燃气轮机的预混合管结构制造技术

本发明专利技术提供一种在生成燃烧气体和空气的混合气体时，生成均匀且充分稀释的混合气体的燃气轮机的预混合管结构；在预混合管(1)的圆筒状的壳体部(1a)上形成气孔(1a1、1a2、1a3、1a4)，形成于最上游侧的气孔(1a1)的数量多于其他气孔(1a2、1a3、1a4)的数量；气孔(1a2、1a3、1a4)形成于相互不同的交错的位置；壳体部(1a)的下游侧为与圆锥形壳体部(1c)相连的倾斜管部(1e)，该圆锥形壳体部(1c)以逐步变成小径的方式被缩径，将开口(1d)设置成朝向燃烧器内筒(103b)的中央部，由此向引燃燃料形成的火焰喷射混合气体。射混合气体。射混合气体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃气轮机的预混合管结构


[0001]本专利技术涉及配置于燃气轮机(gas turbine)的预混合式燃烧器中的预混合管的结构。

技术介绍

[0002]在空气气氛中喷射燃烧气体的扩散燃烧中，是在燃烧气体和空气未充分混合的情况下，以高浓度的状态进行燃烧，因而燃烧温度变高，从而NOx(氮氧化物)的排出浓度变高。为此，通过向燃烧区喷射水蒸气或水而降低燃烧温度，从而谋求降低NOx浓度。
[0003]但是，针对燃料的供给量需要很多水量，从而有可能降低燃气轮机装置的效率。
[0004]因此，采用在不喷射水蒸气或水的情况下能够排出低浓度NOx的稀释预混合燃烧。在稀释预混合燃烧中，将燃烧气体和空气进行混合后，向燃烧区供给被稀释为低浓度的混合气体，并进行燃烧。该预混合气的燃烧温度较低，因此，NOx的生成被抑制而排出浓度低的NOx。
[0005]为了提高这种稀释预混合燃烧的混合效率，例如，在专利文献1中，作为能够利用稀薄的混合气稳定地进行燃烧，从而能够减少氮氧化物排出的燃气轮机燃烧器的结构，提出了如下结构：在从向套筒(liner)插入规定量而配置的预蒸发预混合管的前端处于规定位置的部位的周围，沿圆周方向开口形成有多个燃烧气体供给孔。
[0006]另外，在专利文献2中，提出了如下结构：从预混合管的周壁面的孔流入燃烧器内的空气在燃烧器内形成围绕轴向流(axial flow)的回旋流(swirling flow)，火焰被保持在从燃烧器顶部离开的位置处。
[0007]另外，在专利文献3中，公开了如下的燃气轮机燃烧器：在外筒体的内部具有由上部周壁和下部周壁构成的预混合管，该上部周壁具备在燃烧筒和预混合管的上部周壁内的贯通筒状内壁之间的间隙内形成回旋流的孔，在内壁的顶部中央配置有第一压力喷射喷嘴，在下部周壁上以等角度间隔配置有5个第二压力喷射喷嘴。从各第二压力喷射喷嘴朝向中心喷射的燃料，随着从间隙朝向燃烧筒的空气的回旋流，在燃烧器的上部区域沿半径方向大幅分散，通过较长的停留时间早期地蒸发、点火而进行完全燃烧。
[0008]【现有技术文献】
[0009]【专利文献】
[0010]专利文献1：日本专利，特开平10
‑
160163号公报
[0011]专利文献2：日本专利，特开2009
‑
198054号公报
[0012]专利文献3：日本专利，特开2012
‑
247135号公报

技术实现思路

[0013](专利技术所要解决的课题)
[0014]在上述专利文献1～专利文献3公开的燃气轮机燃烧器中，使空气形成回旋流而促进与燃料的混合，并且，防止发生逆火。
[0015]但是，这些燃气轮机燃烧器主要是以产生回旋流为目的，是用于促进混合的技术。但是，混合浓度分布的状况不清楚，且是否实现了燃烧气体浓度的均匀化，也是不清楚。因此，有可能是在高浓度的状态下进行燃烧，从而NOx的排出浓度有可能局部变高。
[0016]因此，本专利技术的目的在于提供一种：谋求促进燃烧气体和空气的混合，谋求燃烧气体浓度的均匀化，并且，能够高效地进行稀释预混合燃烧的燃气轮机的预混合管结构。
[0017](用于解决课题的方案)
[0018]为了实现上述目的，本专利技术涉及的燃气轮机的预混合管结构具有如下特征。
[0019]该燃气轮机在燃烧器内筒的中央部配置有引燃燃料用喷嘴，在该引燃燃料用喷嘴的周围配置有多个主燃料用喷嘴，该预混合管呈筒状，将该主燃料用喷嘴保持在该预混合管的基端部上，从该预混合管的前端部向燃烧器内筒喷射将从该主燃料用喷嘴喷射的主燃料与空气混合而成的混合气体；所述预混合管的周壁上，沿圆周方向排列形成有使内外部连通且引入空气的多个气孔，并且，该气孔沿轴向配置有多列。
[0020]从周壁的周围引入预混合用空气，因此，从主燃料用喷嘴喷射的燃烧气体与空气混合后，被向燃烧器内筒喷射。
[0021]另外，在上述燃气轮机的预混合管结构中，优选：所述气孔交错式地排列。
[0022]通过交错式地配置，在轴向上相邻的气孔的圆周方向的位置是错开的。因此，引入空气的位置不同，在基端部侧、即上游侧，燃烧气体从不存在气孔的位置通过时，燃烧气体无法与空气充分地混合。在该混合不充分的燃烧气体沿轴向流动并从面对下游侧气孔的位置通过时，促进与空气的混合。因此，通过上游侧后未被稀释的燃烧气体在下游侧被稀释，因此，随着沿轴向流动而可靠地被稀释。
[0023]另外，在上述燃气轮机的预混合管结构中，优选：基端部侧沿圆周方向配置的所述气孔的数量，多于前端部侧沿圆周方向配置的所述气孔的数量。
[0024]关于沿圆周方向配置的气孔的数量，基端部侧(上游侧)的数量多于前端部侧(下游侧)的数量。
[0025]在基端部侧供给燃烧气体，因此，最好是供给大量的空气并进行混合，由此，在基端部侧形成较多气孔而能够吸入空气。
[0026]另外，在前端部侧，则是对燃烧气体被稀释后的混合气体供给空气，因此，不需要基端部侧程度的大量的空气。因此，使前端部侧的气孔的数量少于基端部侧的气孔的数量。
[0027]另外，在上述燃气轮机的预混合管结构中，优选：基端部侧的所述气孔的开口面积大，前端部侧的所述气孔的开口面积小。
[0028]通过使基端部侧的气孔的开口面积大，能够吸入大量的空气，从而能够促进燃烧气体的稀释。
[0029]另外，在上述燃气轮机的预混合管结构中，优选：关于与筒状的轴垂直的面中的开口面积，前端部侧的开口面积，小于从基端部侧到壳体部的开口面积。
[0030]通过使前端部侧的、筒状预混合管的横截面中的开口面积小，能够使从前端部向燃烧器内筒喷射的混合气体的流速变大。因此，能够防止燃烧器内筒内的燃烧发生逆火。
[0031](专利技术效果)
[0032]根据本专利技术涉及的燃气轮机的预混合管结构，能够高效地使混合气体的浓度降低且均匀化，从而能够抑制燃烧生成的NOx的发生。另外，通过预混合管的侧壁供给空气，因
此，与从轴向的基端部侧的开口引入空气的结构相比，能够缩小预混合管和罩盖之间的间隔，从而能够实现燃气轮机的小型化。
附图说明
[0033]图1是表示具备本专利技术第一实施方式涉及的结构的燃气轮机的预混合管的概要的立体图。
[0034]图2是图1中所示的燃气轮机的预混合管的主视图。
[0035]图3是沿图2中的3
‑
3线切断表示的剖面图。
[0036]图4是图1中所示的燃气轮机的预混合管的俯视图。
[0037]图5是以垂直于轴的面切断图1中所示的燃气轮机的预混合管而表示的剖面图，其中，(A)是图2中的5A
‑
5A线剖面图，(B)是5B
‑
5B线剖面图，(C)是5C
‑
5C线剖面图，(D)是5D
‑
5D线剖面图。
[0038]图6是图1中所示的燃气轮机的预混合管的壳体部的展开本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种燃气轮机的预混合管结构，该燃气轮机在燃烧器内筒的中央部配置有引燃燃料用喷嘴，在该引燃燃料用喷嘴的周围配置有多个主燃料用喷嘴，该预混合管呈筒状，将该主燃料用喷嘴保持在该预混合管的基端部上，从该预混合管的前端部向燃烧器内筒喷射将从该主燃料用喷嘴喷射的主燃料与空气混合而成的混合气体，所述预混合管结构的特征在于，所述预混合管的周壁上，沿圆周方向排列形成有使内外部连通且引入空气的多个气孔，并且，该气孔沿轴向配置有多列。2.根据权利要求1所述的燃气轮机的预混合管结构，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王潞宇，西江俊介，黛健斗，
申请(专利权)人：三井易艾斯机械有限公司，
类型：发明
国别省市：