[发明专利]一种基于组合式燃烧室的船用燃气轮机

说明书

本发明提供了一种基于组合式燃烧室的船用燃气轮机，该发电燃气轮机沿气流方向依次包括低压压气机、高压压气机、组合式燃烧室、高压涡轮、低压涡轮、动力涡轮及负载；低压压气机和低压涡轮同轴，高压压气机和高压涡轮同轴，低压轴与高压轴为同轴心的套轴安装形式，动力涡轮通过齿轮箱与负载相连，燃烧室包括内外两个燃烧室，外部为等压环形燃烧室，内部为连续旋转爆轰燃烧室。内外两种燃烧室通过变几何导向阀切换，确保在不同工况下，燃烧室工作稳定，启动点火迅速可靠。本发明的上述技术能够克服现有技术的不足。

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术，尤其涉及一种基于组合式燃烧室的船用燃气轮机。

背景技术

传统等压燃烧室容易起爆、可靠性高，但由于受等压燃烧和爆燃的原理和特性的制约，其存在燃烧速度慢、效率低等不足，很难在其基础上大幅度提高燃气轮机的效率。爆轰燃烧相比于传统等压燃烧传播速度快、热效率高、结构也更加简单紧凑，然而，其也存在以下缺点：爆轰点火能量高，使得点火困难；工作强度大，持续工作易造成零部件的扭曲变形甚至烧毁；低当量比进气时由于能量不足易发生熄火，当量比趋于1进气时由于排气温度高易烧导叶。这些都是开发满足日益提高的船舶动力装置要求的船用燃气轮机亟待解决的问题。

发明内容

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

鉴于此，本发明提供了一种基于组合式燃烧室的船用燃气轮机，以至少解决现有的传统等压燃烧室所存在的燃烧速度慢、效率低的问题以及爆轰燃烧室所存在的爆轰点火能量高导致点火困难等问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于组合式燃烧室的船用燃气轮机，基于组合式燃烧室的船用燃气轮机沿气流方向依次设有低压压气机、高压压气机、组合式燃烧室、高压涡轮、低压涡轮、动力涡轮及负载；低压压气机与低压涡轮沿低压轴同轴设置，高压压气机与高压涡轮沿高压轴同轴设置，其中，低压轴与高压轴为同轴心的套轴安装形式，动力涡轮通过齿轮箱与负载相连；组合式燃烧室包括同轴设置的外部燃烧室和内部燃烧室，外部燃烧室采用等压环形燃烧室，而内部燃烧室采用连续旋转爆轰燃烧室，连续旋转爆轰燃烧室设于等压环形燃烧室内；组合式燃烧室还设有一个或多个变几何导向阀，该一个或多个变几何导向阀用于切换等压环形燃烧室与连续旋转爆轰燃烧室的启动。

进一步地，一个或多个变几何导向阀用于：当组合式燃烧室处于低工况条件时切换至等压环形燃烧室，以使来自高压压气机的气流经等压环形燃烧室燃烧后流至高压涡轮；当组合式燃烧室的进口压力达3～8个大气压时切换至连续旋转爆轰燃烧室，以使来自高压压气机的气流经连续旋转爆轰燃烧室后流至高压涡轮。

进一步地，一个或多个变几何导向阀包括第一变几何导向阀和第二变几何导向阀，第一变几何导向阀设于高压压气机与组合式燃烧室之间，而第二变几何导向阀设于组合式燃烧室与高压涡轮之间；在组合式燃烧室处于低工况条件时，第一变几何导向阀和第二变几何导向阀均切换至等压环形燃烧室；在组合式燃烧室的进口压力达3～8个大气压时，第一变几何导向阀和第二变几何导向阀均切换至连续旋转爆轰燃烧室。

进一步地，基于组合式燃烧室的船用燃气轮机还包括进气道，进气道连接至低压压气机的进口端。

进一步地，还包括排气道，排气道连接至动力涡轮的出口端。

进一步地，等压环形燃烧室采用常规等离子体点火器进行点火。

进一步地，连续旋转爆轰燃烧室采用高能等离子体点火器直接点火。

本发明能够克服传统等压燃烧室效率低、爆轰燃烧室起爆点火要求高的不足，提供一种效率高、易于起爆、有良好的变工况适应性、结构紧凑的基于组合式燃烧室的船用燃气轮机。