燃气轮机燃烧器制造技术

本发明专利技术提供一种燃气轮机燃烧器，其能缩小供给至各空气孔的空气流量的偏差。本发明专利技术的燃气轮机燃烧器(2)具备：内筒(10)；外筒(11)；形成于内筒与外筒之间的环状流道(48)；设于外筒的高压空气(101)的流动方向的下游侧的燃料头(40)；被燃料头支撑的同心圆状的多个燃料喷嘴(91)；设于多个燃料喷嘴的流动方向的下游侧且具有与多个燃料喷嘴对应的多个空气孔(33)的空气孔板(32)；导向部(37)，其具有从空气孔板的外周面比内筒更突出至外周侧的壁部(37A)、向外筒及燃料头形成为凸形状且与空气孔板的最外周的空气孔以弧状连接的曲部；以及形成于空气孔板的外周面与内筒之间的外周流道(94)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃气轮机燃烧器。
技术介绍
近年来，根据相对于环境保全的限制、社会的要求，要求具备压缩机、燃烧器及涡轮等的燃气轮机进一步的高效率化、低NOX化。在这种燃气轮机中，作为实现高效率化的方法，具有使由燃烧器形成的火焰的温度上升而使涡轮入口的燃烧气体的温度上升的方法，但伴随火焰温度的上升，存在NOX的排出量增加的可能性。作为抑制NOX的排出量的燃烧器，具有采用了预混合燃烧的燃烧器。预混合燃烧是向燃烧室供给预先混合了燃料与空气的混合气并燃烧的燃烧方式。在预混合燃烧中，由于燃料与空气预先混合并向燃烧室供给，因此，形成于燃烧室内的火焰的温度均匀化，抑制燃烧器的NOX的排出量。但是，当空气的温度上升或燃料所含的氢含有量增加时，燃烧速度增加，形成于燃烧室内的火焰向预混合器内逆流。存在产生所谓的回火的可能性。相对于此，提出了抑制NOX的排出量且耐回火性优异的燃烧器。现有技术文献专利文献1：日本特开2014-55697号公报在专利文献1中，通过使燃烧器的端罩的中心区域向空气孔板侧突出，在端罩的径向外周侧形成凹陷区域，缩小空气孔板的入口侧的径向的压力偏差，缩小向各空气孔供给的空气流量的偏差或燃空比的径向偏差，兼具低NOX燃烧与燃烧器的稳定的运用。但是，在专利文献1中，当空气的动量小时，则在凹陷区域，空气流容易沉淀，因此，难以缩小向各空气孔供给的空气流量的偏差，难以缩小燃空比的径向偏差。除此之外，专利文献1的上述结构难以制造，制造成本也增加。
技术实现思路
本专利技术鉴于上述进行，其目的在于提供能缩小向各空气孔供给的空气流量的偏差的燃气轮机燃烧器。为了实现上述目的，本专利技术的燃气轮机燃烧器具备：在内侧形成燃烧室的内筒、以覆盖上述内筒的方式设置的外筒、形成于上述内筒与上述外筒之间且高压空气流动的环状流道、设于上述外筒的上述高压空气的流动方向的下游侧的燃料头、被上述燃料头支撑的同心圆状的多个燃料喷嘴、设于上述多个燃料喷嘴的流动方向的下游侧且具有与上述多个燃料喷嘴对应的多个空气孔的空气孔板、具有从上述空气孔板的外周面比上述内筒更突出至外周侧的壁部、向上述外筒及上述燃料头形成为凸形状且与上述空气孔板的最外周的空气孔以弧状连接的导向部、以及形成于上述空气孔板的外周面与上述内筒之间且向上述燃烧室的上述空气孔板侧的部分的外周部供给上述高压空气的外周流道。本专利技术的效果如下。根据本专利技术，能提供能缩小向各空气孔供给的空气流量的偏差的燃气轮机燃烧器。附图说明图1是表示应用了本专利技术的第一实施方式的燃烧器的燃气轮机设备的一结构例的图。图2是表示本专利技术的第一实施方式的燃烧器的燃烧嘴附近的结构的局部剖视图。图3是从燃烧气体下游侧观察本专利技术的第一实施方式的旋转板的图。图4是本专利技术的第一实施方式的旋转板的局部放大图，是图3的IV-IV线的向视剖视图。图5是以图2的虚线包围的区域A的放大图。图6是示意地表示本专利技术的第一实施方式的导向部周围的燃料与空气流的图。图7是表示本专利技术的第一实施方式的燃烧器的燃料分级的图。图8是说明向第一列～第八列供给的空气的流量偏差的数值流体解析结果的图。图9是说明燃料的均匀度与NOX的排出量的关系的图。图10是示意地表示本专利技术的第二实施方式的导向部周围的燃料与空气的流的图。图11是示意地表示导向部周围的燃料与空气的流的图。图12是示意地表示导向部周围的燃料与空气的流的图。图13是示意地表示导向部周围的燃料与空气的流的图。图14是示意地表示导向部周围的燃料与空气的流的图。图15是利用图14的箭头XV-XV线的向视剖视图。图16是表示本专利技术的第六实施方式的多孔板的变形例的图。图17是示意地表示导向部周围的燃料与空气的流的图。图18是本专利技术的第八实施方式的燃烧器的剖视图。图19是从燃烧气体的流动方向的下游侧观察本专利技术的第八实施方式的燃烧器的空气孔板的图。图中：1—压缩机，2—燃气轮机燃烧器(燃烧器)，3—涡轮，10—燃烧器内衬(内筒)，11—流动套筒(外筒)，14—弹簧密封件，32—空气孔板，33—空气孔，37—导向部，37A—壁部，37B—曲部，38—导向叶轮，40—燃料头，41—供给流道，43—多孔板(连接部件)，44—流道扩张部，45—曲面部，46—连通孔，47—第二环状流道(环状流道)，48—第一环状流道(环状流道)，50—燃烧室，91—燃料喷嘴，93—延伸部，94—外周流道，101—高压空气，102—燃烧气体，1000—燃气轮机设备。具体实施方式<第一实施方式>(结构)1.燃气轮机设备图1是表示应用本实施方式的燃气轮机燃烧器(以下称为燃烧器)的燃气轮机设备的一结构例的图。如图1所示，本实施方式的燃气轮机设备1000具备压缩机1、燃烧器2、涡轮3及发电机30。压缩机1由涡轮3旋转驱动，压缩通过吸气部(未图示)吸入的空气(吸入空气)100而生成高压空气(燃烧空气)101，并向燃烧器2供给。燃烧器2使从压缩机1供给的高压空气101与从燃料系统200(后述)供给的燃料混合并燃烧，生成高温的燃烧气体102并向涡轮3供给。涡轮3通过从燃烧器2供给的燃烧气体102膨胀而被旋转驱动。发电机30与涡轮3同轴地连结，将涡轮3的旋转动力变换为电力。另外，在本实施方式中，压缩机1、涡轮3及发电机30由轴31相互连结。2.燃烧器燃烧器2安装于燃气轮机的外壳4。燃烧器2具备燃烧嘴5、燃烧器内衬(以下称为内筒)、流动套筒(以下称为外筒)11、尾筒内筒12、尾筒外筒13、燃烧系统200及燃料头40。内筒10设于燃烧嘴5的燃烧气体102的流动方向的下游侧。以下，将燃烧气体102的流动方向的“上游”、“下游”称为“燃烧气体上游”、“燃烧气体下游”。内筒10形成为圆筒状，分隔从压缩机1供给的高压空气101与由燃烧器2生成的燃烧气体102。外筒11形成为圆筒状，在内筒10的外周侧以覆盖内筒10的方式设置。形成于内筒10与外筒11之间的环状的空间构成从压缩机1向燃烧器2供给的高压空气101流动的环状流道(第一环状流道)48。在第一环状流道48流动的高压空气101从内筒10的外壁面侧对内筒10进行对流冷却。在内筒10的壁面形成多个孔(未图示)。在第一环状流道48流动的高压空气101的一部分从形成于内筒10的壁面的多个孔向内筒10的内部流入，用于内筒10的内周面的膜冷却。在第一环状流道48流动的高压空气101中的未用于内筒10的膜冷却的部分在第一环状流道48中流动并到达燃烧嘴5。到达了燃烧嘴5的高压空气101从燃料系统200通过燃料头40向燃烧嘴5供给，并且向燃烧室50内喷射、燃烧。在内筒10的内侧形成燃烧室50。在燃烧室50，从压缩机1供给的高压空气101与从燃料系统200供给的燃料的混合气体燃烧，生成燃烧气体102。内筒10的远离燃烧嘴5的一侧(燃烧气体下游侧)被插入尾筒内筒12的一端。尾筒内筒12的另一端与连接燃烧器2和涡轮3的管道(未图示)连接。尾筒内筒12具有将在燃烧室50产生的燃烧气体102导向涡轮3的功能。在尾筒内筒12的外周侧设置覆盖尾筒内筒12的圆筒状的尾筒外筒13。外筒11的距燃烧嘴5远的一侧被插入尾筒外筒13的一端。尾筒外筒13的另一端向外壳4内开口。形成于尾筒内筒12与尾筒外筒13之间的环状的空间构成将从压缩机1向燃烧器2供给本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气轮机燃烧器，其特征在于，具备：在内侧形成燃烧室的内筒；以覆盖上述内筒的方式设置的外筒；形成于上述内筒与上述外筒之间且高压空气流动的环状流道；设于上述外筒的上述高压空气的流动方向的下游侧的燃料头；被上述燃料头支撑的同心圆状的多个燃料喷嘴；设于上述多个燃料喷嘴的燃料的流动方向的下游侧且具有与上述多个燃料喷嘴对应的多个空气孔的空气孔板；导向部，其具有壁部和曲部，该壁部从上述空气孔板的外周面比上述内筒更突出至外周侧，该曲部向上述外筒及上述燃料头形成为凸形状且与上述空气孔板的最外周的空气孔以弧状连接；以及形成于上述空气孔板的外周面与上述内筒之间且向上述燃烧室的上述空气孔板侧的部分的外周部供给上述高压空气的外周流道。

【技术特征摘要】
2015.09.10 JP 2015-1781761.一种燃气轮机燃烧器，其特征在于，具备：在内侧形成燃烧室的内筒；以覆盖上述内筒的方式设置的外筒；形成于上述内筒与上述外筒之间且高压空气流动的环状流道；设于上述外筒的上述高压空气的流动方向的下游侧的燃料头；被上述燃料头支撑的同心圆状的多个燃料喷嘴；设于上述多个燃料喷嘴的燃料的流动方向的下游侧且具有与上述多个燃料喷嘴对应的多个空气孔的空气孔板；导向部，其具有壁部和曲部，该壁部从上述空气孔板的外周面比上述内筒更突出至外周侧，该曲部向上述外筒及上述燃料头形成为凸形状且与上述空气孔板的最外周的空气孔以弧状连接；以及形成于上述空气孔板的外周面与上述内筒之间且向上述燃烧室的上述空气孔板侧的部分的外周部供给上述高压空气的外周流道。2.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于，还具备设于上述空气孔板的外周面与上述内筒之间的弹簧密封件，在上述弹簧密封件上形成上述高压空气能流通的孔部。3.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于，上述空气孔板在外周...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿部一几，小金泽知己，三浦圭佑，
申请(专利权)人：三菱日立电力系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP