燃气轮机燃烧器制造技术

本发明专利技术提供一种燃气轮机燃烧器，其具有预混燃烧嘴，能够形成圆锥形的火焰，并且降低衬套和燃烧器端面的金属温度。本发明专利技术的燃烧器具备至少一个对气体燃料和空气进行预混合而向燃烧室喷射混合气体使其燃烧的预混燃烧嘴，在安装于上述燃烧嘴的端面外周部的圆筒导流体上设置空气供应孔，使相邻的空气供应孔的间隔（D1）和空气供应孔与燃烧嘴出口端面的间隔（D2）小于从预混燃烧器喷射的预混气体的消焰距离。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种燃气轮机燃烧器，其具有预混燃烧嘴，能够形成圆锥形的火焰，并且降低衬套和燃烧器端面的金属温度。本专利技术的燃烧器具备至少一个对气体燃料和空气进行预混合而向燃烧室喷射混合气体使其燃烧的预混燃烧嘴，在安装于上述燃烧嘴的端面外周部的圆筒导流体上设置空气供应孔，使相邻的空气供应孔的间隔（D1）和空气供应孔与燃烧嘴出口端面的间隔（D2）小于从预混燃烧器喷射的预混气体的消焰距离。【专利说明】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
从环保的观点出发，对于燃气轮机谋求进一步的低NOx化。作为用于使燃气轮机燃烧器低NOx化的一个措施，例如有预混燃烧器。另外，在专利文献I中公开了这样的燃烧器，即，该燃烧器具有向燃烧器供应燃料的燃料喷嘴和位于该燃料喷嘴的下游侧并供应空气的多个空气孔，由将燃料喷嘴的喷射孔和空气孔配置在同轴上的燃料燃烧用喷嘴形成的燃烧器，兼具耐逆火性和低NOx燃烧。在先技术文献专利文献专利文献1:特开2003-148734号公报专利技术要解决的课题但在专利文献I中，对于在空气孔内部促进燃料与空气混合的情况下产生的火焰的保焰位置的变化和金属温度上升等课题没有进行研究。因此，本专利技术的目的在于提供可以稳定地形成火焰，降低衬套和燃烧器出口端面的金属温度的燃烧器。
技术实现思路
用于解决课题的方案本专利技术是一种燃气轮机燃烧器，其具备至少一个对气体燃料和空气进行预混合并向燃烧室喷射混合气体的预混燃烧嘴，其中，燃气轮机燃烧器具备与上述预混燃烧嘴的上述燃烧室侧的端面、即燃烧嘴出口端面连接并且被配置在上述预混燃烧嘴的外周而包围上述预混燃烧嘴的圆筒，在上述圆筒上具有多个空气供应孔，相邻的上述空气供应孔彼此的间隔和上述空气供应孔与上述燃烧嘴出口端面的间隔小于从上述预混燃烧嘴喷射的预混气体的消焰距离。专利技术效果根据本专利技术，可以提供能够形成稳定的火焰、能够降低衬套或燃烧嘴端面的金属温度的燃烧器。【专利附图】【附图说明】图1是表示第一实施例的燃气轮机燃烧器的燃烧嘴部的具体截面图和燃料系统以及控制装置的图。图2是从燃烧室侧看图1所示的第一实施例的燃烧嘴的正视图。图3是表示适用第一实施例的燃气轮机燃烧器的燃气轮机装置的概略结构的装置系统图。图4是燃烧器的外侧燃烧嘴截面放大图。图5是燃烧器的外侧燃烧嘴截面放大图。图6是燃烧器的外侧燃烧嘴截面放大图。图7是第一实施例的外侧燃烧嘴截面放大图。图8是第一实施例的外侧燃烧嘴端面和圆筒导流体的立体图。图9是第一实施例的外侧燃烧嘴截面放大图。图10是表示预混气体中的天然气浓度和消焰距离的关系图，该关系图来自对比文件:Lewis, B.，von Elbe, G.: Combustion, Flames and Explosion of Gases (气体的燃烧，火焰和爆炸)，2ns ed.，Academic Press (1961)。图11是燃烧器的外侧燃烧嘴的截面放大图。图12是表示第一实施例的一个变形的外侧燃烧嘴的截面放大图。图13是就第一实施例的燃气轮机燃烧器的变形中的一个，表示燃烧嘴部的详细截面图和燃料系统以及控制装置的图。图14是第二实施例的外侧燃烧嘴截面放大图。图15是第三实施例的从燃烧室侧看燃烧嘴的正视图。图16是第三实施例的外侧燃烧嘴端面和圆柱导流体的立体图。图17是第四实施例的外侧燃烧嘴端面和圆柱导流体的立体图。图18是第五实施例中的燃气轮机燃烧室的燃烧嘴部的详细截面图。图19是从燃烧室侧看图18所示的第五实施例的燃烧嘴的正视图。【具体实施方式】以下就各实施例进行说明。(第一实施例)图3是发电用的燃气轮机装置的整体结构的系统图。在图3中，发电用的燃气轮机具备:对吸入空气15加压而生成高压空气16的压缩机I ;使在压缩机I生成的高压空气16和气体燃料50燃烧、生成高温燃烧气体18的燃烧器2 ;由在燃烧器2生成的高温燃烧气体18驱动的涡轮3 ;由涡轮3的驱动而旋转从而产生电力的发电机8 ;将压缩机1、润轮3和发电机8连接成一体的轴7。燃烧器2被容纳在壳体4的内部。另外，燃烧器2在其头部具有由多个燃烧嘴构成的多燃烧嘴6，在位于该多燃烧嘴6的下游侧的燃烧器2的内部具有将高压空气和燃烧气体隔开的近似圆筒形的燃烧器衬套10。在该燃烧器衬套10的外周配置流动套管11，作为形成使高压空气向下流的空气流路的外周壁。流动套管11的直径大于燃烧器衬套10的直径，被配置成与燃烧器衬套10基本是同心圆的圆筒形。燃烧器衬套10的下游侧配置尾筒内筒12，用于将在燃烧器2的燃烧室5产生的高温燃烧气体18向涡轮3引导。在尾筒内筒12的外周侧配置尾筒外筒13。吸入空气15被压缩机I压缩后成为高压空气16。高压空气16充满壳体4内之后，流入尾筒内筒12和尾筒外筒13之间的空间，从外壁面对尾筒内筒12进行对流冷却。而且，高压空气16通过形成在流动套管11与燃烧器衬套10之间的环形流路向着燃烧器的头部流动。流入多燃烧嘴6的高压空气16流入设置在位于燃烧室5的上游侧壁面的空气孔板31上的多个空气孔32。流入了空气孔32的高压空气16与从燃料喷嘴20喷射的气体燃料混合，作为预混气体17流入燃烧室5。预混气体17在燃烧室5燃烧，生成高温燃烧气体18。该高温燃烧气体18通过尾筒内筒12向涡轮3供应。供应给涡轮3的高温燃烧气体18在驱动了涡轮3之后被排出，成为排气气体19。由涡轮3获得的驱动力，通过轴7向压缩机I和发电机8传递。由涡轮3获得的驱动力的一部分驱动压缩机I对空气加压，生成高压空气。另外，由涡轮3获得的驱动力的另一部分使发电机8旋转产生电力。多燃烧嘴6具有气体燃料系统51?53的三个燃料系统。各个燃料系统都具有燃料流量调整阀61?63，各个气体燃料系统的流量利用控制装置64的信号调节阀开度来控制，并控制燃气轮机装置9的发电量。另外，在分成三个燃料系统的上游侧具有用于截断燃料的燃料截断阀60。图1的截面图表不多燃烧嘴6的具体情况，图2表不从燃烧室5侧看空气孔板31的正视图。本实施例的多燃烧嘴6由中央燃烧嘴76和6个外侧燃烧嘴77形成。每个燃烧嘴由多个燃料喷嘴20、将气体燃料向多个燃料喷嘴20分配的燃料箱23以及使空气和燃料所通过的空气孔32与燃料喷嘴一一对应地配置的空气孔板31形成。另外，如图2的正视图所示，各燃烧嘴的空气孔32配置在三列同心圆上。在中央燃烧嘴上连接气体燃料系统51，外侧燃烧嘴被分成内周部与外周部两组，分别连接气体燃料系统52、53。如图7的外侧燃烧嘴77的截面放大图所示，在燃料喷嘴20的前端安装凸缘28，而且燃料喷嘴20的前端插入到空气孔32的内部。因此，空气16在通过燃料喷嘴前端的凸缘28时产生旋涡，可以促进燃料射流和空气16的混合。并且，可以利用短的空气孔长度进行燃料与空气的预混合。如图1所示，设置在空气孔板31上的空气孔32，由于形成圆锥形的火焰，因此在面向燃烧室5的出口相对于燃烧嘴中心轴倾斜，在燃烧嘴下游形成旋流40。旋流40的中心部形成负压，因此形成循环流41，循环流41将高温燃烧气体从燃烧室下游向上游侧输送，向预混合气供应热。通过该作用可以稳定地对火焰43进行保焰，并且从燃烧嘴的中心起以第i列的空气孔为起点形成圆锥形的火焰43。通过形成圆锥形的火焰43，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气轮机燃烧器，其具备至少一个对气体燃料和空气进行预混合并向燃烧室喷射混合气体的预混燃烧嘴，其特征在于，该燃气轮机燃烧器具备与所述预混燃烧嘴的所述燃烧室侧的端面、即燃烧嘴出口端面连接并且被配置在所述预混燃烧嘴的外周而包围所述预混燃烧嘴的圆筒，在所述圆筒上具有多个空气供应孔，相邻的所述空气供应孔彼此的间隔和所述空气供应孔与所述燃烧嘴出口端面的间隔小于从所述预混燃烧嘴喷射的预混气体的消焰距离。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：三浦圭祐，百百聪，小金泽知己，平田义隆，阿部一几，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP