环管燃烧室内；组合式燃烧室的两侧设有第一变几何导向阀和第二变几何导向阀，其中，第一变几何导向阀连接于冷却器与组合式燃烧室之间，而第二变几何导向阀连接于组合式燃烧室与涡轮之间；第一变几何导向阀和第二变几何导向阀用于切换连续旋转爆轰燃烧室和等压环管燃烧室的启动，以使在基于组合式燃烧室的发电燃气轮机启动时采用等压环管燃烧室，而在基于组合式燃烧室的发电燃气轮机发电时采用连续旋转爆轰燃烧室。进一步地，基于组合式燃烧室的发电燃气轮机还包括进气道，进气道连接压气机的进口端。进一步地，基于组合式燃烧室的发电燃气轮机还包括排气道，排气道连接涡轮的出口端。进一步地，等压环管燃烧室采用常规等离子体点火器进行点火。进一步地，连续旋转爆轰燃烧室采用高能等离子体点火器直接点火。本专利技术的基于组合式燃烧室的发电燃气轮机，能够克服传统等压燃烧室效率低、爆轰燃烧室起爆点火启动要求高的不足，提供一种易于启动、低污染、高效、结构紧凑的基于组合式燃烧室的发电燃气轮机。本专利技术的发电燃气轮机在启动过程中使布置在组合式燃烧室外层的传统等压环管燃烧室，其能有效防止由于起爆不成功造成的燃气轮机熄火，在启动中用等离子点火器即可实现燃烧室迅速、可靠地启动点火，且连焰性好，保证了燃气轮机启动的稳定性和可靠性；本专利技术在燃气轮机发电时采用布置在组合式燃烧室内层的连续旋转爆轰燃烧室，其能够大幅度提高了燃气轮机效率，有效提高了燃气轮机的动力性和燃料的经济性，从而提高燃气轮机的发电能力；组合式燃烧室中两种燃烧室的布置形式使燃气轮机结构更紧凑，变几何导向阀切换二者交替工作也合理地组织了燃烧进、出口流场的分布，减小对零部件的损耗，延长了燃气轮机使用寿命。压气机与燃烧室之间添加冷却器的设想，将燃气轮机循环定义为“中冷爆轰循环燃气轮机”，大大提高了旋转爆轰增压燃烧室的增压比，提高燃气做功能力，从而提高燃气轮机的发电能力。本专利技术能够确保在燃气轮机的不同工作阶段，燃烧室启动点火迅速可靠且高效环保；同时，本专利技术的燃气轮机在发电工况下工作时启动的连续旋转爆轰燃烧室效率大大高于传统等压燃烧室，极大地提高了发电燃气轮机的发电能力，燃气的充分燃烧也有效地降低了对环境的污染；在压气机和组合式燃烧室间布置冷却器的设计降低了压气机的出口温度提高了增压比，进而提高了燃气轮机的做功能力；两种燃烧室在不同工作阶段下分别工作的形式相对改善了单一燃烧室长时间处于高温、高负荷工作状态的情况，一定程度上降低了对组合式燃烧室外部等压环管燃烧室的设计要求，延长燃气轮机的寿命；两种环形燃烧室相套的设计相对与其他布置形式更紧凑，缩小了燃气轮机尺寸。通过以下结合附图对本专利技术的最佳实施例的详细说明，本专利技术的这些以及其他优点将更加明显。附图说明本专利技术可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本专利技术的优选实施例和解释本专利技术的原理和优点。在附图中：图1为本专利技术的基于组合式燃烧室的发电燃气轮机的整体结构示意图；图2为图1所示组合式燃烧室正视剖面图；图3为图1所示组合式燃烧室A-A剖视图；图4为图1所示组合式燃烧室中等压环管燃烧室A-A剖视图；图5为图1所示组合式燃烧室中连续旋转爆轰燃烧室A-A剖视图。图中：1.发电机，2.压气机，3.冷却器，4.第一变几何导向阀，5.组合式燃烧室，6.第二变几何导向阀，7.涡轮，8.等压环管燃烧室，9.连续旋转爆轰燃烧室。本领域技术人员应当理解，附图中的元件仅仅是为了简单和清楚起见而示出的，而且不一定是按比例绘制的。例如，附图中某些元件的尺寸可能相对于其他元件放大了，以便有助于提高对本专利技术实施例的理解。具体实施方式在下文中将结合附图对本专利技术的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在附图中仅仅示出了与根据本专利技术的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节。本专利技术的实施例提供了一种基于组合式燃烧室的发电燃气轮机，基于组合式燃烧室的发电燃气轮机沿气流方向依次设有发电机、压气机、冷却器、组合式燃烧室和涡轮；发电机由压气机带动前驱布置，压气机的出口端连接冷却器的进口端，冷却器的出口端连接组合式燃烧室的进口端，组合式燃烧室的出口端连接涡轮的进口端，其中，压气机与涡轮同轴设置；组合式燃烧室包括同轴设置的外部燃烧室和内部燃烧室，外部燃烧室采用等压环管燃烧室，而内部燃烧室采用连续旋转爆轰燃烧室，连续旋转爆轰燃烧室设于等压环管燃烧室内；组合式燃烧室的两侧设有第一变几何导向阀和第二变几何导向阀，其中，第一变几何导向阀连接于冷却器与组合式燃烧室之间，而第二变几何导向阀连接于组合式燃烧室与涡轮之间；第一变几何导向阀和第二变几何导向阀用于切换连续旋转爆轰燃烧室和等压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于组合式燃烧室的发电燃气轮机，其特征在于，所述基于组合式燃烧室的发电燃气轮机沿气流方向依次设有发电机、压气机、冷却器、组合式燃烧室和涡轮；所述发电机由所述压气机带动前驱布置，所述压气机的出口端连接所述冷却器的进口端，所述冷却器的出口端连接所述组合式燃烧室的进口端，所述组合式燃烧室的出口端连接所述涡轮的进口端，其中，所述压气机与所述涡轮同轴设置；所述组合式燃烧室包括同轴设置的外部燃烧室和内部燃烧室，所述外部燃烧室采用等压环管燃烧室，而所述内部燃烧室采用连续旋转爆轰燃烧室，所述连续旋转爆轰燃烧室设于所述等压环管燃烧室内；所述组合式燃烧室的两侧设有第一变几何导向阀和第二变几何导向阀，其中，所述第一变几何导向阀连接于所述冷却器与所述组合式燃烧室之间，而所述第二变几何导向阀连接于所述组合式燃烧室与所述涡轮之间；所述第一变几何导向阀和所述第二变几何导向阀用于切换所述连续旋转爆轰燃烧室和所述等压环管燃烧室的启动，以使在所述基于组合式燃烧室的发电燃气轮机启动时采用所述等压环管燃烧室，而在所述基于组合式燃烧室的发电燃气轮机发电时采用所述连续旋转爆轰燃烧室。

【技术特征摘要】
1.一种基于组合式燃烧室的发电燃气轮机，其特征在于，所述基于组合式燃烧室的发电燃气轮机沿气流方向依次设有发电机、压气机、冷却器、组合式燃烧室和涡轮；所述发电机由所述压气机带动前驱布置，所述压气机的出口端连接所述冷却器的进口端，所述冷却器的出口端连接所述组合式燃烧室的进口端，所述组合式燃烧室的出口端连接所述涡轮的进口端，其中，所述压气机与所述涡轮同轴设置；所述组合式燃烧室包括同轴设置的外部燃烧室和内部燃烧室，所述外部燃烧室采用等压环管燃烧室，而所述内部燃烧室采用连续旋转爆轰燃烧室，所述连续旋转爆轰燃烧室设于所述等压环管燃烧室内；所述组合式燃烧室的两侧设有第一变几何导向阀和第二变几何导向阀，其中，所述第一变几何导向阀连接于所述冷却器与所述组合式燃烧室之间，而所述第二变几何导向阀连接于所述组合式燃烧室与所述涡轮之间；...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宁波，郑洪涛，杨家龙，孙成文，祁磊，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23