包括冷却衬体的内衬体、循环套管以及燃气涡轮燃烧器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及燃气祸轮燃烧器(gas turbine combustor)的内衬体(liner)、循环套管(flow sleeve)以及燃气祸轮燃烧器，更详细而言涉及包括冷却衬体(cooling sleeve)的内衬体、循环套管以及燃气涡轮燃烧器。
【背景技术】
[0002]祸轮(turbine)是指利用诸如蒸汽、气体等压缩性流体的流动，通过冲击力或反动力获得旋转力的机械装置，若利用蒸汽则称为蒸汽涡轮，而若利用燃气则称为燃气涡轮。
[0003]燃气祸轮的热循环(cycle)为布雷顿循环(brayton cycle)，由压缩机、燃烧器、涡轮组成。燃气涡轮的工作原理为，首先吸入大气的空气而用压缩机压缩后，送到燃烧器而制造高温、高压的气体，从而运转涡轮，将废气排出到大气中。换句话说，由压缩、加热、膨胀、放热的4个过程组成。
[0004]燃气涡轮的压缩机的作用在于从大气吸入空气而给燃烧器供给燃烧用空气，并且因为经过绝热压缩过程，所以压力和空气温度上升。
[0005]在燃烧器中，将流入的压缩空气与燃料混合、燃烧，从而制造高能量的燃烧气体，并且通过等压燃烧过程将燃烧气体的温度提高至燃烧器及涡轮部件可承受的耐热限度。
[0006]在涡轮中，从燃烧器中流出的高温、高压燃烧气体膨胀的同时给涡轮的旋转叶片冲击、反动力，从而变换成机械能。从涡轮获得的机械能供给为在压缩机中压缩空气时所需的能量，并且剩下的用于驱动发电机而生产电力。
[0007]燃气涡轮因为在主要构成部件中没有往返运动，所以有如下优点:没有如活塞(piston) -汽缸(cylinder)的相互摩擦部分，润滑油的消费极少，且作为往复运动机械的特征的振幅大幅减少，可进行高速运动。
[0008]本发明在组成所述燃气涡轮的构成中涉及燃烧器。
[0009]图1为概略地示出燃气涡轮燃烧器的构成的图，参照图1，燃气涡轮的燃烧器10包括点火部50、内衬部100以及过渡(transit1n)部。
[0010]点火部50为将燃料进行点火的部分，并且图1为概略地示出燃气涡轮燃烧器10的构成的图，参照图1，燃气涡轮的燃烧器10包括点火部50、内衬部100以及过渡段部。
[0011]点火部50为将燃料进行点火的部分；内衬部100为将燃料与压缩空气进行混合并燃烧，从而将高温气体转换成动能而驱动涡轮的能量产生部分；过渡段部200为连接于内衬部100，从而流出高温气体并增加速度的部分。
[0012]由此，因为在内衬部100发生燃烧而温度增加，所以为了有效的涡轮运转，冷却内衬部100是非常重要的部分。
[0013]图2为现有燃气涡轮燃烧器10内衬部100的侧剖视图。参照图2，可确认在现有的内衬部100冷却内衬体110的方法。内衬部100包括内衬体110和包住其的循环套管120，且在循环套管120形成有冷却孔130，从而通过冷却孔130所流入的空气(以下称作射流(jet flow))与内衬体110进行垂直碰撞而冷却内衬体110。
[0014]但是，因为内衬部100连接于过渡段部200，所以碰撞冷却受到从过渡段部200流入到内衬部100的内衬体110和循环套管120之间空间140的空气(以下称作交叉流(cross-flow))的影响。
[0015]图3为过渡段210的侧截面图。参照图3，多孔套管(sleeve)包住过渡段210，并通过多孔套管的冷却，从而压缩机所放出的空气进行流动并碰撞过渡段210，进而冷却过渡段210。此后，所述冷却空气沿着包住过渡段210的多孔套管220和过渡段210之间空间240的双重圆管(annulus)而流动，流动至燃烧器10内衬体110和包住其的循环套管120之间的另外的双重圆管内。由此，与通过循环套管120的冷却孔130向燃烧器10内衬体110表面流动的射流垂直相遇。所述交叉流的存在直接影响通过循环套管120的射流的第一列对燃烧器10内衬体110进行碰撞冷却的领域的冷却效率。换句话说，在内衬体110表面上发生很低的热传递比率。所述很低的热传递比率导致高温的内衬体110表面温度，并最终引起强度的损失。由此缩短内衬体I1的寿命，从而最终引起频繁替换相应部件的问题。
[0016]【先行技术文献】
[0017]【专利文献】
[0018]韩国公开专利2002-0027056
【发明内容】
[0019]本发明的实施例想要通过冷却衬体来解决问题以提高利用碰撞冷却的冷却性能和避免发生压力损失。
[0020]换句话说，提尚碰撞冷却性能的同时提尚依据流动的混合冷却性能，从而提尚内衬体的冷却性能，由此提高整个燃气涡轮燃烧器的耐久性，从而减少燃烧器的维持和修理费用等。
[0021]根据本发明的一个侧面，提供一种燃气涡轮燃烧器的内衬体110，所述燃气涡轮燃烧器包括内衬体110及过渡段210，在所述内衬体110中从燃气涡轮的燃料喷嘴所喷出的燃料与压缩空气混合并燃烧，所述过渡段210使在所述内衬体110中所生成的高温气体流出并增加速度，并且在所述燃气涡轮燃烧器中，所述内衬体110为形成有冷却孔130的循环套管120所包住，从而为通过所述冷却孔130供给的空气所冷却，所述过渡段210为多孔套管220所包住，从而通过所述多孔套管220的孔供给压缩空气并与过渡段210碰撞后，流向所述内衬体110和所述循环套管120之间的空间，在所述内衬体110上进一步包括冷却衬体400，所述冷却衬体400区分通过所述循环套管120的冷却孔130而供给的空气和与所述过渡段210碰撞后流向所述内衬体110和所述循环套管120之间空间的压缩空气流。
[0022]此外，所述冷却衬体400包括凸出部410和凹陷部420，从而与所述过渡段210进行碰撞后流向所述内衬体I1和所述循环套管120之间空间的压缩空气通过所述凹陷部420中间而流动。
[0023]此外，所述冷却衬体400的凸出部410位于与所述冷却孔130对齐的方向上，以便对通过所述循环套管120的冷却孔130而供给的空气起向导的作用，而所述凹陷部420位于与所述凸出部410相邻的位置上。
[0024]此外，所述冷却衬体400中，凸出部410的高度从所述过渡段210向所述内衬体110的方向逐渐升高。
[0025]此外，在向所述内衬体110的长度方向设置多个所述循环套管120的冷却孔130的情况下，从所述过渡段210向所述内衬体110的方向观察时，所述冷却衬体400形成到第一列的冷却孔130的位置为止。
[0026]根据本发明的另一侧面，提供一种燃气涡轮燃烧器的循环套管120，所述燃气涡轮燃烧器包括内衬体110及过渡段210，在所述内衬体110中从燃气涡轮的燃料喷嘴所喷出的燃料与压缩空气混合并燃烧，所述过渡段210使在所述内衬体110中所生成的高温气体流出并增加速度，在所述燃气涡轮燃烧器中，所述内衬体110为形成有冷却孔130的循环套管120所包住，从而为通过所述冷却孔130供给的空气所冷却，并且所述过渡段210为多孔套管220所包住，从而通过所述多孔套管220的孔供给压缩空气，并与过渡段210碰撞后流向所述内衬体110和所述循环套管120之间的空间，并且，在所述循环套管120上进一步包括冷却衬体400，所述冷却衬体400区分通过所述循环套管120的冷却孔130而供给的空气和与所述过渡段210碰撞后流向所述内衬体110和所述循环套管120之间空间的压缩空气流。
[0027]此外，所述冷却衬体400包括凸出部410和凹陷部420，从而与所述过渡段210进行碰撞后流向所述内衬体I1和所述循环套管120之间空间