燃气轮机燃烧器、燃气轮机以及火焰传播管制造技术

本发明专利技术提供一种燃气轮机燃烧器、燃气轮机以及火焰传播管，不使通过燃气轮机燃烧器的火焰传播管的燃烧废气的温度下降，便能够冷却火焰传播管，降低热变形、烧损的可能性。在燃气轮机燃烧器中，火焰传播管(20)的嵌合部(40)的第二内筒部件(21B)的内周面及第一内筒部件(21A)的外周面的任一方的径向的截面形状具有多个曲率比作为相距该截面形状的中心的距离最大的部分的曲率的基准曲率小的小曲率部(49a)。

Gas Turbine Burners, Gas Turbines and Flame Propagator Tubes

The invention provides a gas turbine burner, a gas turbine and a flame propagating pipe, which can cool the flame propagating pipe and reduce the possibility of thermal deformation and burning loss without lowering the temperature of the combustion exhaust gas through the flame propagating pipe of the gas turbine burner. In a gas turbine burner, the radial cross section shape of either side of the inner surface of the second inner tube component (21B) and the outer surface of the first inner tube component (21A) of the chimeric part (40) of the flame propagating tube (20) has multiple curvature ratios as the small curvature part (49a) of the radius curvature of the part with the greatest distance from the center of the cross section shape.

【技术实现步骤摘要】
燃气轮机燃烧器、燃气轮机以及火焰传播管
本专利技术涉及燃气轮机燃烧器，特别涉及具有多个使燃料与空气混合而燃烧的燃烧器且将燃烧器间用火焰传播管结合的燃气轮机燃烧器的构造。
技术介绍
已知对于一台燃气轮机具备多个罐型的燃气轮机燃烧器(以下，记载为燃烧器)的称为多罐型燃气轮机的形式。通常，多罐型燃气轮机将多个燃烧器在燃气轮机的周围呈圆环状配置，在一个或多个燃烧器设置点火装置，剩余的燃烧器不具有单独的点火装置。不具有点火装置的燃烧器的点火使用称为火焰传播管的将在燃气轮机周向上相邻的两个燃烧器间连接的配管。燃气轮机启动时，使燃料流通于燃烧器，启动点火装置，对设置有该点火装置的燃烧器进行点火。点火后的燃烧器中，生成高温的已燃烧气体，与相邻的未点火的燃烧器相比，压力变高。利用该压力差，通过连接相邻的燃烧器彼此的火焰传播管，高温的已燃烧气体流入未点火的燃烧器，该已燃烧气体成为点火源，从而未点火的燃烧器也被点火。这样，经由火焰传播管，从具有点火装置的燃烧器向相邻的燃烧器逐渐进行点火，最终，全部燃烧器完成点火。当全部的燃烧器的点火完成而各个燃烧器的压力差消失时，经由火焰传播管的已燃烧气体的流通停止。一般而言，火焰传播管由内筒和外筒双重管构成。内筒起到将相邻的燃烧器的燃烧室间连接而使高温的燃烧废气在内部流通的火炎传播的作用。外筒设于内筒的外周侧，将相邻的燃烧器的燃料用空气的流路间连接。通过设置外筒，内筒的内外的压力差降低，而且内筒被保护。火焰传播管是点火操作所需的结构部件，点火时，需要使高温的已燃烧气体流通于内筒，可靠地实施点火。另一方面，内筒暴露于高温的已燃烧气体，因此需要探讨热变形、烧损的防止。在理想的状况下，点火时，高温的已燃烧气体临时流通于内筒后，燃烧器间的压力差消除，已燃烧气体不会流通于内筒。但是，实际上，存在以下情况：相邻的燃烧器产生微小的压力差，已燃烧气体在内筒持续流通。因此，为了使已燃烧气体的热不会对点火产生影响，产生对内筒的冷却进行探讨的必要。另外，也需要探讨在燃烧器间结合火焰传播管时的装配性、对变形的对策等。一般，在多罐型燃气轮机中，为了缩短驱动轴的长度，将燃烧器在压缩机的周围相对于驱动轴倾斜地配置。相邻的燃烧器间的距离比较短，需要在被相邻的燃烧器的隔壁围住的比较狭窄的空间设置火焰传播管。另外，运转时，温度上升，构成燃烧器的隔壁热膨胀。因此，燃烧器除了沿驱动轴方向移动外，还沿驱动轴的径向移动，相邻的燃烧器由于热膨胀而相互分离。其结果，连接相邻的燃烧器的火焰传播管沿轴向伸展。即，也需要应对火焰传播管的沿轴向具有伸长性等的变形。与这样的火焰传播管的冷却、装配性、变形的问题相关的现有技术例如公开有专利文献1、2。就专利文献1而言，为了冷却火焰传播管，在内管设置空气孔，使在外筒内流动的燃烧用空气经由该空气孔在内管内流通，从而实现内管的冷却。另外，对于装配性和对变形的对策，提示了对内筒进行分割，在火焰传播管的中途设置嵌套构造的嵌合部的方法。设置嵌套构造，能够使火焰传播管的长度在轴向上变化，从而能够提高对燃烧器的装配性，而且应对热变形。专利文献2提示了以下方法：在上述的内筒的嵌合部设置槽，经由该槽使燃烧用空气在内筒内流通，从而促进嵌合部的冷却。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平11－14056号公报专利文献2：美国专利第6705088号说明书
技术实现思路
专利技术所要解决的课题如现有技术文献记载的那样，作为使火焰传播管向燃烧器间的结合容易且应对变形的方法，具有分割内筒且设置嵌套构造的嵌合部的方法。该方法中，相对于一方的内筒的外径，使另一方的内筒的内径稍大而相互组合。此时，利用双方的尺寸差设置间隙，从而能够柔性地应对内筒的伸长、弯曲应力。另外，通过燃烧用空气(以下，记载为空气)在嵌合部的间隙间流通，能够冷却嵌合部。在嵌合部的冷却的方面，理想地，优选通过将嵌合部的两个内筒呈同心圆状配置而将两者的间隙形成为环状，从而使空气均匀地流动。通过空气的流动，能够将嵌合部在周向上均等地冷却。另外，当拔除嵌合部时，空气在嵌合部的下游侧沿内筒流动，成为保护内筒的隔壁远离在内筒的中央部流动的高温的已燃烧气体的所谓的膜冷却的状态。膜冷却的冷却效率高，能够以较少的空气量有效地冷却内筒的大的范围。但是，实际上，嵌合部的间隙不限于形成为同心圆状。大多情况下，在嵌合部形成两个内筒相互接触的部分，嵌合部的间隙产生偏差。在两个内筒接触的不具有间隙的部分，空气不流动，因此温度上升。另外，在其周围的部分，间隙微小(例如，小于0.3mm)的区域大。在间隙微小的部分，由于空气的粘性，流速降低，空气的冷却效果降低。因此，在以两个内筒接触的部分为中心较大的范围，内筒的温度上升，热变形、烧损的可能性提高。另外，在内筒的壁面上，由于粘性，空气的流速成为零，随着远离壁面，流速增加。因此，在壁面的附近，空气的流速差尤其变大，空气的紊乱变大。换言之，例如，空气流路的壁面的表面积越增大，空气越容易紊乱，或者，某截面的出现于空气流路侧的壁面的长度越增大，空气越容易紊乱。专利文献2中，作为确保嵌合部的间隙的方法，提示了在嵌合部的内筒的一侧或两侧设置槽的方法。该方法的情况下，通过设置槽，能够确保供空气流动的间隙，但是由于该槽，内筒的径向截面(即，垂直于轴向的截面)的壁面的长度增加，因此，与无槽的情况相比，空气的紊乱增加。在嵌合部，通过空气的紊乱增加，能够期待促进冷却的效果，但是在嵌合部的下游，由于空气的紊乱增加，促进与高温的已燃烧气体的混合。即，在嵌合部的下游，前述的膜冷却对内筒的保护的效果减少，已燃烧气体的温度降低。另外，设置槽的方法存在流路构造变得复杂且加工成本提高的课题。本专利技术鉴于上述的课题，其目的在于，不降低通过燃气轮机燃烧器的火焰传播管的燃烧废气的温度，而且冷却火焰传播管，降低热变形、烧损的可能性。用于解决课题的方案本申请包含多个解决上述课题的方案，若列举其一例，则为一种燃气轮机燃烧器，其具备：多个燃烧器，它们分别具有构成燃烧室的隔壁、及设于上述隔壁的外周且在与上述隔壁之间构成燃烧用空气流路的外周隔壁；以及火焰传播管，其将上述多个燃烧器中的相邻的燃烧器的隔壁间连接，上述火焰传播管具有：将上述相邻的燃烧器的隔壁间连接的内筒；以及设于上述内筒的外周且将上述相邻的燃烧器的外周隔壁间连接的外筒，上述内筒在轴向上被分割成第一内筒部件和第二内筒部件，上述第二内筒部件的上述第一内筒部件侧的端部具有内径比上述第一内筒部件的外径大的扩大部，上述第一内筒部件和上述第二内筒部件以上述第一内筒部件的一部分隔着间隙位于上述第二内筒部件的上述扩大部的内周侧的方式形成嵌合部，其中，上述嵌合部中的上述第二内筒部件的内周面及上述第一内筒部件的外周面的任一方的径向上的截面形状具有多个小曲率部，该小曲率部的曲率比作为相距该截面形状的中心的距离最大的部分的曲率的基准曲率小。专利技术效果根据本专利技术，抑制在内筒的中心部分流动的高温的已燃烧气体与空气的混合，因此能够提高嵌合部的下游侧的冷却效果，降低火焰传播管的内筒的热变形、烧损的可能性。附图说明图1是表示本专利技术的第一实施方式的燃烧器的示意图。图2是表示图1所示的燃烧器的火焰传播管20的局部的示意图。图3(A)至(B)是表示现有的火焰传播管的嵌合部的截面的示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气轮机燃烧器，其具备：多个燃烧器，它们分别具有构成燃烧室的隔壁、及设于上述隔壁的外周且在与上述隔壁之间构成燃烧用空气流路的外周隔壁；以及火焰传播管，其将上述多个燃烧器中的相邻的燃烧器的隔壁间连接，上述火焰传播管具有：将上述相邻的燃烧器的隔壁间连接的内筒；以及设于上述内筒的外周且将上述相邻的燃烧器的外周隔壁间连接的外筒，上述内筒在轴向上被分割成第一内筒部件和第二内筒部件，上述第二内筒部件的上述第一内筒部件侧的端部具有内径比上述第一内筒部件的外径大的扩大部，上述第一内筒部件和上述第二内筒部件以上述第一内筒部件的一部分隔着间隙位于上述第二内筒部件的上述扩大部的内周侧的方式形成嵌合部，上述燃气轮机燃烧器的特征在于，上述嵌合部中的上述第二内筒部件的内周面及上述第一内筒部件的外周面的任一方的径向上的截面形状具有多个小曲率部，该小曲率部的曲率比作为相距该截面形状的中心的距离最大的部分的曲率的基准曲率小。

【技术特征摘要】
2017.11.08 JP 2017-2154441.一种燃气轮机燃烧器，其具备：多个燃烧器，它们分别具有构成燃烧室的隔壁、及设于上述隔壁的外周且在与上述隔壁之间构成燃烧用空气流路的外周隔壁；以及火焰传播管，其将上述多个燃烧器中的相邻的燃烧器的隔壁间连接，上述火焰传播管具有：将上述相邻的燃烧器的隔壁间连接的内筒；以及设于上述内筒的外周且将上述相邻的燃烧器的外周隔壁间连接的外筒，上述内筒在轴向上被分割成第一内筒部件和第二内筒部件，上述第二内筒部件的上述第一内筒部件侧的端部具有内径比上述第一内筒部件的外径大的扩大部，上述第一内筒部件和上述第二内筒部件以上述第一内筒部件的一部分隔着间隙位于上述第二内筒部件的上述扩大部的内周侧的方式形成嵌合部，上述燃气轮机燃烧器的特征在于，上述嵌合部中的上述第二内筒部件的内周面及上述第一内筒部件的外周面的任一方的径向上的截面形状具有多个小曲率部，该小曲率部的曲率比作为相距该截面形状的中心的距离最大的部分的曲率的基准曲率小。2.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于，上述小曲率部的上述截面形状为直线。3.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于，上述截面形状由多个直线与多个圆弧的组合形成。4.根据权利要求2所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于，在上述嵌合部所包含的上述第一内筒部件的外周面及上述第二内筒部件的内周面的任一方设有沿轴向延伸的多个平面部，该多个平面部形成上述小曲率部。5.根据权利要求1所述的燃气轮机...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈崎洋文，小金泽知己，高桥宏和，
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