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CN104595926A - 热通道部件一体燃烧室 - Google Patents

热通道部件一体燃烧室 Download PDF

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CN104595926A
CN104595926A CN201510036121.6A CN201510036121A CN104595926A CN 104595926 A CN104595926 A CN 104595926A CN 201510036121 A CN201510036121 A CN 201510036121A CN 104595926 A CN104595926 A CN 104595926A
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China
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方子文
李珊珊
吕煊
郭庆波
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China United Heavy Gas Turbine Technology Co Ltd
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Beijing Huatsing Gas Turbine and IGCC Technology Co Ltd
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Abstract

本发明涉及燃气轮机术领域,具体公开了一种热通道部件一体燃烧室,包括扩压器、燃压缸、导流衬套、机匣、端盖、喷嘴、火焰筒和过渡段,其特征在于,所述过渡段的出口设置出口导叶,所述过渡段通过所述出口导叶与透平连接。本发明无需过渡段与透平一级静叶之间的密封结构,简化了燃气轮机过渡段与透平一级静叶之间的连接结构和密封结构,减少了振动、安装不当造成的风险,有效增加了寿命,减少了设计及加工成本,同时可以在保证金属温度安全的前提下,大幅减少过渡段与透平连接处的冷气用量,从而提升燃气轮机循环效率。

Description

热通道部件一体燃烧室
技术领域
本发明涉及燃气轮机技术领域,尤其涉及一种燃气轮机热通道部件一体燃烧室。
背景技术
燃气轮机的基本原理是通过压气机对空气进行压缩,在燃烧室中将燃料喷入压缩后的空气中进行等压燃烧,而后高温高压燃气进入透平推动透平做功,一部分功维系压气机旋转,另外一部分功则用于动力或者发电。通常而言,在总体参数与总体布置的约束下,压气机、燃烧室、透平三大部件分别进行设计,而后整合为整台燃气轮机。燃气轮机中温度最高的部件为处于燃烧室后半段与透平第一级静叶,通常称为热通道部件,在上述两个热通道部件中工质已经充分燃烧,并且尚未膨胀做功。
如图1-4所示,现有技术中的燃气轮机燃烧室结构包括:扩压器1、燃压缸2、导流衬套3、机匣4、端盖5、喷嘴6、火焰筒7以及过渡段8,从压气机压缩好的空气经扩压器1,进入导流衬套3逆流向上流经喷嘴6,喷嘴6内会喷射燃料与上游压缩空气进行掺混在火焰筒7内燃烧,之后流经过渡段8进入透平9做功。通常火焰筒7为圆形筒,而透平9为环形,因此需要多个过渡段8将火焰筒7的多个圆形气流出口转化为与透平9连接的扇环形出口,多个过渡段8与透平9一级静叶相连,连接处存在复杂的密封结构92及连接结构91,通常为了连接的可靠性,需要多种连接方式结合。
对于环管型燃烧室而言,燃烧室后半段设置过渡段,将多个圆形火焰筒的燃气出口转化为多个扇环形最终组成一个圆环形出口,再与透平一级静叶连接。由于连接处存在多个过渡段以及透平一级静叶,需要一系列连接密封结构,且该处燃气温度远远高于金属许用温度,连接处的结构易出现问题,而且连接密封结构需要在每次检修时更换,以防其中一个连接密封件的损坏对整台燃气轮机造成损坏。虽然现有的燃烧室及透平设计尽量考虑上述设计难点,但是由于燃烧室及透平两个部件是分开进行设计的,燃烧室与透平的连接问题仍然存在。
除此之外,随着燃气轮机参数的升高,透平一级静叶前缘端壁的冷却问题也日趋严重,通常透平一级静叶本体通过静叶内部冷却通道设计进行冷却,而前缘端壁则依赖于燃烧室过渡段出口额外的冷气进行冷却,该冷却造成了额外的冷气消耗,进而降低整个燃气轮机的效率。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种热通道部件一体燃烧室,以简化燃气轮机过渡段与透平一级静叶之间的连接结构和密封结构。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种热通道部件一体燃烧室,包括扩压器、燃压缸、导流衬套、机匣、端盖、喷嘴、火焰筒和过渡段,所述过渡段的出口设置出口导叶,所述过渡段通过所述出口导叶与透平连接。
优选地,所述过渡段与所述出口导叶为一体化结构。
优选地,所述热通道部件一体燃烧室的燃烧室中轴线与燃气轮机中轴线在轴向和周向的夹角均大于0度。
优选地,所述热通道部件一体燃烧室的燃烧室中轴线与燃气轮机中轴线的轴向夹角为15°~35°。
优选地,所述热通道部件一体燃烧室的燃烧室中轴线与燃气轮机中轴线的周向夹角为10°~25°。
优选地,所述出口导叶的偏置安装角轴线与燃气轮机中轴线的周向夹角等于燃烧室中轴线与燃气轮机中轴线的周向夹角。
优选地,所述出口导叶为翼型叶形。
优选地,所述出口导叶的下游与透平的连接处设有气膜冷却结构。
优选地,所述气膜冷却结构包括多个气膜冷却孔,所述气膜冷却孔的孔径为1.5mm~3mm,所述气膜冷却孔的间距比为3~6。
(三)有益效果
本发明的热通道部件一体燃烧室无需过渡段与透平一级静叶之间的密封结构,简化了燃气轮机过渡段与透平一级静叶之间的连接结构和密封结构,减少了振动、安装不当造成的风险,有效增加了寿命,减少了设计及加工成本,同时可以在保证金属温度安全的前提下,大幅减少过渡段与透平连接处的冷气用量,从而提升燃气轮机循环效率;其燃烧室中轴线与燃气轮机中轴线在轴向以及周向方向均有夹角且在过渡段出口设置出口导叶,且燃烧室中轴线与燃气轮机中轴线在轴向以及周向方向均有夹角,无需考虑复杂三维流动对冷却影响,简化了透平一级静叶冷却结构设计过程,同时由于燃烧室安装存在一个周向角度,有潜力实现更短燃烧室火焰筒设计。
附图说明
图1为现有技术中燃气轮机燃烧室的俯视图;
图2为图1的A-A方向的剖视图;
图3为图2的B处的放大图;
图4为图2的C-C方向的透平一级静叶的叶形图;
图5为本发明实施例的热通道部件一体燃烧室的俯视图;
图6为图5的D-D方向的剖视图;
图7为图6的E-E方向的出口导叶的叶形图。
图中,1:扩压器;2:燃压缸;3:导流衬套;4:机匣;5:端盖;6:喷嘴;7:火焰筒;8:过渡段;9:透平;71:燃烧室中轴线;72:燃气轮机中轴线;73:出口导叶安装角轴线;81:出口导叶;82:简单翼型叶型;83:现有透平一级静叶叶型;91:连接结构;92:密封结构;93:透平一级静叶;94:气膜冷却孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不能用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外,在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
如图5-7所示,本实施例的热通道部件一体燃烧室包括:扩压器1、燃压缸2、导流衬套3、机匣4、端盖5、喷嘴6、火焰筒7和过渡段8;过渡段8的出口设置出口导叶81,过渡段8与出口导叶81为一体化结构,因此,无需在过渡段8与出口导叶81之间设置连接结构或密封结构,过渡段8通过这个出口导叶81与透平9连接。通常而言,现有技术中过渡段8与透平9之间的连接密封结构需要在每次检修时更换,而本实施例的热通道部件一体燃烧室中,无该连接密封结构,则无振动、安装不当造成的风险,有效增加了寿命。
本实施例中,热通道部件一体燃烧室的燃烧室中轴线71与燃气轮机中轴线72在轴向和周向的夹角均大于0度,即过渡段8的布置除了在轴向方向与燃气轮机中轴线72存在夹角外,在周向方向也存在一定的倾角,这种倾斜角度,可以为通往透平9的气流提供导向作用,此时燃烧室出口形成的旋流即可形成透平动叶所需要的旋转角度,因此无需设计透平一级扭转静叶,仅在过渡段8出口设置简单叶型的出口导叶81即可。优选地,燃烧室中轴线71与燃气轮机中轴线72的轴向夹角为15°~35°,燃烧室中轴线71与燃气轮机中轴线72的周向夹角为10°~25°。
如图7所示,出口导叶81为简单的翼型叶形82,如图4所示,现有技术中的透平一级静叶83叶型,这种内部结构大大简化了冷却设计,冷却能力也会提升,可适应更高参数的燃气轮机温度;出口导叶81的偏置安装角为10°~25°,具体的,出口导叶81的偏置安装角轴线73与燃气轮机中轴线72的周向夹角等于燃烧室中轴线71与燃气轮机中轴线72的周向夹角,即出口导叶81对气流仅起到膨胀作用,但是无导向作用,这样可以保证不干扰燃烧室形成旋流。
出口导叶81的下游与透平9的连接处设有气膜冷却结构,即采用气膜冷却方式对连接处的端壁进行冷却;所述气膜冷却结构包括多个气膜冷却孔94,气膜冷却孔94的孔径为1.5mm~3mm,气膜冷却孔94的间距比为3~6。
本实施例的热通道部件一体燃烧室的工作过程为:从压气机压缩好的空气经扩压器1,进入导流衬套3逆流向上流经喷嘴6,喷嘴6内会喷射燃料与上游压缩空气进行掺混在火焰筒7内燃烧,之后进入过渡段8,由于燃烧室中轴线71与燃气轮机中轴线72在轴向以及周向均存在一定的夹角,过渡段8出口处的气流由于偏心作用会产生旋流,该旋流气流通过出口导叶81的进行膨胀,最后进入透平9做功。
本发明的热通道部件一体燃烧室无需过渡段与透平一级静叶之间的密封结构,简化了燃气轮机过渡段与透平一级静叶之间的连接结构和密封结构,减少了振动、安装不当造成的风险,有效增加了寿命,减少了设计及加工成本,同时可以在保证金属温度安全的前提下,大幅减少过渡段与透平连接处的冷气用量,从而提升燃气轮机循环效率;其燃烧室中轴线与燃气轮机中轴线在轴向以及周向方向均有夹角且在过渡段出口设置出口导叶,且燃烧室中轴线与燃气轮机中轴线在轴向以及周向方向均有夹角,无需考虑复杂三维流动对冷却影响,简化了透平一级静叶冷却结构设计过程,同时由于燃烧室安装存在一个周向角度,有潜力实现更短燃烧室火焰筒设计。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的,而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用,并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (9)

1.一种热通道部件一体燃烧室,包括扩压器、燃压缸、导流衬套、机匣、端盖、喷嘴、火焰筒和过渡段,其特征在于,所述过渡段的出口设置出口导叶,所述过渡段通过所述出口导叶与透平连接。
2.根据权利要求1所述的热通道部件一体燃烧室,其特征在于,所述过渡段与所述出口导叶为一体化结构。
3.根据权利要求2所述的热通道部件一体燃烧室,其特征在于,所述热通道部件一体燃烧室的燃烧室中轴线与燃气轮机中轴线在轴向和周向的夹角均大于0度。
4.根据权利要求3所述的热通道部件一体燃烧室,其特征在于,所述热通道部件一体燃烧室的燃烧室中轴线与燃气轮机中轴线的轴向夹角为15°~35°。
5.根据权利要求4所述的热通道部件一体燃烧室,其特征在于,所述热通道部件一体燃烧室的燃烧室中轴线与燃气轮机中轴线的周向夹角为10°~25°。
6.根据权利要求5所述的热通道部件一体燃烧室,其特征在于,所述出口导叶的偏置安装角轴线与燃气轮机中轴线的周向夹角等于燃烧室中轴线与燃气轮机中轴线的周向夹角。
7.根据权利要求2所述的热通道部件一体燃烧室,其特征在于,所述出口导叶为翼型叶形。
8.根据权利要求2所述的热通道部件一体燃烧室,其特征在于,所述出口导叶的下游与透平的连接处设有气膜冷却结构。
9.根据权利要求8所述的热通道部件一体燃烧室,其特征在于,所述气膜冷却结构包括多个气膜冷却孔,所述气膜冷却孔的孔径为1.5mm~3mm,所述气膜冷却孔的间距比为3~6。
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110214250A (zh) * 2017-01-27 2019-09-06 通用电气公司 一体流动路径结构
CN110234845A (zh) * 2017-01-27 2019-09-13 通用电气公司 一体流动路径结构
US11149569B2 (en) 2017-02-23 2021-10-19 General Electric Company Flow path assembly with airfoils inserted through flow path boundary
US11149575B2 (en) 2017-02-07 2021-10-19 General Electric Company Airfoil fluid curtain to mitigate or prevent flow path leakage
CN113933061A (zh) * 2021-09-30 2022-01-14 中国联合重型燃气轮机技术有限公司 静叶模拟器和具有其的燃烧室试验装置
US11286799B2 (en) 2017-02-23 2022-03-29 General Electric Company Methods and assemblies for attaching airfoils within a flow path
CN114320608A (zh) * 2022-01-11 2022-04-12 永旭腾风新能源动力科技(北京)有限公司 燃气轮机
US11384651B2 (en) 2017-02-23 2022-07-12 General Electric Company Methods and features for positioning a flow path inner boundary within a flow path assembly
US11391171B2 (en) 2017-02-23 2022-07-19 General Electric Company Methods and features for positioning a flow path assembly within a gas turbine engine
CN114858427A (zh) * 2022-03-23 2022-08-05 中国联合重型燃气轮机技术有限公司 一种用于检测燃气轮机燃烧室喷嘴性能的试验装置
CN116106020A (zh) * 2023-02-10 2023-05-12 清启动力(北京)科技有限公司 一种燃气轮机的燃烧室测频用固定架
US11739663B2 (en) 2017-06-12 2023-08-29 General Electric Company CTE matching hanger support for CMC structures

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5510004A (en) * 1978-07-05 1980-01-24 Hitachi Ltd Gas turbine
CN1828140A (zh) * 2005-03-02 2006-09-06 通用电气公司 整体式筒形燃烧室
CN101886553A (zh) * 2009-05-11 2010-11-17 通用电气公司 具有侧壁冷却仓室的涡轮喷嘴
CN102175044A (zh) * 2011-03-04 2011-09-07 北京航空航天大学 燃烧室掺混燃烧导向耦合结构
CN102252345A (zh) * 2010-04-27 2011-11-23 通用电气公司 切向燃烧器
CN104141540A (zh) * 2014-07-09 2014-11-12 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 燃气轮机燃烧室过渡段的冷却机构及燃气轮机燃烧室
CN204593455U (zh) * 2015-01-23 2015-08-26 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 热通道部件一体燃烧室

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5510004A (en) * 1978-07-05 1980-01-24 Hitachi Ltd Gas turbine
CN1828140A (zh) * 2005-03-02 2006-09-06 通用电气公司 整体式筒形燃烧室
CN101886553A (zh) * 2009-05-11 2010-11-17 通用电气公司 具有侧壁冷却仓室的涡轮喷嘴
CN102252345A (zh) * 2010-04-27 2011-11-23 通用电气公司 切向燃烧器
CN102175044A (zh) * 2011-03-04 2011-09-07 北京航空航天大学 燃烧室掺混燃烧导向耦合结构
CN104141540A (zh) * 2014-07-09 2014-11-12 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 燃气轮机燃烧室过渡段的冷却机构及燃气轮机燃烧室
CN204593455U (zh) * 2015-01-23 2015-08-26 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 热通道部件一体燃烧室

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110234845B (zh) * 2017-01-27 2022-01-11 通用电气公司 一体流动路径结构
CN110234845A (zh) * 2017-01-27 2019-09-13 通用电气公司 一体流动路径结构
US11143402B2 (en) 2017-01-27 2021-10-12 General Electric Company Unitary flow path structure
CN110214250A (zh) * 2017-01-27 2019-09-06 通用电气公司 一体流动路径结构
US11149575B2 (en) 2017-02-07 2021-10-19 General Electric Company Airfoil fluid curtain to mitigate or prevent flow path leakage
US11384651B2 (en) 2017-02-23 2022-07-12 General Electric Company Methods and features for positioning a flow path inner boundary within a flow path assembly
US11286799B2 (en) 2017-02-23 2022-03-29 General Electric Company Methods and assemblies for attaching airfoils within a flow path
US11149569B2 (en) 2017-02-23 2021-10-19 General Electric Company Flow path assembly with airfoils inserted through flow path boundary
US11391171B2 (en) 2017-02-23 2022-07-19 General Electric Company Methods and features for positioning a flow path assembly within a gas turbine engine
US11828199B2 (en) 2017-02-23 2023-11-28 General Electric Company Methods and assemblies for attaching airfoils within a flow path
US11739663B2 (en) 2017-06-12 2023-08-29 General Electric Company CTE matching hanger support for CMC structures
CN113933061A (zh) * 2021-09-30 2022-01-14 中国联合重型燃气轮机技术有限公司 静叶模拟器和具有其的燃烧室试验装置
CN113933061B (zh) * 2021-09-30 2024-04-19 中国联合重型燃气轮机技术有限公司 静叶模拟器和具有其的燃烧室试验装置
CN114320608A (zh) * 2022-01-11 2022-04-12 永旭腾风新能源动力科技(北京)有限公司 燃气轮机
CN114858427A (zh) * 2022-03-23 2022-08-05 中国联合重型燃气轮机技术有限公司 一种用于检测燃气轮机燃烧室喷嘴性能的试验装置
CN116106020B (zh) * 2023-02-10 2023-08-22 清启动力(北京)科技有限公司 一种燃气轮机的燃烧室测频用固定架
CN116106020A (zh) * 2023-02-10 2023-05-12 清启动力(北京)科技有限公司 一种燃气轮机的燃烧室测频用固定架

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