[发明专利]燃气轮机燃烧器

说明书

技术领域

本发明涉及一种使燃料燃烧而生成燃烧气体的燃气轮机燃烧器。

背景技术

以往，已知有为了抑制燃烧振动而将被称作音响套筒（音響ライナ）的共振装置安装在燃烧器内筒的外周上的燃气轮机燃烧器。

例如，专利文献1中公开了如下燃气轮机燃烧器：将具有空洞（共振空间）的音响套筒安装在燃烧器筒体的外周，使该空洞与形成在燃烧器筒体上的吸音孔（音响孔）连通。另外，还公开了从有效抑制燃烧振动的观点出发，在燃烧区域的附近、即火焰的附近配置吸音孔和音响套筒的方案（参照第0011段）。

另一方面，已知安装有多个共振装置的燃气轮机燃烧器。

例如，在专利文献2和3中记载了在燃烧筒的燃烧气体的流动方向上安装两个音响套筒的燃气轮机燃烧器（参照专利文献2的图1和专利文献3的图2）。另外，在专利文献4中记载有在燃烧筒上安装了音响套筒和与该音响套筒连接的音响减振器的燃气轮机燃烧器（参照图6）。另外，在专利文献5中记载有在尾筒上安装了多个由音响套筒和与其连接的音响减振器构成的衰减装置的燃气轮机燃烧器（参照图17）。

专利文献1：日本特开2002－174427号公报

专利文献2：日本特开2006－97981号公报

专利文献3：日本特开2008－20095号公报

专利文献4：日本特开2007－132640号公报

专利文献5：日本特开2006－266671号公报

发明内容

然而，以往认为，只要将一个能够抑制较宽频率范围（例如1.5～5kHz程度）的燃烧振动的音响套筒安装在燃烧器内筒上就能够充分消除因燃烧振动而产生声响等的问题。

但是，本发明人刻苦研究后确认了，根据燃气轮机的运转条件不同，也会产生上述音响套筒的频带之外的特定高频（例如5.5kHz左右）的燃烧振动。认为这是因为，由于燃气轮机的运转条件（负载大小）并非始终恒定，所以形成在燃烧器内筒的内部空间中的火焰的长度会变动，燃烧振动的特性会随着该火焰的长度而变化。并且，通过本发明人的进一步研究而得知，上述特定高频的燃烧振动是在以下时候引起的：与能够由上述音响套筒抑制的频带所对应的火焰位置相比，火焰位置向燃烧气体流向的下游侧偏移，并且在燃烧器内筒的壁面附近发生了燃烧。

因此，参考专利文献1所公开的内容，可以考虑为，要将音响套筒配置在燃烧区域（火焰）的附近，则与以往相比将音响套筒的宽度设置得较宽，将音响套筒的设置区域扩大至与上述特定高频的燃烧振动对应的火焰位置。

但是，若扩大音响套筒的宽度，则相应地设于音响套筒的壳体上的通气孔的数量增加，压缩空气经由通气孔向壳体内的流入量增加，导致用于燃烧的压缩空气的量减少。

另一方面，在专利文献2～5中虽然公开了安装两个共振装置，但是并没有公开将各共振装置以何种位置关系进行配置，来同时有效地抑制上述特定高频的燃烧振动。

本发明的至少一实施方式是鉴于上述情况而研发的，其目的在于提供一种能够抑制燃烧用的压缩空气的供给量下降并能够降低高频的燃烧振动的燃气轮机燃烧器。

本发明的至少一实施方式的燃气轮机燃烧器的特征在于，具备：内筒，内部流有从至少一个喷嘴喷射的燃料进行燃烧而生成的燃烧气体；第一共振装置，安装在上述内筒的外表面上；及第二共振装置，以比上述第一共振装置靠燃料气体流向的下游侧的方式安装在上述内筒的外表面上，使频率高于上述第一共振装置的燃烧振动进行衰减，上述第一共振装置和上述第二共振装置是具有安装在上述内筒的外表面上的壳体的音响套筒，由上述壳体和上述内筒的外表面包围的共振空间经由形成在上述内筒上的多个音响孔而与上述内筒的内部空间连通。

在上述燃气轮机燃烧器中，由于除了第一共振装置外，还设置有使频率高于第一共振装置的燃烧振动进行衰减的第二共振装置，所以能够由第二共振装置使第一共振装置的频带之外的特定高频的燃烧振动进行衰减。而且，由于将第二共振装置配置得比第一共振装置靠燃料气体流向的下游侧，所以第二共振装置靠近产生第一共振装置的频带之外的特定高频的燃烧振动时的火焰位置，第二共振装置使上述高频的燃烧振动衰减的效果增大。另外，由于不是仅使用一个宽度较宽的共振装置而是使用第一共振装置和第二共振装置，所以能够抑制共振装置的设置区域的增加，能够将共振装置通常具有的通气孔的数量设成最小限度，防止燃烧用的压缩空气的供给量下降。

在若干实施方式中，上述第二共振装置的共振空间的高度比上述第一共振装置的共振空间的高度低。