[发明专利]燃气轮机的燃烧器

说明书

在使燃料气体、水蒸气以及空气混合并使之燃烧的用于燃气轮机的燃烧器(3)中，设置有：燃料喷射装置(13)，其具有向燃烧室(21)直接喷射所述燃料气体(H)的燃料喷射部(33)、以及设置于所述燃料喷射部(33)的径向外侧和内侧的至少一方的水蒸气喷射部(35、37)；以及空气供给室(39、79)，其在设置于所述燃料喷射部(33)的径向外侧的水蒸气喷射部的径向外侧、和设置于所述燃料喷射部的径向内侧的水蒸气喷射部的径向内侧的至少一方设置，并供给与从所述水蒸气喷射部喷射的水蒸气(W)混合的空气(A)。

相关申请

本申请主张2016年4月1日申请的日本专利申请2016-074349的优先权，并通过参照其全部内容而引用作为本申请的一部分。

技术领域

本发明涉及一种混合如氢气这样的燃料气体、水蒸气以及空气并使之燃烧的用于燃气涡轮发动机的燃烧器。

背景技术

在近年来的燃气轮机系统中，以排气的低NO_X化和系统的高效化为课题，开发了向燃烧器喷射燃料与水或水蒸气的技术(例如专利文献1、2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开平成6-66156号公报

专利文献2：日本专利公开2015-75314号公报

发明内容

(一)要解决的技术问题

但是，在专利文献1的燃烧器的情况下，水蒸气喷嘴与气体燃料喷射喷嘴分离配置，并且水蒸气和气体燃料向燃烧器喷射后在燃烧室内第一次被混合，因此燃烧室内的燃料与水蒸气的浓度分布不均匀，燃烧后的排气中所含的氮氧化合物(NO_X)的降低也并不充分。另一方面，在专利文献2的燃烧器的情况下，由于在预混合了燃料气体与水蒸气后将混合气体向燃烧室喷射，因此虽然实现了燃料与水蒸气的浓度分布的均匀化，但由于使温度差较大的水蒸气与燃料气体在燃料喷射装置内直接接触，因此导致水蒸气冷凝化(日文：ドレイン化)。

本发明的目的在于，提供一种燃气轮机的燃烧器，其通过防止水蒸气的冷凝化并且使燃料与水蒸气均匀地混合，从而能够有效地实现低NO_X化。

(二)技术方案

为了实现上述目的，本发明的燃气轮机的燃烧器，是混合燃料气体、水蒸气以及空气并使之燃烧的用于燃气涡轮发动机的燃烧器，所述燃烧器具有：燃料喷射装置，其具有向燃烧室直接喷射所述燃料气体的燃料喷射部、以及设置于所述燃料喷射部的径向外侧和内侧的至少一方的水蒸气喷射部；以及空气供给室，其在设置于所述燃料喷射部的径向外侧的水蒸气喷射部的径向外侧、和设置于所述燃料喷射部的径向内侧的水蒸气喷射部的径向内侧的至少一方设置。

根据该结构，由于水蒸气喷射部与空气供给室在径向上邻接，因此能够使水蒸气在与高温的空气接触且被空气稀薄化的状态下与燃料气体接触，并能够防止水蒸气的冷凝化。另外，由于水蒸气喷射部介于燃料喷射部与空气供给室之间，因此能够向燃料气体与空气的燃烧反应面适当地喷射蒸气。

在本发明的一个实施方式中，也可以具有：外径侧水蒸气喷射部，其设置于所述燃料喷射部的径向外侧；内径侧水蒸气喷射部，其设置于所述燃料喷射部的径向内侧；外侧空气供给室，其设置于所述外径侧水蒸气喷射部的径向外侧；以及内侧空气供给室，其设置于所述内径侧水蒸气喷射部的径向内侧。根据该结构，由于从径向中心部附近向燃烧室的一次燃烧区域喷射水蒸气与空气的混合气，因此一次燃烧区域被稀薄化，能够进行更均匀的燃烧。

在本发明的一个实施方式中，也可以为，还具有内侧混合促进部件，所述内侧混合促进部件促进来自所述内径侧水蒸气喷射部的水蒸气与来自所述内侧空气供给室的空气的混合。根据该结构，由于水蒸气在与高温的空气混合并被稀薄化后与燃料气体接触，因此能够更加可靠地防止水蒸气的冷凝化。