用于燃?xì)廨啓C(jī)火焰筒的調(diào)頻裝置及燃?xì)廨啓C(jī)火焰筒的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于燃?xì)廨啓C(jī)火焰筒的調(diào)頻 裝置及燃?xì)廨啓C(jī)火焰筒。
【背景技術(shù)】
[0002] 燃?xì)廨啓C(jī)正朝著大功率、高效率、低排放、燃料多樣化及長壽命方向發(fā)展。其發(fā)展 趨勢集中體現(xiàn)在：提高壓氣機(jī)壓比和透平入口初溫以提高燃?xì)廨啓C(jī)整機(jī)性能；拓寬燃燒室 的燃料適應(yīng)性以實現(xiàn)多種能源高效、低碳利用；采用先進(jìn)的燃燒技術(shù)使污染物排放降低以 滿足環(huán)保要求；采用先進(jìn)設(shè)計技術(shù)使部件及整機(jī)效率不斷提高；研制新型高溫材料和采用 先進(jìn)冷卻技術(shù)以提高熱端部件的性能和可靠性。
[0003] 燃?xì)廨啓C(jī)主要由壓氣機(jī)、燃燒室和透平三大核心部件組成。燃燒室主要起到提供 動力和控制污染物排放的功能。其中，污染排放指標(biāo)，特別是NOx(氮氧化物）的排放指標(biāo) 成為考核燃燒室綜合性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一。NOx的生成主要與最高火焰溫度和火焰在燃燒 室的停留時間有關(guān)。為了保證燃料空氣混合物在燃燒室內(nèi)燃燒充分，必須保證有足夠的停 留時間，因此降低NOx的主要方法就是控制燃燒的最高火焰溫度。目前幾大燃機(jī)廠商大都 采用貧預(yù)混燃燒技術(shù)來降低燃燒的最高火焰溫度，進(jìn)而降低NOx的排放。熱聲振蕩是貧預(yù) 混燃燒面臨的一個巨大挑戰(zhàn)和急需解決的問題，因為如果壓力脈動幅值超過一定的閾值后 會對燃燒室部件或其他部件以及燃機(jī)本身造成嚴(yán)重的損壞。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，對熱聲振蕩的避免或抑制手段主要有：1)改進(jìn)燃燒室部件的設(shè)計； 2)在燃燒室部件上布置諧振器；3)燃機(jī)投入運(yùn)行后的燃燒動態(tài)調(diào)整等。其中，在燃燒室上 布置諧振器主要用于抑制或避免燃燒室內(nèi)的高頻和中頻振動，現(xiàn)有公開專利中已有該方面 的一些技術(shù)。在專利號為CN101922711A的專利中，通用電氣公司公開了一種用于減輕燃?xì)?輪機(jī)中動態(tài)變化的共振器組件，該共振器組件分別連接到燃燒器上，通過選擇性布置和調(diào) 整多個共振器，以抑制從多個連續(xù)布置的燃燒器中排出流體的一個或多個不同向和同向的 動態(tài)相互作用。在專利號為CN102003286A的專利中，通用電氣化公司提出了一種聲學(xué)上加 強(qiáng)的燃?xì)鉁u輪燃燒器供應(yīng)策略，在該方法中，通過在燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的上游的流體噴射系 統(tǒng)上布置可變幾何形狀的諧振器和相應(yīng)的控制器來衰減或阻尼燃燒器中的壓力振蕩。該方 法雖然可有效衰減流體路徑和燃燒器中的壓力振蕩，但需要額外增加控制器來實現(xiàn)諧振器 的變幾何調(diào)節(jié)。在專利號CN1551965的專利中，阿爾斯通公司發(fā)明了一種減小燃?xì)廨啓C(jī)裝 置中燃燒脈動的減振裝置，該減振裝置具有成雙壁形式的燃燒室壁并且以一外壁面部分和 一內(nèi)壁面部分氣密封閉出一中間室，通過這種結(jié)構(gòu)改進(jìn)來阻尼在燃燒室內(nèi)形成的某些頻率 的脈動。在專利號為CN1615416的專利中，阿爾斯通公司發(fā)明了一種新型的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒 室結(jié)構(gòu)，為了衰減該燃燒室內(nèi)的熱聲振動，安置了至少一個亥姆霍茲減振器，該亥姆霍茲減 振器的減振容積通過通道與燃燒室連接，同時該亥姆霍茲減振器的減振頻率可調(diào)節(jié)，但該 減振裝置同樣需要額外增加亥姆霍茲減振器的調(diào)頻機(jī)構(gòu)從而使燃燒室的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。 【實用新型內(nèi)容】
[0005](一）要解決的技術(shù)問題
[0006] 本實用新型要解決的技術(shù)問題是如何實現(xiàn)對調(diào)頻裝置內(nèi)的諧振頻率進(jìn)行無級調(diào) 節(jié)以自動阻尼或抑制火焰筒內(nèi)某一特定頻段內(nèi)的熱聲振蕩。
[0007](二）技術(shù)方案
[0008] 為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種用于燃?xì)廨啓C(jī)火焰筒的調(diào)頻裝置， 其包括裝置本體，所述裝置本體設(shè)有腔室，所述腔室的底部設(shè)有氣體流通的開口，所述腔室 內(nèi)設(shè)有彈性元件和位于所述彈性元件下方的隔板，所述彈性元件的一端與所述腔室的頂壁 連接，其另一端與所述隔板連接，所述隔板的側(cè)邊與所述腔室的側(cè)壁之間留有間隙。
[0009] 其中，所述裝置本體可以為亥姆霍茲諧振器。
[0010] 其中，所述裝置本體可以為四分之一波長管諧振器。
[0011] 其中，所述彈性元件可以為各類彈簧。
[0012] 本實用新型還提供一種燃?xì)廨啓C(jī)火焰筒，其包括火焰筒壁，所述火焰筒壁上設(shè)有 多個如上述技術(shù)方案的用于燃?xì)廨啓C(jī)火焰筒的調(diào)頻裝置，所述調(diào)頻裝置的腔室與所述火焰 筒壁相連通，以方便燃燒氣體流的流通。
[0013] 優(yōu)選地，布置于火焰筒壁上的調(diào)頻裝置個數(shù)不少于三個。
[0014] (三）有益效果
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0016] 本實用新型提供的一種用于燃?xì)廨啓C(jī)火焰筒的調(diào)頻裝置及燃?xì)廨啓C(jī)火焰筒，所述 用于燃?xì)廨啓C(jī)火焰筒的調(diào)頻裝置，采用在裝置本體上設(shè)有腔室，所述腔室的底部設(shè)有氣體 流通的開口，所述腔室內(nèi)設(shè)有彈性元件和位于所述彈性元件下方的隔板，所述彈性元件的 一端與所述腔室的頂壁連接，其另一端與所述隔板連接，所述隔板的側(cè)邊與所述腔室的側(cè) 壁之間留有間隙；在壓力流體的帶動下，所述隔板能夠沿腔室的側(cè)壁上下移動，從而改變調(diào) 頻裝置的諧振頻率，進(jìn)而能夠進(jìn)行無級調(diào)節(jié)以自動阻尼或抑制燃燒室內(nèi)某一特定頻段內(nèi)的 熱聲振蕩。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型一種燃?xì)廨啓C(jī)火焰筒的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本實用新型一種用于燃?xì)廨啓C(jī)火焰筒的調(diào)頻裝置一種實施例的結(jié)構(gòu)剖視 圖；
[0019]圖3為本實用新型一種用于燃?xì)廨啓C(jī)火焰筒的調(diào)頻裝置另一種實施例的結(jié)構(gòu)剖 視圖。
[0020] 圖中：10:調(diào)頻裝置；11 :彈性元件；12 :隔板；13 :頂壁；14 :側(cè)壁；101 :亥姆霍茲 諧振器；102 :四分之一波長管諧振器；111 :主體腔室；112 :喉部；20 :火焰筒壁；30 :燃燒 氣體流。
【具體實施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的【具體實施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下 實例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。
[0022] 在本實用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語"中心"、"縱向"、"橫向"、"上"、"下"、 "前"、"后"、"左"、"右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底""內(nèi)"、"外"等指示的方位或位置關(guān)系為 基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示 或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解 為對本實用新型的限制。
[0023] 在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語"安 裝"、"相連"、"連接"應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體 地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相 連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述 術(shù)語在本實用新型中的具體含義。
[0024] 此外，在本實用新型的描述中，除非另有說明，"多個"、"多根"、"多組"的含義是兩 個或兩個以上。
[0025] 實施例一
[0026] 如圖2和圖3所示，為本實用新型提供的一種用于燃?xì)廨啓C(jī)火焰筒的調(diào)頻裝置10， 其包括裝置本體，所述裝置本體設(shè)有腔室，所述腔室的底部設(shè)有氣體流通的開口，燃燒氣體 流30從所述開口進(jìn)入腔室內(nèi)，所述腔室內(nèi)設(shè)有彈性元件11和位于所述彈性元件11下方的 隔板12,所述彈性元件11可以為各類彈簧，所述彈性元件11的一端與所述腔室的頂壁13 連接，其另一端與所述隔板12連接，所述隔板12的側(cè)邊與所述腔室的側(cè)壁14之間留有間 隙。所述調(diào)頻裝置10是使加壓流體在特定頻率下振蕩的聲學(xué)腔室，所述調(diào)頻裝置10的幾 何構(gòu)造直接關(guān)系到振蕩的頻率，如果腔室內(nèi)的流體壓力由于外力的影響而波動，則調(diào)節(jié)到 這些波動頻率的調(diào)頻裝置10可衰減波動頻率的幅值。在壓力流體的帶動下，所述隔板12 能夠沿腔室的側(cè)壁14上下移動，從而改變腔室的幾何構(gòu)造，腔室內(nèi)的流體壓力隨之改變， 即改變調(diào)頻裝置10的諧振頻率，進(jìn)而能夠進(jìn)行無級調(diào)節(jié)以自動阻尼或抑制燃燒室內(nèi)某一 特定頻段內(nèi)的熱聲振蕩。
[0027] 如圖2所示，所述裝置本體可以為亥姆霍茲諧振器；所述亥姆霍茲諧振器包括主 體腔室111和相比于主體腔室111具有更小直徑的喉部112,所述喉部112設(shè)于所述主體腔 室111的下方，所述彈性元件11和隔板12設(shè)于所述主體腔室111內(nèi)；進(jìn)入喉部112的加壓 流體集中在主體腔室111中，隔板12在彈性元件11的帶動下，向上移動，直到主體腔室111 內(nèi)的壓力大于外部流體壓力為止。當(dāng)主體腔室111內(nèi)的壓力大于外部流體壓力時，主體腔 室111內(nèi)的流體離開喉部112,從而降低主體腔室111內(nèi)的壓力，更低的流體壓力促使流體 進(jìn)入主體腔室111，該過程重復(fù)建立亥姆霍茲諧振器101的諧振頻率。
[0028] 所述亥姆霍茲諧振器101的諧振頻率f主要與聲音通過流體的速度c，亥姆霍茲諧 振器101的喉部112的直徑d，喉部112的長度1，主體腔室111的高度h和主體腔室111 的直徑D有關(guān)，具體的關(guān)系式如下：
[0029]
【主權(quán)項】
1. 一種用于燃?xì)廨啓C(jī)火焰筒的調(diào)頻裝置，其特征在于，包括裝置本體，所述裝置本體設(shè) 有腔室，所述腔室的底部設(shè)有氣體流通的開口，所述腔室內(nèi)設(shè)有彈性元件和位于所述彈性 元件下方的隔板，所述彈性元件的一端與所述腔室的頂壁連接，其另一端與所述隔板連接， 所述隔板的側(cè)邊與所述腔室的側(cè)壁之間留有間隙。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于燃?xì)廨啓C(jī)火焰筒的調(diào)頻裝置，其特征在于，所述裝置本體 為亥姆霍茲諧振器。
3. 如權(quán)利要求1所述的用于燃?xì)廨啓C(jī)火焰筒的調(diào)頻裝置，其特征在于，所述裝置本體 為四分之一波長管諧振器。
4. 如權(quán)利要求1所述的用于燃?xì)廨啓C(jī)火焰筒的調(diào)頻裝置，其特征在于，所述彈性元件 為彈簧。
5. -種燃?xì)廨啓C(jī)火焰筒，包括火焰筒壁，其特征在于，所述火焰筒壁上設(shè)有多個如權(quán)利 要求1-4任一項所述的用于燃?xì)廨啓C(jī)火焰筒的調(diào)頻裝置，所述調(diào)頻裝置的腔室與所述火焰 筒壁相連通。
6. 如權(quán)利要求5所述的燃?xì)廨啓C(jī)火焰筒，其特征在于，布置于火焰筒壁上的調(diào)頻裝置 個數(shù)不少于三個。
【專利摘要】本實用新型涉及燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種用于燃?xì)廨啓C(jī)火焰筒的調(diào)頻裝置，其包括裝置本體，所述裝置本體設(shè)有腔室，所述腔室的底部設(shè)有氣體流通的開口，所述腔室內(nèi)設(shè)有彈性元件和位于所述彈性元件下方的隔板，所述彈性元件的一端與所述腔室的頂壁連接，其另一端與所述隔板連接，所述隔板的側(cè)邊與所述腔室的側(cè)壁之間留有間隙；本實用新型還提供一種燃?xì)廨啓C(jī)火焰筒，其包括火焰筒壁，所述火焰筒壁上設(shè)有多個如上述技術(shù)方案的用于燃?xì)廨啓C(jī)火焰筒的調(diào)頻裝置，所述調(diào)頻裝置的腔室與所述火焰筒壁相連通，以方便燃燒氣體流的流通。本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)對調(diào)頻裝置內(nèi)的諧振頻率進(jìn)行無級調(diào)節(jié)以自動阻尼或抑制火焰筒內(nèi)某一特定頻段內(nèi)的熱聲振蕩。
【IPC分類】F23R3-42
【公開號】CN204554875
【申請?zhí)枴緾N201420867628
【發(fā)明人】謝法
【申請人】北京華清燃?xì)廨啓C(jī)與煤氣化聯(lián)合循環(huán)工程技術(shù)有限公司
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2014年12月31日