燃气轮机燃烧器制造技术

本发明专利技术提供燃气轮机燃烧器，针对含氢燃料降低NOx排出量，并且可靠性提高，实现稳定的应用。本发明专利技术的燃气轮机燃烧器具有：使燃料和空气燃烧的燃烧室；位于燃烧室的上游侧，且具有呈同心圆状配置有多列及多个的空气孔的空气孔板；以及配置有多列及多个的燃料喷嘴，在燃料喷嘴的前端部且燃料喷嘴内壁具有向外周方向扩展的燃料喷嘴锥形部。

Gas turbine burner

【技术实现步骤摘要】
燃气轮机燃烧器
本专利技术涉及燃气轮机燃烧器。
技术介绍
在火力发电机组中，作为削减成为全球变暖的原因的二氧化碳(CO2)的排出量的方案，探讨提高发电效率、积极地利用化石燃料以外的含氢燃料。对于发电效率的提高，火力发电机组中的燃气轮机发电设备的燃气轮机的涡轮入口温度的高温化是有效的。但是，随着燃气轮机的涡轮入口温度的高温化，作为环境污染物质的氮氧化物(NOx)排出量增加，因此发电效率的提高并且NOx排出量的降低成为技术课题，寻求涡轮入口温度的高温化并且与含氢燃料对应的燃气轮机燃烧器的低NOx燃烧方式。作为燃气轮机燃烧器的低NOx燃烧方式，一般具有扩散燃烧方式和预混合燃烧方式。扩散燃烧方式是将燃料直接喷射至燃气轮机燃烧器的燃烧室，且在燃烧室的内部混合燃料和空气的形式，在燃烧室的内部从混合成燃料完全燃烧所需的空气的比例(化学计量混合比)的区域形成火焰。因此，不存在火焰向燃烧室的上游逆流、燃料供给系统的内部的自点火的可能性，能够确保燃烧稳定性。但是，由于在燃烧室的内部，在燃料和空气混合成化学计量混合比的区域形成火焰，因此局部形成高温的火焰。在该局部性地形成高温的火焰的区域，NOx排出量多，需要喷射氮、水、蒸汽等惰性介质而削减NOx排出量，因此需要供给惰性介质的辅机的动力，存在发电效率降低的可能性。另一方面，预混合燃烧方式是将燃料和空气预混合后供给至燃烧室的形式，能够使燃料贫燃，因此能够降低NOx排出量。但是，随着涡轮入口温度的高温化，燃烧用空气的温度上升，并且混合燃料和空气的预混合器的内部的燃料的浓度增高，因此存在因火焰逆流而燃气轮机燃烧器的结构物烧损的可能性，可靠性降低。在上述那样的对应含氢燃料的燃气轮机燃烧器的情况下，相比天然气体，氢的化学计量混合比的绝热火焰温度高，因此扩散燃烧方式下的NOx排出量增加。另一方面，若预混合燃烧方式使用含氢燃料，则由于氢的点火能量小且燃烧速度快，因此火焰向预混合器逆流而在预混合器的内部自点火的可能性变高。为了解决这样的课题，日本特开2003－148734号公报(专利文献1)公开了一种燃气轮机燃烧器，将配置于燃烧室的上游的多个燃料喷嘴和多个空气孔配置于同轴上，将燃料和空气形成同轴流供给至燃烧室。在该燃气轮机燃烧器中，通过将燃料和空气分散而形成同轴流供给，能够快速地促进混合，降低NOx排出量。另外，能够缩短混合距离，防止火焰的逆流。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2003－148734号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题但是，专利文献1记载的燃气轮机燃烧器针对天然气体等一般的气体燃料降低NOx排出量，未公开针对含氢燃料降低NOx排出量，并且实现燃气轮机燃烧器的稳定的应用。另外，专利文献1记载的燃气轮机燃烧器在使含氢燃料在燃气轮机燃烧器的燃烧室燃烧的情况下，由于氢的燃烧速度快，因此在燃气轮机燃烧器的燃烧室形成的火焰容易接近燃气轮机燃烧器的结构物，存在可靠性降低的可能性。特别地，相对于在空气孔的内部流动的空气，燃料的贯通力高的情况下，燃料无法追随沿流路流动的空气，有时在空气孔的出口部形成燃料的低流速区域，存在火焰向空气孔的内部逆流的可能性。若火焰向空气孔的内部逆流，则有可能在喷射燃料的燃料喷嘴的前端部形成火焰，使空气孔的内壁、燃料喷嘴过热，可靠性降低。因此，本专利技术提供一种燃气轮机燃烧器，针对含氢燃料，降低NOx排出量，并且提高可靠性，实现稳定的应用。用于解决课题的方案为了解决上述课题，本专利技术的燃气轮机燃烧器具有：使燃料和空气燃烧的燃烧室；位于燃烧室的上游侧，且具有呈同心圆状配置有多列及多个的空气孔的空气孔板；以及配置有多列及多个的燃料喷嘴，在燃料喷嘴的前端部且燃料喷嘴内壁具有向外周方向扩展的燃料喷嘴锥形部。专利技术效果根据本专利技术，能够提供一种燃气轮机燃烧器，针对含氢燃料，降低NOx排出量，并且提高可靠性，实现稳定的应用。上述以外的课题、结构以及效果将根据以下的实施例的说明而明了。附图说明图1是表示本专利技术的第一实施例的燃气轮机燃烧器的构造的整体结构图。图2是本专利技术的第一实施例的空气孔及空气孔板的主视图。图3是本专利技术的第一实施例的空气孔的剖视图。图4是比较例的空气孔的剖视图。图5是本专利技术的第二实施例的空气孔的剖视图。图6是本专利技术的第三实施例的空气孔的剖视图。图7是本专利技术的第四实施例的燃烧器喷烧器的主视图。图8是本专利技术的第四实施例的燃烧器喷烧器的剖视图。图中：1—燃气轮机机组，2—压缩机，3—燃气轮机燃烧器，4—燃气轮机，5—燃烧室，7—端罩，8—燃烧器喷烧器，9—扩散器，10—外筒，12—衬套，13—机壳，14—流套，20—空气孔板，21—空气孔，22—燃料喷嘴，23—燃料集管，24—启动用燃料喷嘴，25—板唇，26—弹簧密封，32—中央喷烧器，33—外周喷烧器，40—空气孔中心轴，51—第一列空气孔，52—第二列空气孔，53—第三列空气孔，60—燃料截止阀，61a、62a—燃料压力调整阀，61b、62b—燃料流量调整阀，80—循环流，81—尾流，82—低流速区域，83—火焰，90—空气孔锥形部，91—燃料喷嘴锥形部，92—燃料喷嘴内壁，93—燃料喷嘴外壁，100—燃料，102—压缩空气，103—冷却空气，104—燃烧用空气，105—唇部冷却空气，110—燃焼气体，200、201、202—燃料供给系统，203—中央喷烧器燃料系统，204—外周喷烧器内周燃料系统，205—外周喷烧器外周燃料系统，206—燃气轮机启动用燃料系统。具体实施方式以下，使用附图对本专利技术的实施例进行说明。此外，对同一结构标注同一符号，对于重复的部分，有时省略其说明。【实施例1】图1是表示本专利技术的第一实施例的燃气轮机燃烧器的构造的整体结构图。在燃气轮机机组1，被压缩机2压缩了的压缩空气102通过扩散器9流向机壳13。流入到机壳13的压缩空气102通过流套14向外筒10与衬套12之间流入。压缩空气102的一部分作为衬套12的冷却空气103向燃烧室5流入。通过了外筒10与衬套12之间的压缩空气102被分配成：通过弹簧密封26，在板唇25的外周侧流动的唇部冷却空气105；以及流入设置于空气孔板20的空气孔21，向燃烧室5喷出的燃烧用空气104。燃烧用空气104与从燃料喷嘴22喷出的燃料(本实施例中为含有氢的燃料，所谓的含氢燃料)混合，燃烧用空气104与燃料的混合物燃烧而在燃烧室5形成火焰83。燃气轮机机组1在燃气轮机燃烧器(以下，称为燃烧器)3燃烧燃料，将产生的高温高压的燃烧气体110流入涡轮4，使涡轮4旋转驱动，将涡轮4的旋转动力作为电力而取出。向燃料喷嘴22供给燃料的燃料供给系统201及燃料供给系统202从具备燃料截止阀60的燃料供给系统200分支。另外，燃料供给系统201及燃料供给系统202分别具备燃料压力调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气轮机燃烧器，其特征在于，具有：/n燃烧室，其使燃料和空气燃烧；/n空气孔板，其位于上述燃烧室的上游侧，且具有以同心圆状配置有多列及多个的空气孔；以及/n燃料喷嘴，其与上述空气孔同轴地配置有多列及多个，/n在上述燃料喷嘴的前端部且燃料喷嘴内壁具有向外周方向扩展的燃料喷嘴锥形部。/n

【技术特征摘要】
20180905 JP 2018-1657341.一种燃气轮机燃烧器，其特征在于，具有：
燃烧室，其使燃料和空气燃烧；
空气孔板，其位于上述燃烧室的上游侧，且具有以同心圆状配置有多列及多个的空气孔；以及
燃料喷嘴，其与上述空气孔同轴地配置有多列及多个，
在上述燃料喷嘴的前端部且燃料喷嘴内壁具有向外周方向扩展的燃料喷嘴锥形部。


2.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于，
在上述空气孔的入口部侧具有缩小上述空气孔的孔径的空气孔锥形部。


3.根据权利要求2所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于，
上述空气孔的出口部的孔径为通过上述空气孔锥形部而缩小的上述空气孔的孔径以下。


4.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于，
上述空气孔具有倾斜流路。


5.根据权利要求2所述的燃气轮机燃烧器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：穐山恭大，上川由贵，浅井智广，苅宿充博，萩田达哉，松原庆典，
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