[发明专利]一种低排放燃烧室火焰筒

说明书

本申请提供了一种低排放燃烧室火焰筒，燃烧室火焰筒包括衬套组件和火焰筒组件，其中：衬套组件包括衬套直段、衬套渐变段及安装边，衬套直段和衬套渐变段沿着轴线方向依次连接，安装边固定设置在衬套直段的前端；在衬套直段和衬套渐变段上设有通孔，第一冷却套管和第二冷却套管分别安装在衬套直段和衬套渐变段的通孔内；衬套直段的前端内侧具有沿着轴线方向延伸的定位槽；火焰筒组件包括火焰筒直段、火焰筒渐变段及火焰筒头锥环，火焰筒直段和火焰筒渐变段沿着轴线方向依次连接，火焰筒头锥环固定设置在火焰筒直段的前端内侧；火焰筒直段的前端外侧固定设置有形状适配于定位槽的定位块，通过异形定位和垫片将衬套组件和火焰筒组件进行定位固定。

技术领域

本申请属于燃气轮机技术领域，特别涉及一种低排放燃烧室火焰筒。

背景技术

非低排放燃烧室通常采用扩散燃烧模式，其主燃区温度通常可达2300K左右。而对于低排放燃烧室而言，通常采用贫燃预混燃烧组织模式，该燃烧模式可以将燃烧室主燃区的温度控制在1670K-1900K这样一个狭窄的温度区间内，以控制污染物中占主导作用的热力型氮氧化物(NOx)的生成。这将意味着低排放燃烧室为了达到降低主燃区温度的目的，将有大量空气从火焰筒头部进入主燃区，相应的用于冷却火焰筒的空气量将大幅降低。

另一方面，现有的火焰筒冷却方式——如气膜冷却、多斜孔冷却等，将使得冷却空气直接进入主燃区参与燃烧反应。这将导致燃烧室中另一种主要的污染物成分一氧化碳(CO)因淬熄作用而大量形成，且这种因淬熄作用而形成的CO在后续燃烧反应中很难消除。

基于上述原因，低排放燃烧室火焰筒通常采用肋板冷却方式，以增加换热面积，通过来流空气的对流换热作用来实现火焰筒的冷却。然而，对于燃气轮机整机而言，为了实现燃气轮机整机热效率的提升，采用提高压气机的增压比的方式来提高整机的做功能力，这将导致燃烧室进口温度提高，降低冷却空气的冷却效率，对火焰筒的冷却是极为不利的。低排放燃烧室火焰筒通常采用的这种肋板冷却方式的耐温能力有限，无法满足高功率等级、高热效率的整机需求。同时，肋板冷却的结构型式对加工精度要求高，火焰筒壁面上的肋板的宽、高尺寸直接影响到冷却效率和壁面的温度分布梯度，在回转体上加工出符合要求的肋板对其工艺要求高。

发明内容

本申请的目的是提供了一种低排放燃烧室火焰筒，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

本申请的技术方案是：一种低排放燃烧室火焰筒，所述燃烧室火焰筒包括衬套组件和火焰筒组件，其中：

所述衬套组件包括衬套直段、衬套渐变段及安装边，所述衬套直段和衬套渐变段沿着轴线方向依次连接，所述安装边固定设置在所述衬套直段的前端；在所述衬套直段和所述衬套渐变段上设有一个或多个通孔，第一冷却套管安装在所述衬套直段的通孔内，第二冷却套管安装在衬套渐变段的通孔内；其中，所述衬套直段的前端内侧具有沿着轴线方向延伸的定位槽，通过所述定位槽与所述火焰筒组件中的定位块进行配合，实现所述火焰筒组件与衬套组件的连接；

所述火焰筒组件包括火焰筒直段、火焰筒渐变段及火焰筒头锥环，所述火焰筒直段和火焰筒渐变段沿着轴线方向依次连接，所述火焰筒头锥环固定设置在所述火焰筒直段的前端内侧；所述火焰筒直段的前端外侧固定设置有形状适配于定位槽的定位块，所述定位块沿着轴线方向安装至所述定位槽中，通过异形定位销穿过所述衬套直段前端的安装孔及安装孔上设置的垫片，从而实现将衬套组件和火焰筒组件的轴向定位和周向定位。

进一步的，所述冷却套管沿火焰筒轴线方向的圈数为一圈或多圈，且沿圆周方向上每圈的冷却套管的数量也为一个或多个。

进一步的，沿火焰筒轴线方向的冷却套管圈数为1圈～50圈，且沿圆周方向上每圈的冷却套管的数量也为1个～50个。

进一步的，沿轴线方向相邻的冷却套管为顺排或叉排，每圈内的冷却套管的长度相同或不同。

进一步的，所述异形定位销面向定位块的一侧具有矩形切面，所述矩形切面与定位块配合，实现所述定位块的限位。