一种燃烧室及燃气轮机的制作方法

本发明涉及燃气轮机技术领域，特别涉及一种燃烧室及燃气轮机。

背景技术：

燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是典型的高新技术密集型产品。作为高科技的载体，燃气轮机代表了多理论学科和多工程领域发展的综合水平，是国家高技术水平和科技实力的重要标志之一，具有十分突出的战略地位。微型燃气轮机的三大部件为燃烧室、压气机和涡轮，燃烧室的性能会直接影响微型燃气轮机的总体性能。燃烧室出口的温度分布是否均匀对涡轮也有重要影响，局部的高温对涡轮有破坏作用。另外燃烧室总压损失占微型燃气轮机总的损失很大一部分，燃烧室总压损失小，则微型燃气轮机总的损失小，使得微型燃气轮机整机效率更高。

现有的燃气轮机的燃烧室进气为轴向进气，轴向进气的燃烧室掺混空气的动量不足，空气和高温烟气的混合不够均匀，使得燃烧室出口气流温度不均匀，且燃烧室内能量损失高。

技术实现要素：

本发明提供了一种燃烧室及燃气轮机，以改善燃烧室的进气方式，使得空气和高温烟气混合更均匀，从而提高燃烧室出口气流温度的均匀程度和燃烧室的能量利用率。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种燃烧室，包括燃料管、火焰筒、旋流器组和轮机机匣，其中，所述燃料管的出料口与所述火焰筒的入口连通，且所述燃料管和所述火焰筒的连通处设置有旋流器组，所述轮机机匣间隙配合包覆于所述燃料管和火焰筒外侧，所述火焰筒筒壁上具有多个掺混孔，所述轮机机匣侧壁至少开有一个进气槽，且所述多个掺混孔对应所述进气槽设置。

优选的，所述进气槽为两个且相对设置于所述轮机机匣侧壁。

优选的，所述多个掺混孔间隔环绕设置于所述火焰筒侧壁。

优选的，所述多个掺混孔的设置区域位于第一设定位置和第二设定位置之间，且所述第一设定位置和第二设定位置为所述进气槽在所述火焰筒上的投影边界。

优选的，所述火焰筒的中段筒壁上具有主燃孔。

优选的，所述火焰筒筒壁具有环绕阵列排布的冷却孔。

可选的，所述燃料管末端设置有雾化喷嘴。

优选的，所述旋流器组包括一级旋流器和二级旋流器，所述一级旋流器和二级旋流器均呈空心柱状，所述一级旋流器的外径大于所述二级旋流器的外径，且所述一级旋流器和二级旋流器同轴并在轴向方向上呈阶梯状错位设置。

优选的，每级旋流器包括旋流器进气口、旋流器底板和旋流器叶片。

本发明实施例提供的燃烧室，燃料管的出料口与火焰筒的入口连通，且燃料管和火焰筒的连通处设置有旋流器组，进入轮机机匣的助燃剂从旋流器组处与燃料管提供的燃料反应，并随后进入到火焰筒中燃烧生成高温烟气。火焰筒筒壁上具有多个掺混孔，轮机机匣侧壁至少开有一个进气槽，且多个掺混孔对应进气槽设置，进气槽中的掺混空气横向掺入火焰筒中的高温烟气，使得空气和高温烟气混合更均匀，从而提高燃烧室出口气流温度的均匀程度和燃烧室的能量利用率。

一种燃气轮机，包括压气机、涡轮以及如上所述的燃烧室。

本发明实施例提供的燃气轮机包括上述的燃烧室，也能改善燃烧室的进气方式，使得空气和高温烟气混合更均匀，从而提高燃烧室出口气流温度的均匀程度和燃烧室的能量利用率。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的燃烧室的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的燃烧的斜剖视图；

图3为本发明另一实施例提供的燃烧室的结构示意图；

图4为本发明另一实施例提供的燃烧室的局部结构示意图。

附图标记：

1-燃料管

2-火焰筒

21-掺混孔

211-第一设定位置

212-第二设定位置

22-主燃孔

23-冷却孔

3-旋流器组

31-一级旋流器

311-一级旋流器底板

312-一级旋流器叶片

313-一级旋流器进气口

32-二级旋流器

321-二级旋流器底板

322-二级旋流器叶片

323-二级旋流器进气口

4-轮机机匣

41-进气槽

具体实施方式

为改善燃烧室的进气方式，使得空气和高温烟气混合更均匀，从而提高燃烧室出口气流温度的均匀程度和燃烧室的能量利用率，本发明实施例提供了一种燃烧室及燃气轮机。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明作进一步详细说明。

参考图1和图2，本发明一种实施例提供的燃烧室，包括燃料管1、火焰筒2、旋流器组3和轮机机匣4，其中，燃料管1的出料口与火焰筒2的入口连通，且燃料管1和火焰筒2的连通处设置有旋流器组3，轮机机匣4间隙配合包覆于燃料管1和火焰筒2外侧，火焰筒2筒壁上具有多个掺混孔21，轮机机匣4侧壁至少开有一个进气槽41，且多个掺混孔21对应进气槽41设置。

本发明实施例提供的燃烧室，燃料管的出料口与火焰筒的入口连通，且燃料管和火焰筒的连通处设置有旋流器组，进入轮机机匣的助燃剂从旋流器组处与燃料管提供的燃料反应，并随后进入到火焰筒中燃烧生成高温烟气。火焰筒筒壁上具有多个掺混孔，轮机机匣侧壁至少开有一个进气槽，且多个掺混孔对应进气槽设置，进气槽中的掺混空气横向掺入火焰筒中的高温烟气，使得空气和高温烟气混合更均匀，从而提高燃烧室出口气流温度的均匀程度和燃烧室的能量利用率。

参考图3，在本发明另一实施例中，燃烧室的进气槽41为两个且相对设置于轮机机匣4侧壁。轮机机匣侧壁相对设置有两个进气槽，能够减少进气气流之间的干扰，从而形成稳定的掺混空气流，进一步提高燃烧室出口气流温度的均匀程度和燃烧室的能量利用率。

进一步的，如图3所示，燃烧室的多个掺混孔21间隔环绕设置于火焰筒2侧壁。火焰筒侧壁间隔环绕设置多个掺混孔，如此设置的多个掺混孔能够使得掺混空气较为均匀地进入到火焰筒中，使得空气和高温烟气混合更均匀，从而提高燃烧室出口气流温度的均匀程度和燃烧室的能量利用率。

优选的，如图3所示，多个掺混孔21的设置区域位于第一设定位置211和第二设定位置212之间，且该第一设定位置211和第二设定位置212为进气槽41在火焰筒2上的投影边界。

在本发明又一实施例中，如图4所示，燃烧室的火焰筒2的中段筒壁上具有主燃孔22。主燃孔能够提高火焰筒中的燃烧效率并平衡火焰筒内外的压力，从而提高燃烧室工作性能和使用寿命。火焰筒2筒壁还具有环绕阵列排布的冷却孔23。冷却孔能够平衡火焰筒内外的压力，并平衡火焰筒内外温差防止过热损坏，从而进一步提高燃烧室工作性能和使用寿命。

参考图4，本发明优选实施例中旋流器组3包括一级旋流器31和二级旋流器32，该一级旋流器31和二级旋流器32均呈空心柱状，一级旋流器31的外径大于二级旋流器32的外径，且一级旋流器31和二级旋流器32同轴并在轴向方向上呈阶梯状错位设置。每级旋流器包括旋流器进气口、旋流器底板和旋流器叶片。对应图4中，即一级旋流器31包括一级旋流器底板311、一级旋流器叶片312和一级旋流器进气口313，二级旋流器32包括二级旋流器底板321、二级旋流器叶片322和二级旋流器进气口323。在燃烧室内设置旋流器组，气流在通过旋流器组时会在燃烧室内形成低速回流区，这样可以使气体速度与火焰传播速度一致，从而保证燃烧的稳定，回流区的形成还可以保证燃烧的安全。本发明实施例中优选采用二级旋流器组，能够更好的保证燃烧室燃烧时的稳定性和安全性。

在本发明另一优选的实施例中，燃烧室的燃料管末端设置有雾化喷嘴。雾化喷嘴能够分散燃料管中的燃料形成细小的燃料雾气，从而提高燃烧室中的燃烧效率。本发明不对雾化喷嘴的型号、材质等参数进行限定，可根据具燃烧室的具体情况自行选用。

本发明实施例还提供了一种燃气轮机，包括压气机、涡轮以及如上所述的燃烧室。

本发明实施例提供的燃气轮机包括上述的燃烧室，也能改善燃烧室的进气方式，使得空气和高温烟气混合更均匀，从而提高燃烧室出口气流温度的均匀程度和燃烧室的能量利用率。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。