CN211876090U - 一种微型燃气轮机的燃烧室及微型燃气轮机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及微型燃气轮机技术领域，公开了一种微型燃气轮机的燃烧室及微型燃气轮机，该燃烧室包括机匣以及设置在机匣内的火焰筒，火焰筒的头部设有主级燃料喷射器、值班级燃料喷射器以及旋流器，其中，机匣上设有入风口，且入风口与旋流器连通；主级燃料喷射器与旋流器连通；值班级燃料喷射器与火焰筒连通；旋流器与火焰筒之间设有套筒，套筒围成的空间形成预混通道，主级燃料喷射器喷出的燃料与空气经过旋流器后形成旋流，并由预混通道进入火焰筒；预混通道的出口设有挡环，挡环与套筒可拆卸固定连接，且挡环的内径小于套筒的内径。上述实施例中，通过可拆卸的挡环来改变预混通道的出口直径，缩短了加工时间，降低了生产成本。

Description

一种微型燃气轮机的燃烧室及微型燃气轮机

技术领域

本实用新型涉及微型燃气轮机技术领域，公开了一种微型燃气轮机的燃烧室及微型燃气轮机。

背景技术

微型燃气轮机具有结构紧凑、重量轻，维护费用低等特点，可以广泛用于分布式发电领域。

燃烧室是微型燃气轮机的三大部件之一(另两大部件为压气机和涡轮)，燃烧室整体性能的好坏直接影响微型燃气轮机的总体性能。目前政府部门对燃烧产生的污染物排放(主要是NOx)要求越来越严格，为降低燃烧室污染物排，世界上主流的设计概念是预混燃烧，且燃烧温度控制在1600K-1900K，这种燃烧情况下很容易发生燃烧震荡。

预混燃烧中预混通道的出口直径对燃烧室工作有着重要影响，当出口直径变化时，气流的出口速度也将随之变化，进而对火焰筒内燃料的燃烧反应产生影响。在实际实验或运行时，有些情况下必须改变预混通道出口直径，这时往往需要加工新的直径不同的预混通道，大大增加时间和成本。

实用新型内容

本实用新型提供一种微型燃气轮机的燃烧室及微型燃气轮机，通过挡环调整预混通道的出口直径，避免了重新进行设计加工，缩短了时间并且降低了成本。

本实用新型实施例提供了一种微型燃气轮机的燃烧室，该燃烧室包括机匣以及设置在所述机匣内的火焰筒，所述火焰筒的头部设有主级燃料喷射器、值班级燃料喷射器以及旋流器，其中：

所述机匣上设有入风口，所述入风口与所述旋流器连通；

所述主级燃料喷射器与所述旋流器连通；

所述值班级燃料喷射器与所述火焰筒连通；

所述旋流器与所述火焰筒之间设有套筒，所述套筒围成的空间形成预混通道，所述主级燃料喷射器喷出的燃料与空气经过所述旋流器后形成旋流，并由所述预混通道进入所述火焰筒；

所述预混通道的出口设有挡环，所述挡环与所述套筒可拆卸固定连接，且所述挡环的内径小于所述套筒的内径。

上述实施例中，在预混通道的出口设置有挡环，当挡环的内径不同时，预混通道的出口直径也将发生变化；挡环与套筒可拆卸固定连接，因此，只需加工具有不同内径的挡环，在需要调整预混通道的出口直径时，进行替换即可，避免了对套筒部分重新进行设计加工，缩短了时间并且降低了成本。

可选的，沿所述预混通道内气流的流向，所述挡环的内径逐渐减小。

可选的，所述套筒的内壁靠近所述火焰筒的一端设有安装槽，所述挡环固定在所述安装槽内。

具体的，还包括多个紧固螺钉，且所述挡环上设有与所述多个紧固螺钉一一对应的通孔，每个通孔的轴线与所述挡环的轴线平行；

所述安装槽上设有与所述多个紧固螺钉一一对应的螺纹孔；

每个紧固螺钉穿过对应的通孔后与所述螺纹孔螺纹连接。

可选的，所述火焰筒朝向所述套筒的一端设有与所述套筒配合的接口，所述套筒插射在所述接口内。

或者，所述套筒与所述火焰筒之间通过法兰连接。

可选的，所述主级燃料喷射器包括主级燃料喷头以及与所述主级燃料喷头连通的主级燃料输送管，所述主级燃料喷头朝向所述旋流器的一面设有多个喷孔；

所述旋流器包括环形的底板以及多个叶片，所述多个叶片介于所述底板以及所述主级燃料喷头之间，且相对所述底板的中心沿圆周间隔设置，相邻两个叶片之间的间隙形成气流通路。

具体的，每个叶片具有空心结构，并与所述主级燃料喷头上的喷孔连通，且所述每个叶片的表面设有至少一个燃料出口。

或者，所述主级燃料喷头上沿圆周设置有多个喷管，所述多个喷管与所述多个喷孔一一对应且相互连通，所述多个喷管围设在所述多个叶片的周围；

每个气流通路至少对应一个喷管，每个喷管朝向对应的气流通道的一面设有多个燃料出口。

本实用新型实施例还提供了一种微型燃气轮机，该微型燃气轮机包括上述任一种技术方案所提供的燃烧室，该燃烧室中，在预混通道的出口处设有挡环，挡环的内径小于套筒内径，且挡环与套筒可拆卸固定连接，这样使得在需要调节预混通道的出口直径时，用内径大小适当的挡环替换掉原来的挡环即可，缩短了时间，降低了成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的燃烧室的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种预混通道的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种预混通道的结构示意图。

附图标记：

10-火焰筒

20-主级燃料喷射器

21-主级燃料喷头 22-主级燃料输送管 211-喷管

30-值班级燃料喷射器

40-旋流器 50-套筒 60-预混通道

70-挡环 80-紧固螺钉 90-接口

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供了一种微型燃气轮机的燃烧室，通过在预混通道的出口处设置挡环来调节出口直径，进而改变气流的出口速度。

具体的，该燃烧室包括机匣以及设置在机匣内的火焰筒，火焰筒的头部设有主级燃料喷射器、值班级燃料喷射器以及旋流器，其中：

机匣上设有入风口，且入风口与旋流器连通；

主级燃料喷射器与旋流器连通；

值班级燃料喷射器与火焰筒连通；

旋流器与火焰筒之间设有套筒，套筒围成的空间形成预混通道，主级燃料喷射器喷出的燃料与空气经过旋流器后形成旋流，并由预混通道进入火焰筒；

预混通道的出口设有挡环，挡环与套筒可拆卸固定连接，且挡环的内径小于套筒的内径。

上述实施例中，在预混通道的出口设置有挡环，当挡环的内径改变时，预混通道的出口直径也将发生变化，在流量不变的情况下，气流的出口速度将随之改变；挡环与套筒可拆卸固定连接，因此，只需加工具有不同内径的挡环，在需要调整预混通道的出口直径时，用内径大小适当的挡环替换掉原来的挡环即可，避免了对套筒部分重新进行设计加工，缩短了加工时间，并且降低了生产成本。

为了更加清楚的了解本实用新型实施例提供的燃烧室的结构，现结合附图进行详细的描述。

如图1所示，该燃烧室包括机匣以及设置在机匣内的火焰筒10，火焰筒10的头部设有主级燃料喷射器20、值班级燃料喷射器30以及旋流器40，其中，机匣上设有入风口，入风口与旋流器40连通，高压空气由入风口进入机匣内部，并经旋流器40进入火焰筒10，参与燃料的燃料；主级燃料喷射器20用于喷射主级燃料，且主级燃料喷射器20与旋流器40连通，主级燃料与高压空气在旋流器40内进行初步混合，并形成旋流；旋流器40与火焰筒10之间设有套筒50，套筒50围成的空间形成预混通道60，主级燃料与高压空气经旋流器40形成的旋流在预混通道60内进一步混合，并由预混通道60的出口进入火焰筒10内，在火焰筒10内完成燃烧，燃烧生成的高温烟气与从火焰筒10尾部设置的掺混孔中进入的空气混合，最后从燃烧室出口流出。预混通道60的出口直径对燃烧室的工作有着重要的影响，在流量不变的情况下，若预混通道60的出口直径变小，则气流的出口速度将增大，反之，若预混通道60的出口直径变大，则气流的出口速度将减小，进而对火焰筒10内燃料的燃烧反应产生影响。在实际实验或运行时，当需要调整预混通道60的出口直径时，为了避免对预混通道60重新进行设计加工，从而缩短加工时间，降低生产成本，该燃烧室中，预混通道60的出口设有挡环70，挡环70与套筒50可拆卸固定连接，且挡环70的内径小于套筒50的内径，这样，挡环70将在预混通道60内形成阻碍，使预混通道60的出口直径变小，在流量不变的情况下，气流的速度也将随出口直径的变化而发生改变。因此，只需加工具有不同内径的挡环70，在需要调整预混通道60的出口直径时，用内径大小适当的挡环70替换掉原来的挡环70即可，结构简单，安装方便。

具体设置时，挡环70可以直接固定在套筒50的内壁上，或者，也可以在套筒50的内壁靠近火焰筒10的一端设置安装槽，将挡环70固定在该安装槽内。套筒50的筒壁具有一定的厚度，在套筒50靠近火焰筒10的一端，如图2中所示出的套筒50的右端，设置安装槽，挡环70固定在该安装槽内，挡环70的尺寸需满足以下要求，即，挡环70的外径等于安装槽的直径，且挡环70的内径小于套筒50的内径。挡环70可以通过紧固螺钉80固定在安装槽内，紧固螺钉80的数量一般采用4个、6个或8个为宜，具体的，挡环70上设有与紧固螺钉80一一对应的通孔，且每个通孔的轴线与挡环70的轴线平行；相应的，安装槽上设有与紧固螺钉80一一对应的螺纹孔，在安装时，每个紧固螺钉80穿过对应的通孔后与螺纹孔螺纹连接。挡环70也可以采用其他方式固定在套筒50的内壁上，在此，不再一起列出。

由于挡环70的内径小于套筒50的内径，安装后，挡环70的一部分将突出套筒50的内壁而裸露于预混通道60中，突出的这部分将阻挡气流的流动，并受到来自气流的冲力。为了减小挡环70所受到的冲力，以防止挡环70产生松动，该燃烧室中，沿预混通道60内气流的流向，挡环70的内径逐渐减小，即挡环70的内壁围成锥形结构，这样，在预混通道60内，呈锥形设置的内壁增加了与气流之间的接触面积，减小了单位面积收到的冲击力。具体设置时，一并参考图2、图3，其中示出了两个具有不同出口直径的预混通道的结构示意图，挡环70均固定在安装槽内，挡环70呈锥形设置的内壁的最大直径等于套筒50的内径，同时，最小直径小于套筒50的内径。

套筒50与火焰筒10之间可以通过法兰连接，也可以在火焰筒10朝向套筒50的一端设置与套筒50配合的接口90，将套筒50插射在该接口90内，这两种设置形式中，后一种形式所采用的结构更加简单，安装也更方便。

本实用新型实施例还给出了一种主级燃料喷射器20的具体结构，如图1所示，包括主级燃料喷头21以及与主级燃料喷头21连通的主级燃料输送管22，旋流器40包括环形的底板以及多个叶片，这些叶片介于底板以及主级燃料喷头21之间，且相对底板的中心沿圆周间隔设置，相邻两个叶片之间的间隙形成气流通路，其中，旋流器40的底板可以与套筒50为一体结构。主级燃料喷头21朝向旋流器40的一面设有多个喷孔，在一种具体的实施方式中，使主级燃料喷头上的喷孔介于叶片之间，主级燃料直接由喷孔喷出至气流通道中，并与进入气流通道的空气进行混合；在另一种具体的实施方式中，还可以使每个叶片都具有空心结构，并与主级燃料喷头上的喷孔连通，且在每个叶片的表面设有至少一个燃料出口，这样，主级燃料由叶片表面的燃料出***出至气流通道内，并与进入气流通道的空气进行混合；或者，在再一种具体的实施方式中，还可以采用如图1所示的结构，其中，主级燃料喷头21上沿圆周设置有多个喷管211，这些喷管211围设在叶片的周围，每个气流通路至少对应一个喷管211，且每个喷管211朝向对应的气流通道的一面设有多个燃料出口，主级燃料由燃料出口喷出后随空气流一同进入旋流器。以上三种实施方式都可以将主级燃料通入旋流器中与空气进行混合，相比于其他两种结构，在第三种结构中，主级燃料在进入旋流器之前便与空气发生接触，并随空气流一同进入旋流器，这样设置延长了燃料与空气的混合路径，提高了混合效果。

继续参考图1，主级燃料喷头21内设有环形的腔体，该腔体分别与主级燃料输送管以及上述喷管连通；值班级燃料喷射器30包括值班级燃料喷头以及与值班级燃料喷头连通的值班级燃料输送管，值班级燃料喷头插设在主级燃料喷头21上，值班级燃料喷头喷出的燃料起引燃的作用。

通过以上描述可以看出，本实用新型实施例中，通过在预混通道60的出口设置挡环70来改变预混通道60的出口直径，进而改变气流的流速，并且，挡环70与套筒50通过可拆卸的方式固定连接，这样，只需要加工具有不同内径的挡环70，并在需要调整预混通道60的出口直径时，进行替换即可，缩短了加工时间，降低了生产成本。

本实用新型实施例还提供了一种微型燃气轮机，该微型燃气轮机包括上述任一种技术方案所提供的燃烧室，该燃烧室中，在预混通道60的出口处设有挡环70，挡环70的内径小于套筒50内径，且挡环70与套筒50通过可拆卸的方式固定连接，这样使得在需要调节预混通道60的出口直径时，用内径大小适当的挡环70替换掉原来的挡环70即可，缩短了加工时间，降低了生产成本。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种微型燃气轮机的燃烧室，其特征在于，包括机匣以及设置在所述机匣内的火焰筒，所述火焰筒的头部设有主级燃料喷射器、值班级燃料喷射器以及旋流器，其中：

所述机匣上设有入风口，所述入风口与所述旋流器连通；

所述主级燃料喷射器与所述旋流器连通；

所述值班级燃料喷射器与所述火焰筒连通；

所述旋流器与所述火焰筒之间设有套筒，所述套筒围成的空间形成预混通道，所述主级燃料喷射器喷出的燃料与空气经过所述旋流器后形成旋流，并由所述预混通道进入所述火焰筒；

所述预混通道的出口设有挡环，所述挡环与所述套筒可拆卸固定连接，且所述挡环的内径小于所述套筒的内径。

2.如权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，沿所述预混通道内气流的流向，所述挡环的内径逐渐减小。

3.如权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，所述套筒的内壁靠近所述火焰筒的一端设有安装槽，所述挡环固定在所述安装槽内。

4.如权利要求3所述的燃烧室，其特征在于，还包括多个紧固螺钉，且所述挡环上设有与所述多个紧固螺钉一一对应的通孔，每个通孔的轴线与所述挡环的轴线平行；

所述安装槽上设有与所述多个紧固螺钉一一对应的螺纹孔；

每个紧固螺钉穿过对应的通孔后与所述螺纹孔螺纹连接。

5.如权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，所述火焰筒朝向所述套筒的一端设有与所述套筒配合的接口，所述套筒插射在所述接口内。

6.如权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，所述套筒与所述火焰筒之间通过法兰连接。

7.如权利要求1～6任一项所述的燃烧室，其特征在于，所述主级燃料喷射器包括主级燃料喷头以及与所述主级燃料喷头连通的主级燃料输送管，所述主级燃料喷头朝向所述旋流器的一面设有多个喷孔；

所述旋流器包括环形的底板以及多个叶片，所述多个叶片介于所述底板以及所述主级燃料喷头之间，且相对所述底板的中心沿圆周间隔设置，相邻两个叶片之间的间隙形成气流通路。

8.如权利要求7所述的燃烧室，其特征在于，每个叶片具有空心结构，并与所述主级燃料喷头上的喷孔连通，且所述每个叶片的表面设有至少一个燃料出口。

9.如权利要求7所述的燃烧室，其特征在于，所述主级燃料喷头上沿圆周设置有多个喷管，所述多个喷管与所述多个喷孔一一对应且相互连通，所述多个喷管围设在所述多个叶片的周围；

每个气流通路至少对应一个喷管，每个喷管朝向对应的气流通道的一面设有多个燃料出口。

10.一种微型燃气轮机，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的燃烧室。

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