[发明专利]燃气轮机燃烧器

说明书

本发明提供一种燃气轮机燃烧器，其能够在抑制压力损失的增大的同时促进燃烧器衬套的冷却，且结构强度、制造工序的简单性以及长寿命性优异。燃气轮机燃烧器具备燃烧器衬套、在内部具备燃烧器衬套的气流套筒、形成在燃烧器衬套与气流套筒之间且供压缩空气流通的环状流路。气流套筒具备与气流套筒倾斜连接的内径变化部、和与内径变化部连接且沿着压缩空气的流动方向延伸的内径缩小部。燃烧器衬套具备呈环状地设置在燃烧器衬套的外壁上且朝向气流套筒突出的环状突起部。环状突起部设置在燃烧器衬套的外壁的与气流套筒和内径变化部的连接位置对置的位置、或比该位置靠压缩空气的流动方向的上游侧的位置。

技术领域

本发明涉及一种燃气轮机燃烧器。

背景技术

对燃气轮机等的燃烧器衬套、涡轮叶片、热交换器、翅片、锅炉以及加热炉等设备而言，能够根据对于冷却、加热、以及热交换中的流体与固体之间的传热促进所要求的规格，来考虑各种各样的结构。例如，在发电用燃气轮机等的燃烧器中，要求以不损害燃气轮机效率的程度的较少的压力损失来维持必要的冷却性能，并维持结构强度的可靠性。

并且，从考虑环境问题的观点出发，要求减少在燃烧器内产生的氮氧化物(NOx)的排出量。作为产生NOx的主要原因，可以举出在燃烧时空气中的氧和氮保持为非常高的温度。为了防止这种情况而减少NOx，能够利用使燃料和空气在燃烧前混合而燃烧的予混合燃烧，且在燃料与空气的混合比(燃空比)小于理论混合比的状态下进行燃烧。

鉴于该点的燃气轮机燃烧器的一例记载于专利文献1。在专利文献1中记载了一种燃气轮机燃烧器，其通过在燃烧器衬套的外侧表面上设置板状的纵涡流产生机构和肋状的紊流促进机构，从而以较少的压力损失来提高冷却性能。专利文献1记载的燃气轮机燃烧器具备在轴向上连结多个圆筒件而形成的衬套，该圆筒件通过将大致矩形的板材卷成筒状而形成，衬套的各圆筒件与相邻的圆筒件重叠而相互连结，重叠部分通过焊接而结合。另外，在各圆筒件的一端部(来自压缩机的压缩空气的流动方向的下游侧)，沿着周向配置有多个通过冲压加工等形成的凸部(纵涡流产生器)。该纵涡流产生器产生在传热介质(压缩空气)的流动方向上具有旋转的中心轴的纵涡流，并通过纵涡流来搅拌传热介质的流通路。并且，在燃烧器衬套的外周面上，通过机械加工、焊接或离心铸造法而设有肋(紊流促进体)，所述肋用于破坏在由纵涡流产生器搅拌的传热介质中产生的边界层。

在专利文献2中，作为其他传热结构的例子，记载有一种燃气轮机燃烧器，其为了在衬套外侧形成冷却空气(传热介质)的流通路而设有气流套筒(外筒)，气流套筒的内径沿传热介质的流动方向逐渐缩小。在专利文献2记载的燃气轮机燃烧器中，通过缩小衬套与气流套筒之间的传热介质流通路来增大传热介质的流速，且通过增大衬套面的表面粗糙度来提高热传递率。

在专利文献3中，作为其他传热结构的例子，记载有一种燃气轮机燃烧器，其通过在衬套的外周侧以及气流套筒的内周侧设置引导翅片，从而加快压缩空气(传热介质)的流速实现传热效果的提高。在专利文献3记载的燃气轮机燃烧器中，通过设置引导翅片来减少由燃烧器衬套与气流套筒形成的环状流路的截面积，由此加快流动的传热介质的流速而提高传热效果。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-280154号公报

专利文献2：日本特开平6-221562号公报

专利文献3：日本特开2000-320837号公报

发明所要解决的课题