燃气轮机燃烧器及燃气轮机制造技术

本发明专利技术提供燃气轮机燃烧器及燃气轮机，抑制在空气孔板位于最外周列且相距转弯导向件具有距离的空气孔内的空气流的剥离。在燃气轮机燃烧器中，具备：形成燃烧室的内筒；在与上述内筒之间形成供压缩空气流动的圆筒状的外周流路的外筒；封闭上述外筒的端部的端盖；具有将穿过了上述外周流路的压缩空气导入上述燃烧室的多个空气孔的空气孔板；经由上述空气孔向上述燃烧室喷射燃料的多个燃料喷嘴；设于上述内筒或上述空气孔板且对穿过了上述外周流路的压缩空气的转向进行导向的转弯导向件；以及以位于上述转弯导向件的内周侧的方式设于上述空气孔板的与燃料喷嘴的对置面的外周部的辅助导向件。

【技术实现步骤摘要】
燃气轮机燃烧器及燃气轮机
本专利技术涉及燃气轮机燃烧器及燃气轮机。
技术介绍
从对于降低环境负荷的社会需求出发，对于燃气轮机燃烧器的研发，近年来重视NOx排出量的降低。作为降低NOx排出量的一个方法，已知有均匀分散燃烧。均一分散燃烧是使燃料和空气分别均匀分散供给至燃烧室燃烧的方法，通过抑制局部的高温区域的产生，能够降低NOx排出量。大多数提倡采用了均一分散燃烧的燃气轮机燃烧器，例如，已知有具备多个燃料喷嘴且与各喷嘴同轴地配置有多个空气孔的设备(参照专利文献1等)。在此，在燃气轮机燃烧器中，多采用如下结构：在内筒(燃烧器衬套)的外周设置圆筒状的外周流路，通过向该外周流路流动来自压缩机的压缩空气来冷却内筒。穿过外周流路的压缩空气在燃烧器的端部折回，供给至燃烧室与燃料一起燃烧。若这样通过使空气流路在燃烧器的端部折回的构造采用均一分散燃烧，则存在向接近燃烧器的中心轴的空气孔流入的空气流量增加，向外周侧的空气孔流入的空气流量减少的倾向。若空气流量产生偏差，则在空气孔间燃空比也产生偏差，在燃料浓度高的区域，火焰温度局部地上升，成为NOx排出量增加的要因。另外，在空气流量多的区域，穿过空气孔时的压力损失增加，可能导致燃气轮机整体的效率降低。因此，对于均匀分散燃烧，改良空气孔间的空气流量的不均是重要的课题。对于此，已知如下的结构：为了促进向外周侧的空气孔的空气的流入来抑制空气流量的偏差，对设有多个空气孔的空气孔板设置从外周流路顺滑地连接到最外周列的空气孔的转弯导向件(参照专利文献2)。现有技术文献r>专利文献专利文献1：日本特开2003－148734号公报专利文献2：日本特开2017－53276号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题在将转弯导向件形成为圆环状的情况下，根据相对于空气孔板的空气孔的布局不同，即使最外周列的空气孔彼此，空气孔板上的径向位置也不同，相距转弯导向件的距离产生差。在位于外周侧的空气孔中，相距转弯导向件的距离近，且流入的压缩空气的速度向量中的燃烧器轴向成分大，因此在内部难以产生流动的剥离。但是，在位于内周侧的空气孔中，相距转弯导向件的距离远，且流入的压缩空气的速度向量中的燃烧器径向成分大，因此在内部(尤其是入口附近)，容易产生流动的剥离。本专利技术的目的在于提供能够抑制空气孔内的空气流的剥离的燃气轮机燃烧器及燃气轮机。用于解决课题的方案为了实现上述目的，本专利技术为一种燃气轮机燃烧器，其将燃料与从压缩机导入的压缩空气混合而燃烧，并将生成的燃烧气体供给至涡轮，该燃气轮机燃烧器的特征在于，具备：内筒，其在内侧形成燃烧室；外筒，其覆盖上述内筒而在与上述内筒之间形成供上述压缩空气流动的圆筒状的外周流路；端盖，其封闭上述外筒的与上述涡轮相反的一侧的端部；空气孔板，其插入上述内筒的上述端盖侧的端部，且具有将穿过上述外周流路而被上述端盖挡住的压缩空气导入上述燃烧室的多个空气孔；多个燃料喷嘴，其以经由上述多个空气孔中的相对应的空气孔向上述燃烧室喷射燃料的方式相对于上述空气孔板配置于端盖侧；转弯导向件，其设于上述内筒或上述空气孔板，对穿过了上述外周流路的压缩空气的转向进行导向；以及辅助导向件，其以位于上述转弯导向件的内周侧的方式设于上述空气孔板的与上述燃料喷嘴的对置面的外周部，且具有从上述端盖观察时向径向内侧突出的形状。专利技术的效果根据本专利技术，能够提供能够抑制空气孔内的空气流的剥离的燃气轮机燃烧器及燃气轮机。附图说明图1A是应用本专利技术的第一实施方式的燃气轮机燃烧器的燃气轮机发电厂的一例的示意图。图1B是表示图1A的燃气轮机燃烧器的构造的示意性的剖视图。图2是图1B中的II部的放大图。图3是从端盖侧观察到的空气孔板及转弯导向件的结构图。图4是基于图3中的IV－IV线的剖视图。图5是表示燃烧嘴的另一结构例的图图6是表示本专利技术的第二实施方式的燃气轮机燃烧器的主要部分构造的局部剖视图。图7是本专利技术的第二实施方式的燃气轮机燃烧器中的从端盖侧观察到的空气孔板及转弯导向件的结构图。图8是基于图7中的VIII－VIII线的剖视图。图9是表示本专利技术的第三实施方式的燃气轮机燃烧器的主要部分构造的局部剖视图。图10是表示本专利技术的第四实施方式的燃气轮机燃烧器的主要部分构造的局部剖视图。图11是一比较例的燃气轮机燃烧器的局部剖视图。图中：1—压缩机，2—燃气轮机燃烧器，3—涡轮，11—内筒，11a—燃烧室，12—外筒，13—端盖，16—空气孔板，16a—支撑部，17—燃料喷嘴，18—空气孔，21—转弯导向件，21a—干涉面，21b—引导面，31—辅助导向件，31a—引导面，A2—压缩空气，FU—燃料，G1—燃烧气体，P1—外周流路。具体实施方式以下，使用附图，对本专利技术的实施方式进行说明。(第一实施方式)－燃气轮机发电厂－图1A是应用本专利技术的第一实施方式的燃气轮机燃烧器的燃气轮机发电厂的一例的示意图。该图所示的燃气轮机发电厂具备压缩机1、燃气轮机燃烧器(以下，简称为燃烧器)2、涡轮3以及负载设备4。压缩机1、燃烧器2以及涡轮3构成驱动负载设备4的燃气轮机。本实施方式的负载设备4是发电机，但也有时适用泵。此外，一般地，有时将燃气轮机称为“燃气轮机发动机”，此时，有时将涡轮称为“燃气轮机”。压缩机1由涡轮3旋转驱动，压缩从入口吸入的空气A1生成高压的压缩空气(燃烧空气)A2，并供给至燃烧器2。燃烧器2将从压缩机1供给来的压缩空气A2和从燃料系统(未图示)供给来的燃料FU混合、燃烧，形成火焰FL(图1B)，生成高温的燃烧气体G1，并供给至涡轮3。燃料FU也可使用液体燃料，但本实施方式的燃料FU为气体燃料。涡轮3与压缩机1同轴连结，通过燃烧器2供给来的燃烧气体G1膨胀而旋转驱动。对涡轮3进行了驱动的燃烧气体G1作为废气G2从燃气轮机排出。涡轮3的输出的一部分用作压缩机1的动力，剩余部分用作负载设备4的动力。负载设备4与压缩机1及涡轮3同轴连结，将涡轮3的旋转输出转变成电力。本实施方式中示例了单轴的燃气轮机，但专利技术的应用对象也包括双轴式燃气轮机。双轴式燃气轮机包括旋转轴互相分离的高压涡轮及低压涡轮，且构成为，高压涡轮与压缩机同轴连结，低压涡轮与涡轮同轴连结。－燃气轮机燃烧器－图1B是表示图1A的燃烧器的构造的示意性的剖视图。该图所示的燃烧器2相对于燃气轮机的壳体(未图示)在周向上安装有多个。各燃烧器2构成为，包括内筒(燃烧器衬套)11、外筒(流套)12、端盖13、燃烧嘴14、尾筒(过渡连接件)15等。内筒11是在内部形成燃烧室11a的圆筒状的部件，隔开从压缩机1供给的压缩空气A2和在燃烧器2生成的燃烧气体G1。内筒11的涡轮侧(图中的右侧)的端部插入尾筒15。尾筒15的涡轮侧的端部朝向涡轮3的工作流体流路(未图示)开口。尾筒15是将在燃烧室11a产生的燃烧气体G1引导至涡轮3的部件。...

【技术保护点】
1.一种燃气轮机燃烧器，其将燃料与从压缩机导入的压缩空气混合而燃烧，并将生成的燃烧气体供给至涡轮，/n该燃气轮机燃烧器的特征在于，具备：/n内筒，其在内侧形成燃烧室；/n外筒，其覆盖上述内筒而在与上述内筒之间形成供上述压缩空气流动的圆筒状的外周流路；/n端盖，其封闭上述外筒的与上述涡轮相反的一侧的端部；/n空气孔板，其插入上述内筒的上述端盖侧的端部，且具有将穿过上述外周流路而被上述端盖挡住的压缩空气导入上述燃烧室的多个空气孔；/n多个燃料喷嘴，其以经由上述多个空气孔中的相对应的空气孔向上述燃烧室喷射燃料的方式相对于上述空气孔板配置于端盖侧；/n转弯导向件，其设于上述内筒或上述空气孔板，对穿过了上述外周流路的压缩空气的转向进行导向；以及/n辅助导向件，其以位于上述转弯导向件的内周侧的方式设于上述空气孔板的与上述燃料喷嘴的对置面的外周部，且具有从上述端盖观察时向径向内侧突出的形状。/n

【技术特征摘要】
20190125 JP 2019-0111591.一种燃气轮机燃烧器，其将燃料与从压缩机导入的压缩空气混合而燃烧，并将生成的燃烧气体供给至涡轮，
该燃气轮机燃烧器的特征在于，具备：
内筒，其在内侧形成燃烧室；
外筒，其覆盖上述内筒而在与上述内筒之间形成供上述压缩空气流动的圆筒状的外周流路；
端盖，其封闭上述外筒的与上述涡轮相反的一侧的端部；
空气孔板，其插入上述内筒的上述端盖侧的端部，且具有将穿过上述外周流路而被上述端盖挡住的压缩空气导入上述燃烧室的多个空气孔；
多个燃料喷嘴，其以经由上述多个空气孔中的相对应的空气孔向上述燃烧室喷射燃料的方式相对于上述空气孔板配置于端盖侧；
转弯导向件，其设于上述内筒或上述空气孔板，对穿过了上述外周流路的压缩空气的转向进行导向；以及
辅助导向件，其以位于上述转弯导向件的内周侧的方式设于上述空气孔板的与上述燃料喷嘴的对置面的外周部，且具有从上述端盖观察时向径向内侧突出的形状。


2.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于，
在用包含上述空气孔板的中心线的平面切断得到的截面观察，上述辅助导向件具有由从朝向上述空气孔板的中心的方向向涡轮侧顺滑地转向的曲面形成的引导面。


3.根据权利要求2所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于，
上述空气孔板的径向的最外周列的空气孔沿上述转弯导向件或...

【专利技术属性】
技术研发人员：三浦圭祐，浦本翔平，室田知也，上川由贵，吉田真悟，
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