燃燒器以及燃氣輪機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有進行預(yù)混合燃燒的噴燒器(主噴燒器)的燃燒器以及應(yīng)用該燃燒器的燃氣輪機。
【背景技術(shù)】
[0002]例如，在專利文獻I中示出了采用預(yù)混合方式的燃燒器。該燃燒器除進行預(yù)混合燃燒的主噴燒器以外，還為了穩(wěn)定地維持預(yù)混合燃燒而設(shè)置有進行擴散燃燒的導(dǎo)引噴燒器。由導(dǎo)引噴燒器生成的擴散火焰作為用于主噴燒器生成預(yù)混合火焰的種火使用，由此來維持預(yù)混合燃燒。在一般的燃燒器中，主噴燒器導(dǎo)在以導(dǎo)引噴燒器為中心的徑向外側(cè)在周向上等間隔地配置。
[0003]主噴燒器在圓筒形的噴燒器外筒(主噴燒器筒)內(nèi)具備主噴嘴以及主旋流器。在噴燒器外筒的前端連接有延長管。而且，主噴燒器在其內(nèi)部將燃料與空氣混合而生成預(yù)混合氣，并從延長管的前端噴出生成的預(yù)混合氣。更具體而言，在主旋流器的上游，通過主噴嘴對從壓縮機(未圖示)供給來的壓縮空氣噴射燃料，且通過主旋流器使空氣以及燃料的流動回旋。由此，生成空氣與燃料混合而成的預(yù)混合氣，并且產(chǎn)生預(yù)混合氣的回旋流(旋渦流)。然后，預(yù)混合氣從延長管噴出，并且，利用通過導(dǎo)引噴燒器生成的擴散火焰在延長管的下游側(cè)燃燒，由此，實現(xiàn)預(yù)混合燃燒。
[0004]然而，由于在延長管的內(nèi)壁面附近為低流速，因此容易發(fā)生主噴燒器的逆火(返火)。返火的發(fā)生會導(dǎo)致燃燒器的燒毀，必須盡可能抑制返火。在專利文獻I中，為了防止該返火，示出了對延長管的形狀進行研宄、或從噴燒器外筒與延長管之間的連接部導(dǎo)入膜狀的空氣(空氣膜)的技術(shù)。作為延長管的形狀，入口與噴燒器外筒相匹配而形成圓形狀，出口由兩個徑向邊、連結(jié)各徑向邊的徑向內(nèi)側(cè)以及徑向外側(cè)的各周向邊形成為臺形狀。
[0005]在先技術(shù)文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2006-78127號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明要解決的課題
[0009]如上述的專利文獻I所述，通過將延長管的出口設(shè)為臺形狀而導(dǎo)入空氣膜能夠防止返火。然而，延長管的入口為圓形狀而出口變形為臺形狀，從而在延長管的出口產(chǎn)生流速較高的部分與較低的部分。因此，存在導(dǎo)入的空氣膜產(chǎn)生偏差的可能性。并且，由于在延長管的出口處的流速較低的部分容易發(fā)生返火，因此期望特別是向該部分導(dǎo)入空氣膜。
[0010]本發(fā)明用于解決上述的課題，其目的在于提供能夠抑制返火的發(fā)生并且抑制空氣膜的偏差的燃燒器以及燃氣輪機。
[0011]用于解決課題的方案
[0012]為了實現(xiàn)上述的目的，第一發(fā)明的燃燒器的特征在于，具備:導(dǎo)引噴燒器；主噴燒器，其在以所述導(dǎo)引噴燒器為中心的徑向外側(cè)沿著周向設(shè)置有多個，且在主噴燒器筒內(nèi)配置有主噴嘴；延長管，其從各所述主噴燒器的所述主噴燒器筒向下游側(cè)延伸設(shè)置，與所述主噴燒器筒連接的入口呈圓形狀，下游側(cè)的出口由與徑向平行的兩個徑向邊以及以連結(jié)各所述徑向邊的兩端的方式沿著周向設(shè)置的兩個周向邊形成；空氣通路，其設(shè)置在所述主噴燒器筒的外側(cè)；以及內(nèi)側(cè)連通孔，其設(shè)置在所述延長管的入口側(cè)且與所述徑向的內(nèi)側(cè)的周向邊對應(yīng)的位置，并連通所述空氣通路與所述延長管內(nèi)。
[0013]根據(jù)該燃燒器，通過設(shè)置內(nèi)側(cè)連通孔，使得空氣從空氣通路經(jīng)由內(nèi)側(cè)連通孔導(dǎo)入主噴燒器筒，成為膜狀的空氣而沿著主噴燒器筒以及延長管的內(nèi)壁面向下游側(cè)流動。該膜狀的空氣降低壁面附近的低流速區(qū)域的燃料濃度。因此，能夠抑制返火的發(fā)生。特別是，徑向內(nèi)側(cè)的周向邊為靠近來自導(dǎo)引噴燒器的火焰且返火的影響較大的部分，因此通過與該部分對應(yīng)地供給膜狀的空氣，能夠抑制返火的發(fā)生并且能夠抑制膜狀的空氣的偏差。
[0014]另外，第二發(fā)明的燃燒器的特征在于，在第一發(fā)明中，所述燃燒器還具備角部連通孔，所述角部連通孔設(shè)置在所述延長管的入口側(cè)且除所述內(nèi)側(cè)連通孔的位置以外的、至少與連通所述徑向的外側(cè)的周向邊和所述徑向邊的角部對應(yīng)的位置，并連通所述空氣通路與所述延長管內(nèi)。
[0015]根據(jù)該燃燒器，連通周向邊和徑向邊的角部為從圓形狀的入口在徑向上擴大而使流體擴散從而流速特別容易降低的部分，通過設(shè)置與該角部對應(yīng)的內(nèi)側(cè)連通孔，能夠顯著獲得抑制返火的發(fā)生并且抑制膜狀的空氣的偏差的效果。
[0016]另外，第三發(fā)明的燃燒器的特征在于，在第二發(fā)明中，所述內(nèi)側(cè)連通孔在周向上連續(xù)地形成，所述角部連通孔在與連通所述徑向的外側(cè)的周向邊和所述徑向邊的角部對應(yīng)的位置在周向上連續(xù)地形成。
[0017]根據(jù)該燃燒器，由于與速度較低的部分對應(yīng)地供給膜狀的空氣，因此能夠顯著獲得抑制返火的發(fā)生并且抑制膜狀的空氣的偏差的效果。
[0018]另外，第四發(fā)明的燃燒器的特征在于，在第三發(fā)明中，所述內(nèi)側(cè)連通孔形成為開口面積大于所述角部連通孔的開口面積。
[0019]根據(jù)該燃燒器，徑向內(nèi)側(cè)的周向邊為靠近來自導(dǎo)引噴燒器的火焰且返火的影響較大的部分，因此為了顯著獲得抑制返火的發(fā)生的效果，優(yōu)選為，內(nèi)側(cè)連通孔形成為開口面積大于角部連通孔的開口面積。
[0020]另外，第五發(fā)明的燃燒器的特征在于，在第二發(fā)明中，所述內(nèi)側(cè)連通孔在周向上連續(xù)地形成，所述角部連通孔在周向上間隔地形成。
[0021]根據(jù)該燃燒器，由于角部連通孔在除內(nèi)側(cè)連通孔以外的范圍內(nèi)間隔地形成，因此能夠向與靠近來自導(dǎo)引噴燒器的火焰且返火的影響較大的部分即徑向內(nèi)側(cè)的周向邊對應(yīng)的內(nèi)側(cè)連通孔側(cè)供給較多的空氣。
[0022]另外，第六的發(fā)明的燃燒器的特征在于，具備:導(dǎo)引噴燒器；主噴燒器，其在以所述導(dǎo)引噴燒器為中心的徑向外側(cè)沿著周向設(shè)置有多個，且在主噴燒器筒內(nèi)配置有主噴嘴；延長管，其從各所述主噴燒器的所述主噴燒器筒向下游側(cè)延伸設(shè)置，與所述主噴燒器筒連接的入口呈圓形狀，下游側(cè)的出口由與徑向平行的兩個徑向邊以及以連結(jié)各所述徑向邊的兩端的方式沿著周向設(shè)置的兩個周向邊形成；空氣通路，其設(shè)置在所述主噴燒器筒的外側(cè)；以及角部連通孔，其設(shè)置在所述延長管的入口側(cè)且與連通所述徑向的外側(cè)的周向邊和所述徑向邊的角部對應(yīng)的位置，并連通所述空氣通路與所述延長管內(nèi)。
[0023]根據(jù)該燃燒器，連通周向邊和徑向邊的角部為從圓形狀的入口在徑向上擴大而使流體擴散從而流速特別容易降低的部分，通過設(shè)置與該角部對應(yīng)的內(nèi)側(cè)連通孔，能夠顯著獲得抑制返火的發(fā)生并且抑制膜狀的空氣的偏差的效果。
[0024]另外，第七發(fā)明的燃燒器的特征在于，在第一至第六中任一個發(fā)明中，所述燃燒器具有在所述主噴燒器筒內(nèi)沿徑向延伸設(shè)置的多個主旋流器，并且還具備設(shè)置在與所述主旋流器的下游端對應(yīng)的位置并連通所述空氣通路與所述主噴燒器筒內(nèi)的葉片部連通孔。
[0025]主旋流器的上游側(cè)的流速容易降低而存在燃料濃度較濃的趨勢。因此，通過在與主旋流器的下游端對應(yīng)的位置設(shè)置葉片部連通孔，由此能夠通過從該葉片部連通孔導(dǎo)入主噴燒器筒的空氣阻攔返火的火焰。
[0026]為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的燃氣輪機具備壓縮機、燃燒器以及渦輪，所述燃氣輪機的特征在于，所述燃氣輪機應(yīng)用第一至第六中任一發(fā)明所述的燃燒器。
[0027]根據(jù)該燃氣輪機，通過抑制返火來防止燃燒器的損壞，由此能夠維持渦輪性能。
[0028]發(fā)明效果
[0029]根據(jù)本發(fā)明，能夠抑制返火的發(fā)生并且抑制空氣膜的偏差。
【附圖說明】
[0030]圖1為具有本發(fā)明的實施方式所涉及的燃燒器的燃氣輪機的簡略結(jié)構(gòu)圖。
[0031]圖2為圖1的燃燒器的放大圖。
[0032]圖3為簡略地表示圖2的燃燒器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0033]圖4為從下游側(cè)觀察圖3的燃燒器的主噴燒器的放大圖。
[0034]圖5為圖3的燃燒器的主噴燒器的放大圖。
[0035]圖6為表示貫通孔的配置的圖。
[0036]圖7為表示貫通孔的配置的其他的示例的圖。
【具體實施方式】
[0037]以下，根據(jù)附圖對本發(fā)明所涉及的實施方式進行詳細說明。需要說明的是，并非通過該實施方式對本發(fā)明進行限定。另外，下述實施方式中的構(gòu)成要素中包含本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠且容易置換、或者實質(zhì)上相同的結(jié)構(gòu)。
[0038]圖1為具有本實施方式所涉及的燃燒器的燃氣輪機的簡略結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，燃氣輪機10從流體的流動方向的上游側(cè)起依次具有壓縮機11、燃燒器12、渦輪13、排氣室14。在渦輪13上連結(jié)有未圖示的發(fā)電機。燃氣輪機具有能夠以旋轉(zhuǎn)軸L為中心旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子24。
[0039]壓縮機11具有導(dǎo)入空氣的空氣導(dǎo)入口 15，在壓縮機機室16內(nèi)交替設(shè)置有多個靜葉片17與動葉片18。燃燒器12向被壓縮機11壓縮后的壓縮空氣(燃燒用空氣)供給燃料，通過在噴燒器內(nèi)點燃而能夠燃燒。渦輪13在渦輪機室20內(nèi)交替設(shè)置有多個靜葉片21與動葉片22。排氣室14具有與渦輪13相連的排氣擴散器23。轉(zhuǎn)子24以貫通壓縮機11、燃燒器12、渦輪13、排氣室14的徑向中心部的方式設(shè)置。轉(zhuǎn)子24被設(shè)定為，壓縮機11側(cè)的端部被軸承部25支承，排氣室14側(cè)的端部被軸承部26支承，以旋轉(zhuǎn)軸L為中心旋轉(zhuǎn)自如。轉(zhuǎn)子