一种燃气轮机的燃烧室及使用其的燃气轮机制造技术

本公开提供了一种燃气轮机的燃烧室及使用其的燃气轮机，该燃烧室包括：燃烧室端部、火焰筒、过渡段、喷嘴机匣、火焰筒机匣和燃烧室机匣。喷嘴机匣嵌套于燃烧室端部外；火焰筒机匣嵌套于火焰筒外；喷嘴机匣、火焰筒机匣和燃烧室机匣自上而下顺次连接；燃烧室端部、火焰筒、过渡段自上而下顺次连接；过渡段固定在燃烧室外机匣上；燃烧室端部包括预混燃料管路、清吹空气管路和扩散燃料管路。本公开的燃烧室采用了分管形燃烧室的总体结构，配置了具有燃料与空气高效混合能力的预混喷嘴和具有双层结构的火焰筒，可替换传统航改燃气轮机紧凑式的扩散燃烧室，有效解决传统航改燃气轮机污染排放高、寿命短和维护不便等问题。

Combustion chamber of gas turbine and gas turbine using the same

The present disclosure provides a combustion chamber for a gas turbine and a gas turbine used in the combustor, which includes the end of the combustion chamber, a flame tube, a transition section, a nozzle casing, a flame tube casing and a combustor box. The nozzle casing is nested outside the end of the combustion chamber; the flame tube casing is nested outside the flame tube; the nozzle casing, the flame tube casing and the combustion chamber casing are connected from top to bottom; the end of the combustor, the flame tube and the transition section are connected from top to bottom; the transition section is fixed on the combustion chamber; the end of the combustor includes the premixed fuel. Pipeline, air blowing line and diffused fuel line. The open combustor adopts the overall structure of the divided combustor, with a premixed nozzle with high efficiency of mixing fuel and air and a double-layer flame tube, which can replace the compact diffused combustor of the traditional aero modified gas turbine, and effectively solve the high pollution emission, short life and dimension of the traditional air turbine. Problems such as inconveniences and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种燃气轮机的燃烧室及使用其的燃气轮机
本公开涉及燃烧室
，尤其涉及一种燃气轮机的燃烧室及使用其的燃气轮机。
技术介绍
航改燃气轮机是用航空发动机直接改装或者以航空发动机为蓝本进行设计制造的燃气轮机产品，用作陆用或船舶动力。航改燃气轮机与航空发动机、重型燃气轮机一起构成了燃气轮机的三大产品序列。航改燃气轮机所处的功率等级(5～40MW)完全覆盖分布式能源的全部应用领域，在分布式冷热电联供、应急电源、移动电站、管道驱动等领域有着广泛的应用。由于分布式能源是一种新兴的能源布局和利用方式，其对节约资源、提高能源利用效率、降低排放改善环境具有重要意义，国家为推进分布式能源发展出台了系列支持政策。燃气轮机虽然是分布式能源中的关键装备，但目前我国的燃气轮机整体水平与国外还存在较大的差距，严重制约了分布能源的发展。国家为加快燃气轮机的研制和国产化，相继出台了《中国制造2025-能源装备实施方案》和《依托能源工程推进燃气轮机创新发展的若干意见》等文件，支持通过体制机制创新、技术和资源融合促进燃气轮机开发。为航改燃气轮机提供了广泛的应用前景。但是我国航改燃气轮机的技术水平还不能满足当前的市场需求，其中最重要的问题是航改燃气轮机的污染排放问题。航改燃气轮机燃烧室继承了原型航空发动机燃烧室污染排放严重的问题。航改燃气轮机燃烧室通常采用的是扩散燃烧，其主要的污染排放物是一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOX)和未燃碳氢(UHC)。其中CO和UHC的排放通过技术进步已经符合相关国家标准，目前需要严格控制的排放物是NOX。NOX的生成机理包括：热力型、快速型和燃料型，其中热力型机理是生成NOX的主要机理。国家为燃气轮机的污染排放物制定了严格的环保标准，不符合标准的燃气轮机将不允许运行，因此排放问题成了燃气轮机进入商业市场的准入门槛。此外，航改燃气轮机还存在燃烧室使用寿命短和维护不便的问题。燃烧室是燃气轮机中通过燃烧实现燃料化学能向热能转化的重要设备，由于工作在高温高压等严酷环境中，燃烧室是燃气轮机中易损，且需经常检查和更换的部件。又由于航改燃气轮机燃烧室继承自航空发动机燃烧室，通常结构紧凑、重量轻，然而地面应用环境中，对结构和重量的要求不多，但对现场维护性、使用寿命等提出了更高要求。因此，基于航改燃气轮机的技术来源是航空发动机，随应用环境的改变，必须对继承自航空发动机的部件进行地面适应性改造，使其满足地面应用相应的环保标准、使用寿命和维护性等方面的要求。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本公开提供了一种燃气轮机的燃烧室及使用其的燃气轮机，以至少部分解决以上所提出的技术问题。(二)技术方案根据本公开的一个方面，提供了一种燃气轮机燃烧室，包括：燃烧室端部，包括：喷嘴端盖，其包括端盖体，所述燃气轮机燃烧室的预混燃料管路、清吹空气管路和扩散燃料管路一体化穿过所述端盖体；预混喷嘴，所述预混喷嘴与所述预混燃料管路、清吹空气管路和扩散燃料管路形成三个密封通路；喷嘴机匣，其嵌套于燃烧室端部外，其第一端与所述端盖体连接；火焰筒，其第一端与所述预混喷嘴连接；火焰筒机匣，其嵌套于火焰筒外，其第一端与所述喷嘴机匣第二端连接；燃烧室机匣，其嵌套于过渡段外，其与所述火焰筒机匣第二端连接；过渡段，其第一端与所述火焰筒第二端连接，其第二端与所述燃烧室机匣连接；扩压器，其固定于燃烧室机匣进气口一端。在本公开的一些实施例中，其中所述预混喷嘴包括：中心嵌套，其包括：喷嘴安装座，其第一端与端盖体连接；中心体端部，其第一端与所述喷嘴安装座第二端连接；清吹空气套管，其第一端与喷嘴端盖上的清吹空气管路连接，其第二端与所述中心体端部中心位置连接；预混燃料套管，其第一端与喷嘴端盖上的预混燃料管路连接，其第二端与所述喷嘴安装座连接。在本公开的一些实施例中，其中所述预混喷嘴还包括：燃料喷注杆，其插装于所述喷嘴安装座上；所述燃料喷注杆设有两排且每排含有6～12支；以及旋流叶片，其设置于燃料喷注杆下方，且与所述喷嘴安装座连接。在本公开的一些实施例中，其中所述预混喷嘴还包括：导流片，其与所述喷嘴安装座第一端连接。在本公开的一些实施例中，其中还包括导流衬套，所述导流衬套设置于所述火焰筒机匣和所述火焰筒之间，且所述导流衬套与所述火焰筒机匣固定连接。在本公开的一些实施例中，其中所述火焰筒包括：冲击冷却锥；头部整流盖，其通过两环形壁与所述冲击冷却锥连接构成环形空腔结构；以及带肋内衬，其与所述环形空腔结构连接，所述带肋内衬外表面设有若干肋片，所述肋片高度为0.5～1.6mm，所述带肋内衬与火焰筒内壁面形成环形通道；所述火焰筒筒壁与带肋内衬重叠的区域的材料与所述火焰筒筒壁与带肋内衬无重叠区域的材料不同。在本公开的一些实施例中，其中所述火焰筒还包括支撑片，所述支撑片设置于所述带肋内衬与火焰筒内表面形成的环形通道内。在本公开的一些实施例中，其中所述燃气轮机燃烧室中心线与所述燃气轮机中心线成垂直布置。在本公开的一些实施例中，还包括联焰管，所述联焰管为双层套管结构，其包括：外部套管，其与所述火焰筒机匣连接；内部套管，其嵌套于所述外部套管内，其与所述火焰筒中的联焰管接口连接。一种包括如上所述的燃烧室的燃气轮机。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开的航改燃气轮机的燃烧室至少具有以下有益效果其中之一：(1)预混喷嘴与预混端盖构成分管型燃烧室的结构，可实现通过对扩散燃料和预混燃料的比例的调节，实现对排放物中氮氧化物和一氧化碳浓度的控制，进而降低燃烧室的氮氧化物排放浓度，使其满足国家环保标准。(2)燃烧室与燃气轮机呈垂直布置的结构，方便了燃烧室的拆装和维护。(3)火焰筒加设带肋内衬构成的双层结构，可避免使用常规气膜冷却时，冷却空气在火焰筒内壁形成低温区，冻结燃烧反应造成一氧化碳浓度过高的问题。附图说明图1是传统航改燃气轮机基本结构的示意图；图2是本专利技术的燃气轮机燃烧室的结构示意图；图3是本专利技术的预混喷嘴和喷嘴端盖结构示意图；图4是图3中A区域的放大图；图5是本专利技术的燃气轮机燃烧室火焰筒结构示意图；图6是本专利技术的燃气轮机燃烧室的一个应用实例示意图；图7是本专利技术的新型燃烧室在燃气轮机中的位置示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术公开了一种燃气轮机的燃烧室及使用其的燃气轮机，图2给出了本专利技术涉及的燃气轮机燃烧室的结构示意图，具体包括燃烧室端部30、火焰筒50、过渡段9、扩压器2、喷嘴机匣6、火焰筒机匣5和燃烧室机匣(内机匣1和外机匣(前机匣3、中机匣4和后机匣8))。为便于与传统燃气轮机燃烧室进行比较，图1给出了传统燃气轮机的基本结构示意图。传统航改燃气轮机包括压气机101、燃烧室102和涡轮103合起来又称为燃气发生器。燃气发生器通常直接从相应的航空发动机移植而来，为燃用天然气等燃料仅需对燃烧室102中的燃油喷嘴301等进行少量改动，即可满足地面更换燃料的使用需求。传统航改燃气轮机燃烧室包括燃油喷嘴301、旋流器302和环形火焰筒303等部件，与相应的航空发动机结构基本相同。航改燃气轮机的工作原理是通过燃气发生器产生高压和高温烟气，推动动力涡轮104旋转，从而带动输出轴向外输出动力。输出轴可与发电机相连产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气轮机燃烧室，包括：燃烧室端部，包括：喷嘴端盖，其包括端盖体，所述燃气轮机燃烧室的预混燃料管路、清吹空气管路和扩散燃料管路一体化穿过所述端盖体；以及预混喷嘴，所述预混喷嘴与所述预混燃料管路、清吹空气管路和扩散燃料管路形成三个密封通路；喷嘴机匣，其嵌套于燃烧室端部外，其第一端与所述端盖体连接；火焰筒，其第一端与所述预混喷嘴连接；火焰筒机匣，其嵌套于火焰筒外，其第一端与所述喷嘴机匣第二端连接；燃烧室机匣，其嵌套于过渡段外，其与所述火焰筒机匣第二端连接；过渡段，其第一端与所述火焰筒第二端连接，其第二端与所述燃烧室机匣连接；以及扩压器，其固定于燃烧室机匣进气口一端。

【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机燃烧室，包括：燃烧室端部，包括：喷嘴端盖，其包括端盖体，所述燃气轮机燃烧室的预混燃料管路、清吹空气管路和扩散燃料管路一体化穿过所述端盖体；以及预混喷嘴，所述预混喷嘴与所述预混燃料管路、清吹空气管路和扩散燃料管路形成三个密封通路；喷嘴机匣，其嵌套于燃烧室端部外，其第一端与所述端盖体连接；火焰筒，其第一端与所述预混喷嘴连接；火焰筒机匣，其嵌套于火焰筒外，其第一端与所述喷嘴机匣第二端连接；燃烧室机匣，其嵌套于过渡段外，其与所述火焰筒机匣第二端连接；过渡段，其第一端与所述火焰筒第二端连接，其第二端与所述燃烧室机匣连接；以及扩压器，其固定于燃烧室机匣进气口一端。2.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧室，其中所述预混喷嘴包括：中心嵌套，其包括：喷嘴安装座，其第一端与端盖体连接；中心体端部，其第一端与所述喷嘴安装座第二端连接；清吹空气套管，其第一端与喷嘴端盖上的清吹空气管路连接，其第二端与所述中心体端部中心位置连接；以及预混燃料套管，其第一端与喷嘴端盖上的预混燃料管路连接，其第二端与所述喷嘴安装座连接。3.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧室，其中所述预混喷嘴还包括：燃料喷注杆，其插装于所述喷嘴安装座上；所述燃料喷注杆设有两排且每排含有6～12支；以及旋流叶片，其设置于燃料喷注杆下方，且与所述喷嘴安装...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玮杰，贺红娟，于宗明，艾育华，王岳，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11