[发明专利]燃气轮机燃烧室过渡段的冷却机构及燃气轮机燃烧室

说明书

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燃烧室过渡段的冷却机构及燃气轮机燃烧室。 

背景技术

目前，典型的燃气轮机由压气机、燃烧室、透平和辅机系统组成，多个燃烧室呈环形围绕在转子周围。压气机压缩空气，进入燃烧室内与燃料混合燃烧，然后燃气进入透平做功，并带动压气机压缩空气。过渡段承接燃烧室火焰筒与透平，将火焰筒产生的高温燃气引导入透平。一般地，过渡段进口截面形状与火焰筒一致，为圆形；出口截面上，若干燃烧室相连，构成所述透平一级静叶环形进口，单个过渡段出口则呈扇形。 

随着燃气轮机技术的发展，透平入口温度逐渐提高。过渡段直接面对燃烧室内的高温燃气，而目前过渡段采用的金属材料正常工作温度有限，在远超过其正常工作温度的恶劣环境下，金属材料无法承受长时间工作，因此必须采取冷却措，从而减少热应力载荷及集中区域。 

现有文献中，过渡段冷却技术通常包括层板冷却、冲击冷却和发散冷却等。层板式冷却消耗冷却空气的量小，具有很好的传热效率，其主要缺点为：机械强度低、易被氧化物及空气中的杂质堵塞等；冲击冷却的主要优点在于将机械载荷与热载荷分开，冲击壁承力，本体承热，充分利用冲击冷却换热系数高的特点，但主要缺点在于结构的复杂性以及较大的压力损失；发散冷却通过气膜覆盖在板壁内表面，可以有效将燃气与板壁隔开，起到很好的冷却效果，但常规的发散冷却由于气膜的厚度会沿流动方向变化，因而产生一定温度梯度，造成应力集中。因此，在有限的冷却空气前提下，为了解决冷却问题，除 了不断发展新材料和新工艺外，决定性因素之一就是对过渡段采用先进的高效冷却技术。 

现有的技术中，公开号为US2007/0175220A1的美国专利文献中，通过对经过扩压器的高压冷空气分流，然后通过过渡段腹部附近的发散冷却孔板，对过渡段本体进行冷却。这种冷却方法主要能够对过渡段腹部进行很好的冷却作用，过渡段背部的冷却难以做到，过渡段本体整体冷却不均匀，冷却效果差。相对于腹部，过渡段背部冷却更需要加强，然而根据现有的技术，过渡段背部冷却的实现难度较大。 

因此，针对以上不足，本发明提供了一种燃气轮机燃烧室过渡段的冷却机构及燃气轮机燃烧室。 

发明内容

(一)要解决的技术问题 

本发明的目的是提供一种燃气轮机燃烧室过渡段的冷却机构及燃气轮机燃烧室以解决过渡段本体背部冷却的问题，以实现过渡段本体的均匀冷却，提高过渡段本体整体的冷却效果。 

(二)技术方案 

为了解决上述技术问题，本发明一方面提供了一种燃气轮机燃烧室过渡段的冷却机构，其包括过渡段本体、扩压器、导流壳体及引气管，过渡段本体设置在燃压缸内，过渡段本体的前端与火焰筒连接，后端与透平一级静叶相连接，扩压器设置在过渡段本体的腹部下方且连通燃压缸内部和外部，导流壳体设置在过渡段本体的背部上，以与过渡段本体形成冷却通道，导流壳体的前端开口朝向燃烧室头部，引气管的一端与导流壳体连接，另一端连接在压气机级间。 

其中，所述导流壳体在过渡段本体背部的覆盖面积是过渡段本体表面积的30％～60％。 

其中，所述引气管在燃压缸外的部分上设置有气量调节阀。 

其中，所述引气管的一端设置在过渡段本体上靠近透平一级静叶 的位置。 

其中，所述过渡段本体沿燃压缸轴向设置在燃压缸内。 

其中，所述过渡段本体为渐缩式通道结构。 

本发明另一方面还提供了一种燃气轮机燃烧室，其包括上述的燃气轮机燃烧室过渡段的冷却机构。 

(三)有益效果 

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的燃气轮机燃烧室过渡段的冷却机构及燃气轮机燃烧室中，在过渡段本体的背部设置导流壳体，以形成冷却通道，引气管的一端与导流壳体连接，另一端连接在压气机级间，将压力机中的压缩空气导入导流壳体内对流冷却过渡段本体的背部，强化了过渡段背部的冷却，同时，设置在过渡段本体腹部下的扩压器的进气冲击在过渡段腹部上，对过渡段腹部进行冷却，这样，在实现过渡段背部有效冷却的同时也实现了过渡段本体的均匀冷却，提高了过渡段本体整体的冷却效果。 

附图说明

图1是本发明实施例燃气轮机燃烧室过渡段的冷却机构的原理示意图； 

图2是本发明实施例燃气轮机燃烧室过渡段的冷却机构的局部结构立体示意图。