[发明专利]一种地面燃机燃烧室的防振冷却壁

说明书

技术领域

本发明涉及燃气轮机领域，具体而言，涉及一种地面燃机燃烧室的防振冷却壁。

背景技术

燃气轮机是现代工业成果的结晶，燃烧室是燃气轮机的重要部件，燃烧室的主要 功能是使燃料的化学能转化为热能。燃烧室在燃料燃烧的过程中，常会产生一些问题， 如振荡燃烧现象。振荡燃烧出现时会伴随放热量和压力的大幅振荡，产生巨大噪声， 导致燃烧装置剧烈振动，影响燃烧装置的正常工作，严重时甚至会造成系统部件的损 伤破坏。一般来讲，当扰动达到化学反应释放能量的时，所产生的压力脉动的振幅就 相当于燃烧室平均压力峰值振幅。这种大幅度的压力脉动很容易导致结构的严重破坏。

在燃气轮机燃烧室的燃烧过程中，由于燃料燃烧放热率和声压波动的相互作用， 会出现热声不稳定现象，其表现为压力振动增大，产生噪声，严重时可能破坏燃烧室 的结构。振荡燃烧的发生对实际燃烧室的运行和安全性产生很大的影响。振荡燃烧会 导致燃烧室燃烧稳定性下降，严重时将直接导致熄火，对燃烧室具有灾难性的影响。 振荡燃烧使燃烧状况恶化，振荡燃烧引起的压力脉动有可能破坏燃烧室的结构。因此， 国内外不断进行有关振荡燃烧的研究，现今在振荡燃烧的机理研究上已经有不少进步， 但是在燃气轮机主燃烧室振荡燃烧的预防方面暂未出现比较理想的方案。

燃烧室内的低频振荡燃烧通常是由燃烧室内燃料燃烧放热率和声压波动相互藕 合，产生自激振荡引起的。其一般机理是如果燃烧放热速率有一个微小的变化，这个 微小的变化会产生声压扰动，声波在燃烧室内传播，遇到壁面后返回，反过来又影响 燃料供应速度，从而使燃烧放热率再次变化。即燃烧放热和压力波动相互影响，当相 位恰当时相互激励，形成正反馈回路。现代的燃气轮机一般都要求高温升，而高温升 使得燃气轮机火焰筒过热，所以燃烧室壁面一般都会采取一定的冷却措施。现代的燃 气轮机燃烧室壁面部分采取浮动壁式结构进行冷却，部分采取迷宫式结构进行冷却， 这两种冷却方式虽然都能取得很好的冷却效果，但是这两种方式构造的燃烧室壁面结 构都相对复杂，加工难度大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种地面燃机燃烧室的防振冷却壁，该防振冷却 壁能有效预防地面燃气轮机燃烧室内振荡燃烧现象的发生，并能提高冷却气的冷却效 率。

本发明通过如下技术手段解决上述技术问题：一种地面燃机燃烧室的防振冷却壁， 所述防振冷却壁包括内壁和外壁，所述内壁和外壁之间用直径渐变的螺旋式弹簧钢连 接，所述螺旋式弹簧钢按照一定方式排布，所述内壁和外壁之间形成连通的腔体。

本发明的防振冷却壁具有双层结构，两壁之间形成连通的腔体，便于通入冷气冷 却，同时弹簧增加了换热面积，具有较高的冷却效率，本发明通过连接弹簧的直径渐 增和弹簧的螺旋方向的变化吸收了一部分声波，而且兼具改变声波在燃烧室内的反射 传播，从而使声压振动与热释放速率波动的相位差不会始终不变，进而防止振荡燃耗 的出现。

作为本发明的改进：所述内壁上设置有多个气膜孔，所述气膜孔与所述腔体连通。 有大部分热量会通过连接内壁众多弹簧传导到腔体内，冷却气通过对流换热提前进行 冷却，再通过气膜孔进行二次冷却，有效的防止了燃气对燃烧室壁的热冲蚀。

作为本发明的优选实施方式：所述腔体内的连接弹簧，起始直径可以设置为一大 一小，轴向和周向上分布均匀。

所述腔体内弹簧起始直径较大的为1.2mm～1.5mm，螺距与弹簧钢直径的差为0.1， 旋转方向为右手螺旋；直径较小的为0.7～1mm，螺距与弹簧钢直径的差为0.1，旋转 方向为左手螺旋。

所述腔体内周向上弹簧数量总共24或者36个，大小弹簧均匀间隔分布，轴向上 弹簧间距5～10mm，大小弹簧等距分布

采用本发明可以取得以下有益效果：

1)本发明通过改变主燃烧室火焰筒的壁面结构，吸收和改变了声波在主燃烧室内 的传播，进而使声压振动与热释放速率波动的相位差不会始终保持不变，同时弹簧本 身具有缓冲压力的作用，从而有效防止了热声振荡的发生。

2)本发明中弹簧的设置增大了冷却气的对流换热面积，提高了冷却气的冷却效率， 具有广阔的应用前景。

附图说明

图1：本发明的实例周向弹簧分布示意图；

图2：本发明的实例沿轴向弹簧分布示意图。

具体实施方式