[发明专利]燃烧器、燃气轮机以及燃烧器的压缩空气分配方法

说明书

本发明涉及一种能够通过降低横向流所导致的影响而提升碰撞冷却的冷却性能的燃烧器，适用本发明之实施例的燃烧器，包括：燃烧衬套，供从燃气轮机的燃料喷嘴喷射出的燃料与压缩空气混合并燃烧；流动套管，以包裹上述燃烧衬套的外表面的方式相隔形成，从而形成压缩空气的流动空间；冷却孔，形成于上述套管，供从压缩机排出的压缩空气流入到上述流动空间；以及第1辅助孔，形成于上述冷却孔的前方区域；从上述压缩机排出的压缩空气通过上述第1辅助孔流入到上述流动空间，且所流入的压缩空气与在上述流动空间中流动的压缩空气进行碰撞而形成空气柱。

技术领域

本发明涉及一种燃烧器和包含上述燃烧器的燃气轮机以及燃烧器的压缩空气分配方法。

背景技术

涡轮机是指利用如蒸汽、燃气等压缩性流体的流动，通过冲动力或反动力获得旋转力的机械装置，使用蒸汽的被称之为蒸汽轮机，而使用燃气的则被称之为燃气轮机。

燃气轮机的热循环为布雷顿循环，由压缩机、燃烧器以及涡轮机构成。燃气轮机的工作原理为，首先吸入大气中的空气并利用压缩机进行压缩，接下来移送到燃烧器中形成高温高压的气体并借此驱动涡轮机的工作，最后将废气排出到大气中。即，由压缩、加热、膨胀以及放热的4个过程构成。

燃气轮机的压缩机起到从大气中吸入空气并向燃烧器供应燃烧用空气的作用，且因为会经过绝热压缩过程，因此会导致其压力和空气温度的上升。

在燃烧器中，将所流入的压缩空气与燃料混合并通过燃烧而生成高能量的燃烧气体，然后通过等压燃烧过程将燃烧气体的温度加热至燃烧器以及涡轮机部件所能够承受的耐热限度。

在涡轮机中，从燃烧器输出的高温高压的燃烧气体将发生膨胀，并通过向涡轮机的旋转叶片施加冲动力以及反动力而转换成机械能。在涡轮机中生成的机械能作为在压缩机中对空气进行压缩所需要的能量进行供应，而剩余的机械能将用于对发电机进行驱动并借此生成电力。

如何对暴露于高温高压的燃烧气体环境下的燃烧器衬套以及过渡连接件进行冷却，是与提升燃烧器的耐久性相关的非常重要的部分。燃烧器衬套以及过渡连接件部被流动套管包裹，通过流动套管中的冷却孔流入的空气将在垂直方向上与燃烧器衬套以及过渡连接件部的表面发生碰撞，从而对燃烧器衬套以及过渡连接件部进行冷却。

但是，通过冷却孔流入的射流会因为受到在燃烧器衬套以及过渡连接件被流动套管包裹而形成的流动空间内横向流动的横向流的影响而无法在垂直方向上对燃烧器衬套以及过渡连接件部的表面进行碰撞冷却，而是沿着斜线方向进行碰撞冷却，而且在空气流动方向上的上游一侧，会因为更大的空气流动动量而导致以更大角度的斜线方向进行碰撞冷却。因此，不仅会造成碰撞冷却效率的降低，还会因为燃烧器衬套以及过渡连接件部的外侧表面温度达到高温状态而最终导致燃烧器衬套以及过渡连接件部的强度的损失。所以，会造成燃烧器衬套以及过渡连接件部的寿命的缩短，最终导致需要经常更换相应部件的问题。

先行技术文献

专利文献

韩国注册专利第10-0013120号(名称：燃气轮机引擎用燃烧装置)

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够通过降低横向流所导致的影响而提升碰撞冷却的冷却性能的燃烧器和包含上述燃烧器的燃气轮机以及燃烧器的压缩空气分配方法。

适用本发明之一实施例的燃烧器，包括：

燃烧衬套，构成燃烧室，位于燃烧气体流动方向的前方；过渡连接件，构成燃烧室，位于燃烧气体流动方向的后方；以及套管，以包裹燃烧衬套以及过渡连接件的方式相隔形成。在燃烧衬套和套管之间以及过渡连接件和套管之间形成流动空间，从压缩机排出的压缩空气将通过形成于套管中的冷却孔流入到流动空间。在冷却孔的空气流动方向上的前方区域形成第1辅助孔，从压缩机排出的压缩空气通过第1辅助孔流入到流动空间，并通过与在流动空间中流动的压缩空气进行碰撞而形成空气柱。