燃料喷射器以及燃气轮机制造技术

燃料喷射器（23），具备：向燃烧室（26）开口的圆筒流路（32），将燃料导入至圆筒流路（32）的燃烧室（26）侧的燃料导入路（34），以及在相比圆筒流路（32）中燃料被导入的位置靠近上游侧的位置将压缩空气导入至圆筒流路（32）的空气导入路（35）；燃料导入路（34）在横向剖面观察时从圆筒流路（32）的切线方向导入燃料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及燃料喷射器以及燃气轮机。
技术介绍
从保护环境的观点出发，希望减少从燃气轮机排出的氮氧化物（NOX）。作为减少NOX排出量的方法之一，存在预先将燃料和压缩空气充分混合（完全预混合），并将该混合气从燃料喷射器喷射而使其燃烧的方法。根据该方法，由于燃烧快速进行，因此能够抑制燃烧温度的上升，且能够抑制由燃烧温度的上升引起的NOX（热力型NOX）的产生（参见专利文献1）。现有技术文献：专利文献：专利文献1：日本特开2010-216668号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的问题：然而，如果在燃料喷射器内将燃料和压缩空气进行大量预混合，则会发生燃烧室的火焰传播到燃料喷射器的“回火”，存在燃料喷射器烧坏的担忧。尤其，使用氢气等反应性较高的物质作为燃料的情况，容易发生回火。本专利技术鉴于如上的情况而形成，目的在于提供一种能够抑制NOX的产生量并且能够抑制回火的发生的燃料喷射器。解决问题的手段：根据本专利技术的燃料喷射器，具备：向燃烧室开口的圆筒流路，将燃料导入至所述圆筒流路的燃烧室侧的燃料导入路，以及在相比所述圆筒流路中燃料被导入的位置靠近上游侧的位置将压缩空气导入至所述圆筒流路的空气导入路；所述燃料导入路在横向剖面观察时从所述圆筒流路的切线方向导入燃料。根据该结构，燃料沿圆筒流路的内周面进行旋转并被喷射至燃烧室，在燃烧室内形成为片状（螺旋带状）。此时，连续的燃料其表面积扩大，从表面到中央的距离变短，因此能够缩短燃烧反应时间，抑制NOX的产生量。又，由于压缩空气从圆筒流路朝向燃烧室流动，因此能够抑制圆筒流路的出口附近的燃烧气体的滞留，实现稳定燃烧。此外，由于没有在燃料喷射器内将燃料和空气进行大量预混合，因此能够抑制回火。又，在上述燃料喷射器中，所述空气导入路形成为在所述圆筒流路内使压缩空气以和燃料的旋转方向相同的方向进行旋转的结构亦可。根据该结构，能够通过旋转的压缩空气进一步促进燃料的旋转，更加可靠地使燃料形成为片状。又，在上述燃料喷射器中，所述燃料导入路设置为朝向相对于与所述圆筒流路的中心轴垂直的方向往所述燃烧室侧倾斜的方向导入燃料亦可。根据该结构，氢气难以滞留在圆筒流路的出口附近，即使在使用氢气等反应性较高的气体的情况下也能够降低回火风险。又，根据本专利技术的其他形态的燃料喷射器，具备：向燃烧室开口的多条圆筒流路，将燃料导入至所述多条圆筒流路各自的燃烧室侧的多条燃料导入路，以及在相比所述多条圆筒流路中燃料被导入的位置靠近上游侧的位置将压缩空气导入至所述多条圆筒流路中每一条的多条空气导入路；各所述燃料导入路在横向剖面观察时从所述圆筒流路的切线方向导入燃料。根据本专利技术的燃气轮机具备上述燃料喷射器中任一种燃料喷射器。专利技术效果：如上所述，上述燃料喷射器，能够抑制NOX的产生量并且能够抑制回火的发生。附图说明图1是燃气轮机整体的概略结构图；图2是燃烧器的概略结构图；图3是再热用燃料喷射器的立体图；图4是再热用燃料喷射器的纵向剖视图；图5是图4的A-A向剖视图，是示出第一燃料导入路的图；图6是图4的A-A向剖视图，是示出第二燃料导入路的图；图7是图4的A-A向剖视图，是示出第三燃料导入路地图；图8是图4的B-B向剖视图；图9是图4的C-C向剖视图；图10是示出燃料导入路与空气导入路的位置关系的图。具体实施方式以下，参照附图说明本专利技术的实施形态。以下，相同或相应的要素在所有附图中以相同的符号标记，并省略重复的说明。〈燃气轮机的结构〉首先，说明燃气轮机100的整体结构。图1是燃气轮机100的概略结构图。根据本实施形态的燃气轮机100是驱动发电机101的发电用燃气轮机。燃气轮机100具备：压缩器10，燃烧器11，燃料供给装置12，以及涡轮13。燃烧器11中，从压缩器10供给压缩空气102，并从燃料供给装置12供给燃料103。在本实施形态中，假定使用反应性较高的氢气作为燃料103，但是燃料103也可以是天然气或液化氢气等。在燃烧器11内，燃料103和压缩空气102燃烧，由此产生的高温高压的燃烧气体104被供给至涡轮13。涡轮13通过燃烧气体104的能量进行旋转，并通过压缩器10驱动发电机101。〈燃烧器的结构〉接着，说明燃烧器11。图2是燃烧器11的概略剖视图。根据本实施形态的燃烧器11，是压缩空气102和燃烧气体104逆向流动的回流式罐型，具备：外壳20，燃烧筒21，主燃料喷射器22，以及再热用燃料喷射器23。另外，燃烧器11也可以采用回流式罐型以外的结构。外壳20是形成燃烧器11的外轮廓的构件。外壳20具有圆筒状的外管构件24和设置于外管构件24的一侧（纸面左侧）端部的圆盘状的端盖25。燃烧筒21容纳于外壳20的内部，燃烧筒21的内部形成有燃烧室26。在燃烧室26中，燃料103和压缩空气102燃烧而生成燃烧气体104。生成的燃烧气体104朝向纸面右侧流动，并被供给至涡轮13（参见图1）。燃烧筒21和外壳20之间形成有环状的空气流路27，从压缩器10供给的压缩空气102通过该空气流路27，并朝向主燃料喷射器22（朝向纸面左侧）流动。主燃料喷射器22安装于外壳20的端盖25，并设置为在轴方向上贯通空气流路27。主燃料喷射器22形成为能够将通过空气流路27的压缩空气102取入的结构。然后，将从燃料供给装置12供给的燃料103和取入的压缩空气102同时喷射至燃烧室26。在图2中仅示出一个主燃料喷射器22，但是设置多个主燃料喷射器22亦可。又，与主燃料喷射器22分开地设置喷射少量燃料的先导燃料喷射器亦可。再热用燃料喷射器23安装于外壳20的外管构件24，并设直为在半径方向上贯通空气流路27。再热用燃料喷射器23形成为能够将通过空气流路27的压缩空气102的一部分取入的结构。然后，将从燃料供给装置12供给的燃料和取入的压缩空气102同时喷射至燃烧室26。另外，在本实施形态中，多个再热用燃料喷射器23在燃烧器11的周方向上等间隔（例如，每隔90度）配置。〈燃料喷射器的结构〉接着，详细说明再热用燃料喷射器23的结构。根据本实施形态的再热用燃料喷射器23是将燃料103形成为片状而进行喷射的方式（以下，称为“片喷射方式”）的燃料喷射器。以下，说明再热用燃料喷射器23为片喷射方式的情况，但是主燃料喷射器22以及再热用燃料喷射器23这两者为片喷射方式亦可，仅主燃料喷射器22为片喷射方式亦可。图3是再热用燃料喷射器23的立体图，图4是再热用燃料喷射器23的纵向剖视图。如图3所示，再热用燃料喷射器23由位于基端侧（图3的纸面右上侧）的第一圆柱部30和位于梢端侧（图3的左下侧）且直径大于第一圆柱部30的第二圆柱部31构成。如图4所示，再热用燃料喷射器23具备：在再热用燃料喷射器23的轴方向上延伸的多条圆筒流路32，燃料流路33，多条燃料导入路34，以及多条空气导入路35。圆筒流路32是使燃料103和压缩空气102边旋转边导入燃烧室26的流路。圆筒流路32向燃烧室26开口。如图3所示，多条圆筒流路32中，6条内侧圆筒流路32A在绕再热用燃料喷射器23其中心轴的周方向上排列配置，12条外侧圆筒流路32B在内侧圆筒流路32A的外侧、在绕中心轴的周方向上排列配置。又，如图4所示，内侧圆筒流路32A形成于第一圆柱部30至第二圆柱部31，另一方面，外侧圆筒流路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料喷射器，具备：向燃烧室开口的圆筒流路；将燃料导入至所述圆筒流路的燃烧室侧的燃料导入路；以及在相比所述圆筒流路中燃料被导入的位置靠近上游侧的位置将压缩空气导入至所述圆筒流路的空气导入路；所述燃料导入路在横向剖面观察时从所述圆筒流路的切线方向导入燃料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.29 JP 2014-1981761.一种燃料喷射器，具备：向燃烧室开口的圆筒流路；将燃料导入至所述圆筒流路的燃烧室侧的燃料导入路；以及在相比所述圆筒流路中燃料被导入的位置靠近上游侧的位置将压缩空气导入至所述圆筒流路的空气导入路；所述燃料导入路在横向剖面观察时从所述圆筒流路的切线方向导入燃料。2.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于，所述空气导入路形成为在所述圆筒流路内使压缩空气以和燃料的旋转方向相同的方向进行旋转的结构。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：堀川敦史，冈田邦夫，山下诚二，餝雅英，小田刚生，
申请(专利权)人：川崎重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP