喷烧器、燃气轮机燃烧器、喷烧器的冷却方法及喷烧器的改造方法技术

本发明专利技术提供一种喷烧器、燃气轮机燃烧器及喷烧器的冷却方法。在本发明专利技术的将至少包含氢气或一氧化碳的任意一种的气体燃料（２０１）喷射到燃烧器（３）的燃烧室内的喷烧器（１３）中，具备：向燃烧室喷射液体燃料（２００）的起动用燃料喷嘴（１５）；设置于该喷嘴的周围，并喷射气体燃料的混合燃料喷嘴（１６）；设置于该喷嘴的端部，并具有将来自空压机（２）的压缩空气的一部分（１０２ａ）喷射到燃烧室的流道（１７ａ），且将混合燃料喷嘴（１６）的喷出孔（１６ａ）配置在流道（１７ａ）的内圆周部的空气回旋器（１７）；以及设置于面对燃烧室的喷嘴端面（１８）上，并将从混合燃料喷嘴喷射的气体燃料的一部分喷射到燃烧室的冷却孔（５３）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用至少包含氢气或一氧化碳的任意一种的混合燃料的。
技术介绍
近年来，燃气轮机的燃料正在多样化，而且在研究探讨燃气轮机的主要燃料即LNG(液化天然气)或轻油、除了A种重油以外的由包含氢气或一氧化碳等的多种成分组成的混合气体燃料(以下简称混合燃料)的利用。这种混合燃料比LNG火焰温度高，尤其氢气其可燃范围广、燃烧速度快且易燃。在燃烧LNG时，予混合方式成为主流。但，如果以预混合方式燃烧混合燃料，由于因燃料组成的变化而引起的特性的变化或混合燃料中包含氢气或一氧化碳而容易引起回火。因此，以予混合方式燃烧混合燃料比较困难。于是，在燃烧混合燃料时，一般采用将燃料和空气分别喷射到燃烧室内的扩散燃烧方式的喷烧器(参照专利文献1日本特开2004-3730号公报)。在包含氢气或一氧化碳的混合燃料的情况下，即使扩散燃烧也有必要考虑燃气轮机点火时的安全性，理想的是，在起动燃气轮机时，使用轻油等的其它种类燃料。用轻油等的其它种类燃料起动燃气轮机时，在起动、提速，且加上负荷之后，则将运行模式从起动用燃料转换到专烧混合燃料。这里所说的专烧混合燃料是指，只将混合燃料供给燃烧器的运行模式。然而，转换到专烧混合燃料以后，由于混合燃料火焰温度高且燃烧速度也快，因此，火焰容易接近喷嘴端面，从而，存在喷嘴端面的金属温度上升的危险。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，它们即使在将至少包含氢气或一氧化碳的任意一种的混合燃料用作燃料的情况下，也能将喷嘴端面的金属温度控制在适当的范围内并提高其可靠性。(1)为了达到上述目的，在本专利技术的将至少包含氢气或一氧化碳的任意一种的混合燃料喷射到燃气轮机燃烧器的燃烧室内的喷烧器中，其特征在于，具备向上述燃烧室内喷射起动用燃料的起动用燃料喷嘴；设置于该起动用燃料喷嘴的周围，喷射上述混合燃料的混合燃料喷嘴；设置于该混合燃料喷嘴的上述燃烧室一侧的端部，并具有为保持火焰而将来自空压机的压缩空气的一部分喷射到上述燃烧室的多条流道的同时，将上述混合燃料喷嘴的喷出孔配置在上述流道的内圆周部上的空气回旋器；以及设置于面对上述燃烧室的喷嘴端面，并为了降低喷嘴端面附近的火焰温度而将从上述混合燃料喷嘴喷射的混合燃料的一部分喷射到上述燃烧室的冷却孔。(2)在上述(1)中，优选上述起动用燃料喷嘴包括设置于喷射燃气轮机起动用的液体燃料的液体燃料喷嘴；及设置于该液体燃料喷嘴的周围，喷射用于使液体燃料微粒化的喷雾空气的喷雾空气喷嘴。(3)在上述(1)中，更优选上述起动用燃料喷嘴配置于形成上述燃烧室的主室衬套的半径方向的中心部位。(4)在上述(1)中，优选的是，还具备向上述起动用燃料喷嘴供给惰性介质的惰性介质供给系统；在进行上述混合燃料的专烧运行时，将来自上述惰性介质供给系统的惰性介质供给上述起动用燃料喷嘴；并利用上述起动用燃料喷嘴将惰性介质喷射到喷嘴端面附近。(5)在上述(1)中，优选上述混合燃料为焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气、煤、重油的气化气等。(6)另外，为了达到上述目的，在本专利技术的燃烧至少包含氢气或一氧化碳的任意一种的混合燃料的燃气轮机燃烧器中，其特征在于，具备作为压力容器的外筒；设置于该外筒的内圆周一侧，并在其内部形成燃烧室的主室衬套；用于在该主室衬套内的上述燃烧室中形成火焰的喷烧器；以及将该喷烧器通过形成火焰而发生的燃烧气体引导到涡轮机的尾筒；并且，上述喷烧器，具备向上述燃烧室内喷射起动用燃料的起动用燃料喷嘴；设置于该起动用燃料喷嘴的周围，喷射上述混合燃料的混合燃料喷嘴；设置于该混合燃料喷嘴的上述燃烧室一侧的端部，并具有为保持火焰而将来自空压机的压缩空气的一部分喷射到上述燃烧室的多条流道的同时，将上述混合燃料喷嘴的喷出孔配置在上述流道的内圆周部上的空气回旋器；以及设置于面对上述燃烧室的喷嘴端面，并为了降低喷嘴端面附近的火焰温度而将从上述混合燃料喷嘴喷射的混合燃料的一部分喷射到上述燃烧室的冷却孔。(7)再有，为了达到上述目的，在本专利技术的将至少包含氢气或一氧化碳的任意一种的混合燃料喷射到燃气轮机燃烧器的燃烧室内的扩散燃烧方式的喷烧器的冷却方法中，其特征在于，通过在面对上述燃烧室的喷嘴端面上设置喷出上述混合燃料的一部分的冷却孔，并通过该冷却孔将上述混合燃料喷射到上述燃烧室，从而降低喷嘴端面附近的火焰温度，由此，控制喷嘴端面的金属温度的上升。(8)进而，为了达到上述目的，在本专利技术的将至少包含氢气或一氧化碳的任意一种的混合燃料喷射到燃气轮机燃烧器的燃烧室内的喷烧器中，其特征在于，具备由将燃气轮机起动用的液体燃料喷射到上述燃烧室的液体燃料喷嘴及设置于该液体燃料喷嘴的周围，并喷射用于使液体燃料微粒化的喷雾空气的喷雾空气喷嘴构成的起动用燃料喷嘴；设置于该起动用燃料喷嘴的周围，并喷射上述混合燃料的混合燃料喷嘴；设置于该混合燃料喷嘴的上述燃烧室一侧的端部，并为保持火焰而将来自空压机的压缩空气的一部分喷射到上述燃烧室的空气回旋器；以及向上述起动用燃料喷嘴供给惰性介质的惰性介质供给系统；而且，在进行上述混合燃料的专烧运行时，将来自上述惰性介质供给系统的惰性介质供给上述起动用燃料喷嘴，并利用上述起动用燃料喷嘴将惰性介质喷射到喷嘴端面附近。(9)另外，为了达到上述目的，在本专利技术的燃烧至少包含氢气或一氧化碳的任意一种的混合燃料的燃气轮机燃烧器中，其特征在于，具备作为压力容器的外筒；设置于该外筒的内圆周一侧，并在其内部形成燃烧室的主室衬套；用于在该主室衬套内的上述燃烧室中形成火焰的喷烧器；以及将该喷烧器通过形成火焰而发生的燃烧气体引导到涡轮机的尾筒；并且，上述喷烧器，具备由将燃气轮机起动用的液体燃料喷射到上述燃烧室的液体燃料喷嘴及设置于该液体燃料喷嘴的周围，并喷射用于使液体燃料微粒化的喷雾空气的喷雾空气喷嘴构成的起动用燃料喷嘴；设置于该起动用燃料喷嘴的周围，喷射上述混合燃料的混合燃料喷嘴；设置于该混合燃料喷嘴的上述燃烧室一侧的端部，并具有为保持火焰而将来自空压机的压缩空气的一部分喷射到上述燃烧室的空气回旋器；以及向上述起动用燃料喷嘴供给惰性介质的惰性介质供给系统；而且，在进行上述混合燃料的专烧运行时，将来自上述惰性介质供给系统的惰性介质供给上述起动用燃料喷嘴，并利用上述起动用燃料喷嘴将惰性介质喷射到喷嘴端面附近。(10)再有，为了达到上述目的，在本专利技术的将至少包含氢气或一氧化碳的任意一种的混合燃料喷射到燃气轮机燃烧器的燃烧室内的扩散燃烧方式的喷烧器的冷却方法中，其特征在于，在向上述燃烧室喷射起动用燃料的起动用燃料喷嘴的周围设置喷射上述混合燃料的混合燃料喷嘴；通过在进行上述混合燃料的专烧运行时，将来自上述惰性介质供给系统的惰性介质供给上述起动用燃料喷嘴，并利用上述起动用燃料喷嘴将惰性介质喷射到喷嘴端面附近，从而降低喷嘴端面附近的火焰温度，由此，控制喷嘴端面的金属温度的上升。(11)进而，为了达到上述目的，在本专利技术的将至少包含氢气或一氧化碳的任意一种的混合燃料喷射到燃气轮机燃烧器的燃烧室内的喷烧器中，其特征在于，具备将起动用燃料喷射到上述燃烧室内的起动用燃料喷嘴；设置于该起动用燃料喷嘴的周围，喷射上述混合燃料的混合燃料喷嘴；设置于该混合燃料喷嘴的上述燃烧室一侧的端部，并具有为保持火焰而将来自空压机的压缩空气的一部分喷射到上述燃烧室的多条流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷烧器，将至少包含氢气或一氧化碳的任意一种的混合燃料喷射到燃气轮机燃烧器的燃烧室内，其特征在于，具备：向上述燃烧室内喷射起动用燃料的起动用燃料喷嘴；设置于该起动用燃料喷嘴的周围，喷射上述混合燃料的混合燃料喷嘴；设 置于该混合燃料喷嘴的上述燃烧室一侧的端部，并具有为保持火焰而将来自空压机的压缩空气的一部分喷射到上述燃烧室的多条流道的同时，将上述混合燃料喷嘴的喷出孔配置在上述流道的内周部上的空气回旋器；以及设置于面对上述燃烧室的喷嘴端面，并为了降 低喷嘴端面附近的火焰温度而将从上述混合燃料喷嘴喷射的混合燃料的一部分喷射到上述燃烧室的冷却孔。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小泉浩美，井上洋，笹尾俊文，竹原勋，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]