专利名称：燃气轮机燃烧器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种燃气轮机燃烧器，具体讲，是涉及一种不论什么运转时间和运转状况下都能稳定冷却燃烧器壁面的燃气轮机燃烧器。
第13图是表示此前使用的燃气轮机的预混合燃烧器的轴方向截面图。在燃烧器喷嘴组外筒700内设置有用于形成扩散火焰的引导锥筒(pilot cone)610。在燃烧器喷嘴组外筒700的出口处安装有燃料喷嘴组29，该燃料喷嘴组29被插入燃烧室内筒19。引导锥筒610使从引燃烧料供给喷嘴(未图示)供给的引燃烧料和从压缩机供给的燃烧用空气发生反应并形成扩散火焰。
虽然第13图未明确，但在所述引导锥筒610的周围设置有8个用于形成预混合火焰的预混合火焰形成喷嘴510。预混合气体是把燃烧用空气和主燃料进行混合而制作成的，从所述预混合火焰形成喷嘴510喷射到燃烧器侧。从预混合火焰形成喷嘴510喷射到燃烧器内的预混合气体通过从上述扩散火焰排出的高温燃烧气体而点火并形成预混合气体燃烧火焰。从预混合气体火焰排出高温·高压燃烧气体，该燃烧气体通过燃烧器尾筒(未图示)被引导到气轮机第一段喷嘴。
但是，在燃烧室内筒的壁面附近一引发急剧燃烧，就会产生振动燃烧，过去有因该振动燃烧致使燃烧不稳定，不能稳定运转的问题。另外，在燃烧室内筒的壁面附近一产生燃烧，还有燃烧室内筒过热使寿命缩短的问题。燃烧室内筒寿命一变短，就需要频繁维修和更换，及保养和检修时间。
本发明之目的在于，提供一种不论什么运转时间和运转状况下都能稳定冷却燃气轮机燃烧器壁面，能够稳定运转的燃气轮机燃烧器。
该燃气轮机燃烧器是在燃烧室内筒的内壁面从预混合气体浓度高的喷嘴组后面形成冷却空气层，所以能够抑制在该部分的壁面附近的燃烧。因此，可以抑制振动燃烧，并保护燃烧室内筒不遭受高温燃烧气体。也可以利用冷却用蒸气取代从压缩机送来的冷却空气，在燃烧室内筒的内壁面形成冷却蒸气层(以下相同)。蒸气的冷却效率比空气还高，所以更能抑制在燃烧室内筒的内壁面的燃烧。因此，和使用空气时比，能够更可靠地抑制振动燃烧。
下一个发明涉及的燃气轮机燃烧器，其特征在于，在和燃烧室内筒之间设置具有一定间隔的间隙来设置燃料喷嘴组，使冷却空气从该间隙向所述燃烧室内筒的下游方向流过，在所述燃烧室内筒的内壁面形成冷却空气层。
该燃气轮机燃烧器从设在燃料喷嘴组和燃烧室内筒之间的一定间隙流过冷却空气，在燃烧室内筒的内壁面形成冷却空气层。冷却空气从该间隙沿着燃烧室内筒的内壁面流过，所以冷却空气的流动能够形成不易剥离且均一的冷却空气层。因此，能够可靠冷却燃烧室内筒，防止在内壁面附近燃烧，可以抑制振动燃烧。另外，所述间隙是整个燃烧室内筒的圆周方向而开口，所以在燃烧室内筒的圆周方向整体上形成均一的冷却空气层。因此，在燃烧室内筒的圆周方向全部区域，都能防止在内壁面附近的燃烧，所以能够更可靠地抑制振动燃烧的发生。
下一个发明涉及的燃气轮机燃烧器，其特征在于，在燃烧室内筒的内壁面具有用于向所述燃烧室内筒的下游方向形成冷却空气层的冷却空气层形成圆环，该冷却空气层形成圆环被设在燃气轮机燃烧器的燃料喷嘴组和所述燃烧室内筒之间，并具有一定间隙。
该燃气轮机燃烧器把冷却空气层形成圆环设置在燃烧室内筒和燃料喷嘴组之间，即使燃料喷嘴组因热膨胀产生变形时，也能维持用于形成冷却空气层的一定间隙。因此，能够稳定运转，也提高了燃烧器的可靠性。冷却空气层形成圆环通过燃料喷嘴组的保护，不遭受高温燃烧气体，所以冷却空气层形成圆环不会有热变形。因此，形成于冷却空气层形成圆环和燃烧室内筒之间的间隙经常被保持一定间隔，所以即使运转时燃料喷嘴组产生变形，也能形成均一的冷却空气层。由此，不论燃气轮机在什么运转时间和运转状况下，都能稳定冷却燃烧室内筒，抑制振动燃烧。
下一个发明涉及的燃气轮机燃烧器，其特征在于，上述燃气轮机燃烧器在上述冷却空气层形成圆环的上游侧还具有储蓄冷却空气的歧管部。
该燃气轮机燃烧器在冷却空气层形成圆环的上游侧具有歧管，通过在该歧管储蓄冷却空气，来消除冷却空气的脉动，向燃烧室内筒供给稳定的冷却空气。因此，可以抑制以冷却空气的脉动为起因的燃烧室内的压力变化和在燃烧室内筒的壁面附近的临时燃烧，所以能够可靠抑制振动燃烧。
下一个发明涉及的燃气轮机燃烧器，其特征在于，上述燃气轮机燃烧器在上述冷却空气层形成圆环和上述燃料喷嘴组之间还设有一定间隔。
该燃气轮机燃烧器在上述冷却空气层形成圆环和上述燃料喷嘴组之间设有一定间隔，所以即使燃料喷嘴组出现变形，该间隔会形成热膨胀余量，可以吸收该热变形。不论燃料喷嘴组有无热变形，都能从冷却空气层形成圆环供给稳定的冷却空气，所以不论燃气轮机在什么运转时间和运转状况下，都能形成稳定的冷却空气层。另外，因设有上述间隔，所以向燃烧室内筒安装燃料喷嘴组时的操作很容易。并且，利用从该一定间隔流出的冷却空气来冷却燃料喷嘴组，所以能够抑制该燃料喷嘴组的热变形。
下一个发明涉及的燃气轮机燃烧器，其特征在于，上述燃气轮机燃烧器在圆周方向上以不同间隔向上述间隙设置多个阻塞部件。
下一个发明涉及的燃气轮机燃烧器，其特征在于，上述燃气轮机燃烧器把阻塞部件设置在上述间隙的一处。产生于燃烧室内筒的壁面附近的燃烧是振动燃烧的原因，但形成于燃烧室内筒内部的振动场一定存在有偶数个压力的腹部，形成振动场的模式。
该燃气轮机燃烧器通过允许在阻塞部件的后面燃烧，在燃烧室内筒的圆周方向上以不同间隔形成燃烧部位，使压力的腹部呈不规则形式，来抑制振动燃烧的产生。另外，在垂直于燃烧器的轴方向的截面内，如果压力腹部是1个，就不能形成振动场的模式，难以产生振动燃烧。因此，阻塞部件也可以设在一处，燃烧部位也可以是一处。该燃气轮机燃烧器通过阻塞部件减小了冷却空气通过的面积，所以即使不能充分确保用于形成冷却空气层的冷却空气量时，也能抑制振动燃烧。
图2是表示实施方式1的变形例涉及的燃气轮机燃烧器的说明图。
图3是表示燃气轮机运转时的燃烧喷嘴组的状态说明图。
图4是表示本发明的实施方式2涉及的燃气轮机燃烧器的轴方向截面图。
图5是表示实施方式3涉及的燃气轮机燃烧器的轴方向截面图。
图6是表示实施方式4涉及的燃气轮机燃烧器一实例的轴方向截面图。
图7是图6所示燃气轮机燃烧器的正面图。
图8是表示燃气轮机燃烧器产生振动燃烧时的振动场的模式概念图。
图9是表示实施方式4涉及的燃气轮机燃烧器的另一实例的正面图。
图10是表示实施方式5涉及的燃气轮机燃烧器的轴方向截面图。
图11是表示实施方式5涉及的燃气轮机燃烧器使用的垫块的一实例的说明图。
图12是表示实施方式6涉及的燃气轮机燃烧器的轴方向截面图。
图13是表示此前一直使用的燃气轮机预混合燃烧器的轴方向截面图。
最佳实施方式以下，参照附图对本发明做详细说明。但，并不是用该实施方式来限定本发明。下述实施方式中的构成要素包含有本行业人员容易想像得到的要素。在下面的实施方式中，是以预混合燃烧方式的燃气轮机燃烧器为例进行说明，但能够适用本发明的燃气轮机燃烧器并不受此限定。(实施方式1)第1图是表示本发明的实施方式1涉及的燃气轮机燃烧器的轴方向截面图。该燃气轮机燃烧器的特征在于，在燃气轮机燃烧器的内壁面设有形成从燃料喷嘴组向燃烧器的轴方向的冷却空气层的装置。内部具有预混合火焰形成喷嘴500及引导锥筒600的燃料喷嘴组20被插入燃烧室内筒10。从预混合火焰形成喷嘴500喷射的预混合气体通过从引导锥筒600形成的扩散火焰，点火并燃烧。
在燃烧室内筒10的内壁面向圆周方向设置有多个垫块30。作为在燃料喷嘴组20和燃烧室内筒10之间形成冷却空气层的装置，使燃料喷嘴组20和燃烧室内筒10的内壁面之间形成一定间隙50。在燃烧室内筒10上设有用于向间隙50输送冷却空气的冷却空气供给孔40。从该冷却空气供给孔40送进来的冷却空气从间隙50流出，在燃烧室内筒10的内壁面形成冷却空气层。该冷却空气层在高温燃烧气体和燃烧室内筒10之间形成温度边界层，保护燃烧室内筒10不遭受高温燃烧气体。
根据实施方式1涉及的燃气轮机燃烧器，在燃烧室内筒10的内壁面形成有冷却空气层，所以能够保护燃烧室内筒10的内壁面不遭受高温燃烧气体。这样，就可以防止燃烧室内筒10的升温，延长燃烧室内筒10的寿命。另外，通过形成于燃烧室内筒10的内壁面的该冷却空气层，使该内壁面附近不易发生急剧燃烧，其结果也可以抑制振动燃烧。(变形例)第2图(a)是表示实施方式1的变形例涉及的燃气轮机燃烧器的轴方向截面图。第2图(b)是第2图(a)的A-A向视图。第2图(b)省略了下半部分。该燃气轮机燃烧器的特征在于，在燃料喷嘴组20的外缘设有冷却空气供给孔20a。如第2图(b)所示，在燃料喷嘴组20的外缘附近，向圆周方向设置冷却空气供给孔20a，冷却空气从该冷却空气供给孔20a和上述间隙50流过，在燃烧室内筒10的内壁面形成冷却空气层。
第3图是表示燃气轮机运转时的燃烧喷嘴组的状态说明图。现在，由于高温燃烧气体，燃料喷嘴组20向燃烧室内筒10的内壁面侧一有热膨胀，上述热膨胀在设有垫块30的部位受到约束，使燃料喷嘴组20变形成花形状(第3图(a))。其结果，如第3图(a)所示，不具有冷却空气供给孔20a的燃气轮机燃烧器的间隙50的间隔有可能变得不均一，所以导致形成于燃烧室内筒10的内壁面的冷却空气层也不均一。
但是，如第3图(b)所示，该变形例涉及的燃气轮机燃烧器，因燃料喷嘴组20的热变形，间隙50被阻塞的部分也能从冷却空气供给孔20a供给冷却空气，所以在燃烧室内筒10的内壁面能形成冷却空气层。这样，尽管燃料喷嘴组20有热膨胀，在燃烧室内筒10的内壁面也能形成冷却空气层，所以能够经常保护该燃烧室内筒10不遭受高温燃烧气体，而且也能抑制振动燃烧。(实施方式2)实施方式1涉及的燃气轮机燃烧器，当燃料喷嘴组因运转过程中的某种原因向其径方向移动时，由燃气轮机燃烧器内壁面和该燃料喷嘴组形成的间隙大小就变得不均一。其结果，致使形成于燃气轮机燃烧器内壁面的冷却空气层的厚度也不均一，有可能使得该内壁面的冷却不充分。
另外，喷嘴组一有热膨胀，有垫块的部分阻碍向径方向的变形，所以有垫块和没有垫块的部分的变形方式不同，从正面看时，喷嘴组的形状就成了花形状(第3图(a))。一变形成这种形状，由燃气轮机燃烧器内壁面和燃料喷嘴组形成的间隙间隔就变得不均一，致使形成于燃气轮机燃烧器内壁面的冷却空气层形成得不均一，其结果，有可能使得该燃烧室内筒的冷却不充分。
实施方式2涉及的燃气轮机燃烧器就是为了解决这些问题的，其特征在于，作为形成冷却空气层的装置，和燃气轮机燃烧器的内壁面保持一定间隔地设置冷却空气层形成圆环。第4图是表示本发明的实施方式2涉及的燃气轮机燃烧器的轴方向截面图。在燃烧室内筒11的内壁面，通过垫块31和该内壁保持一定间隔地设置圆环100。该圆环100，例如可以通过焊接安装在燃烧室内筒11的内壁面上。另外，如果圆环100的强度充分，也可以不设置垫块31。
如第4图(b)所示，也可以使燃料喷嘴组21的外缘部21a垂直接触垂直于燃烧室内筒11的壁面的圆环100的侧面100a。这样，即使因热膨胀使燃料喷嘴组21a接触圆环100，弯曲力矩也基本不会作用到圆环100的侧面100a上，所以不会破坏由圆环100和燃烧室内筒11的内壁面形成的间隙51。如果采用这种构造，即使圆环100自身强度或者圆环100的安装部强度不特别强，不设置垫块31也能确保该间隙51。
在安装有燃烧室内筒11的圆环100的部分设置冷却空气供给孔41，在燃气轮机运转时从此处向圆环100提供冷却空气。冷却用空气从由圆环100和燃烧室内筒11的内壁面形成的间隙51流出，在燃烧室内筒11的内壁面形成冷却空气层。该冷却空气层在高温燃烧气体和燃烧室内筒11之间形成温度边界层，所以能保护燃烧室内筒11不遭受高温燃烧气体。燃料喷嘴组21被插入在燃烧室内筒11上，此时的燃料喷嘴组21在圆环100的内侧保持一定间隔地配置。由于该一定间隔，把燃料喷嘴组21装配到燃烧室内筒11时很容易作业。另外，通过该一定间隔可以允许燃料喷嘴组21有热变形。利用从该一定间隔流出的冷却空气来冷却燃料喷嘴组21，所以能够抑制该燃料喷嘴组21的热变形。
燃气轮机运转时，燃料喷嘴组21的温度因高温燃烧气体而上升时，燃料喷嘴组21在径方向出现热膨胀，有时会接触圆环100。实施方式2涉及的燃气轮机燃烧器，即使因热膨胀使燃料喷嘴组21接触圆环100，圆环100也不会变形，所以上述间隙51能够保持一定间隔。因此，即使在燃气轮机运转时燃料喷嘴组21发生变形，也能使冷却空气均等地流到燃烧室内筒11的内壁，所以能够可靠形成冷却空气层。另外，因为燃烧气体首先接触燃料喷嘴组21，而不直接接触圆环100，所以圆环100的温度不会上升到热变形的程度。因此，圆环100在燃气轮机运转时不会有热变形，能够将由圆环100和燃烧室内筒11内壁形成的间隙51的间隔保持一定。
根据实施方式2涉及的燃气轮机燃烧器，即使燃料喷嘴组21因热膨胀发生变形，在燃烧室内筒11的内壁也能可靠形成冷却空气层。所以，不论燃气轮机在什么运转时间和运转状况下，都能可靠冷却燃烧室内筒11，而且能够可靠抑制振动燃烧，因此可以做到稳定运转。(实施方式3)第5图是表示实施方式3涉及的燃气轮机燃烧器的轴方向截面图。该燃气轮机燃烧器的特征在于，安装在燃气轮机燃烧器内壁面上的冷却空气层形成圆环具有歧管。在燃烧室内筒12的内壁面安装有圆环101，通过设置在该内壁面和圆环101之间的垫块32形成间隙52。冷却空气从该间隙52向燃烧室内筒12侧流过，就在燃烧室内筒12的内壁面形成冷却空气层。
在圆环101上设有歧管200，把从设在燃烧室内筒12上的冷却空气供给孔42提供的冷却空气引导到此处。该冷却空气储蓄在歧管200内之后，再向燃烧室内筒12侧流出，所以能够向圆周方向均匀供给冷却空气。因此，在燃烧室内筒12的内壁面形成稳定的冷却空气层，所以能可靠保护燃烧室内筒12不遭受高温燃烧气体，而且也能稳定抑制振动燃烧。(实施方式4)第6图是表示实施方式4涉及的燃气轮机燃烧器一实例的轴方向截面图。第7图是第6图所示燃气轮机燃烧器的正面图(省略了预混合喷嘴等)。该燃气轮机燃烧器之特征在于，把由燃烧室内筒和形成冷却空气层的圆环所形成的供给冷却空气的间隙，用阻塞部件阻塞，只允许在该阻塞部件的下游侧燃烧，破坏了对称性，形成压力腹部，抑制振动燃烧。
第8图是表示燃气轮机燃烧器产生振动燃烧时的振动场的模式概念图。图中+表示正压腹部，-表示负压腹部。在燃烧室内筒15的内壁面附近，一产生急剧的燃烧就产生急剧的压力变化，结果，按第8图(a)～(d)所示的任一模式，交替产生正压腹部和负压腹部，并发生振动燃烧。这种情况时，该压力腹部一定是对称产生。所以，如果使燃烧发生在燃烧室内筒15的内壁面附近，破坏该对称性时，压力腹部就不规则地发生在燃烧室内筒15的圆周方向，因破坏了对称性，结果不易产生振动燃烧。
如第6图及第7图所示，形成冷却空气层的圆环102和燃烧室内筒15的内壁面保持一定间隔地被插入到燃烧室内筒15的内部，形成间隙55。在燃烧室内筒15上设有冷却空气供给孔45，冷却空气从该孔被供给圆环102。如第7图所示，在间隙55以圆周方向上的不同间隔设有3个阻塞部件，防止冷却空气通过该部分。
在使用n个阻塞部件35时，相邻阻塞部件35间的间隔也是n个。此时，只要有1个间隔和其他间隔不同，压力腹部在燃烧室内筒15的圆周方向上就会不规则地产生，所以能够破坏压力腹部的对称性。阻塞部件35的个数太多时，在阻塞部件35邻接的部分同时产生燃烧，压力腹部有时会对称地形成。因此，阻塞部件的个数至多也在15个左右，从给阻塞部件35间设置适当间隔和容易制作的观点看，优选5～9个。
阻塞部件35的下游侧不流过冷却空气，所以预混合气体在阻塞部件35的下游侧的燃烧室内筒15的内壁面附近燃烧。但是，在燃烧室内筒15的内壁面附近产生燃烧的只是阻塞部件35的下游侧，而且燃烧部位在圆周方向上的间隔是不同的。因此，压力腹部在燃烧室内筒15的圆周方向上是不规则地产生的，所以能破坏压力腹部的对称性。其结果，因不能形成第8图(a)～(d)所示的振动场的模式，所以很难产生振动燃烧。另外，上述实例中的阻塞部件35是3个，也可以如第9图所示，将阻塞部件35的个数作成1个。振动场的模式是通过压力腹部存在偶数个时形成的，所以压力腹部只1个时不能形成振动场的模式，因此能够抑制振动燃烧。
该燃气轮机燃烧器和不设阻塞部件35时比，间隙55的面积变小，所以通过间隙55的冷却空气量和不设阻塞部件35时比能够减少。因此，例如，为形成冷却空气层而能够使用的冷却空气量少，因而即使在跨越燃烧室内筒15的内周整体难以形成冷却空气层时，也能抑制振动燃烧。(实施方式5)第10图是表示本发明的实施方式5涉及的燃气轮机燃烧器的轴方向截面图。该燃气轮机燃烧器的特征在于，燃料喷嘴组端部的外周部作成弹簧结构，使该外周部具有对燃料喷嘴组和燃烧室内筒的定位功能以及吸收燃料喷嘴组的热变形的功能，同时在该外周设置多个冷却空气供给孔，在燃气轮机燃烧室内筒的内壁面形成冷却空气层。
燃料喷嘴组23被插入燃烧室内筒13，并和燃烧室内筒13的内壁面保持一定间隙53。如第10图(b)所示，在燃料喷嘴组23的外缘部向其圆周方向设有多个冷却空气供给口23a。如第2图(b)所示的燃料喷嘴组20那样，也可以向燃料喷嘴组23的外缘部开贯通孔，形成该冷却空气供给口23a。但是，即使在燃料喷嘴组23在燃烧室内筒13的内壁方向膨胀时，也能可靠形成冷却空气层，最好把外缘侧形成第10图(b)所示的开口形状。
如第10图(a)所示，在燃料喷嘴组23安装有环状垫块80。环状垫块80可以通过焊接或铆接等安装在燃料喷嘴组23上，也可以是和燃料喷嘴组23一体成形的。环状垫块80的端部80a接触燃烧室内筒13内壁面，弯曲部80b发生弯曲，从而将燃料喷嘴组23保持在燃烧室内筒13的中心部。另外，如第10图(a)所示，环状垫块80具有弯曲部80b，所以即使燃料喷嘴组23因高温燃烧气体而向燃烧室内筒13的内壁侧发生热膨胀时，相伴随地环状垫块80的弯曲部80b发生弯曲，所以能够吸收该热膨胀。通过此时环状垫块80的弯曲部80b发生弯曲而产生的朝向燃烧室内筒13的中心方向的力，可以将燃料喷嘴组23的位置保持在燃烧室内筒13的中心部。
因垫块80的形状是环状，所以弯曲部80b发生弯曲时，把环状垫块80向圆周方向压缩的力起作用。为了缓和该力，使环状垫块80更平滑地弯曲，如第11图(a)及(b)所示，也可以通过在环状垫块80上设置切口80c等，作成沿圆周方向分割环状垫块80的结构。这样，在环状垫块80的弯曲部80b发生弯曲时产生的将环状垫块80向圆周方向压缩的力，通过将切口80c变狭小而被吸收。其结果，能够更平滑地吸收燃料喷嘴组23的热膨胀，容易将燃料喷嘴组23保持在燃烧室内筒13的中心部。
如第10图(a)所示，在燃烧室内筒13的主体部设有供给冷却空气的冷却空气供给孔43。另外，也可以在环状垫块80的弯曲部80b设置冷却空气供给孔，从此处供给冷却空气，还可以与设于燃烧室内筒13的冷却空气供给孔43联合使用供给冷却空气。从冷却空气供给孔43供给的冷却空气被引导到由环状垫块80和燃料喷嘴组23和燃烧室内筒13的内壁面围成的空间。冷却空气从间隙53和设在燃料喷嘴组23外缘的冷却空气供给孔23a被供给到燃烧室内筒13侧，在燃烧室内筒13的内壁面形成冷却空气层。
该燃气轮机燃烧器在燃气轮机运转时，即使燃料喷嘴组23因高温燃烧气体而热膨胀时，通过环状垫块80的弯曲部80b发生弯曲，可以将燃料喷嘴组23的位置保持在燃烧室内筒13的中心部。随着燃料喷嘴组23的热膨胀，在间隙53跨越圆周方向被保持一定间隔的同时而减小，所以形成于燃烧室内筒13的内壁面的冷却空气层不会中断。
另外，即使燃料喷嘴组23发生热膨胀，其外缘部接触燃烧室内筒13的内壁面时，从设在该外缘的冷却空气供给口23a可以经常供给冷却空气，所以能经常在燃烧室内筒13的内壁面形成冷却空气层。通过该冷却空气层，燃烧室内筒的内壁面能经常得到保护，不会遭受高温燃烧气体，而且，在该壁面附近不易产生急剧燃烧，所以也能够抑制振动燃烧。(实施方式6)第12图是表示实施方式6涉及的燃气轮机燃烧器的轴方向截面图。该燃气轮机燃烧器之特征在于，在燃烧室内筒的主体部设有倾斜贯通该胴部的冷却空气供给孔，通过从该冷却空气供给孔流过冷却空气，从燃料喷嘴组的后面向燃气轮机燃烧器的轴方向下游，在燃气轮机燃烧器14的内壁面形成冷却空气层。
冷却空气供给孔44的中心轴X和燃烧室内筒14的轴Y所成的角度α一变大，在燃烧室内筒14的内壁面就发生冷却空气流的滞流点，有时会使燃烧室内筒14不能充分冷却。因此，只要在可以加工的范围内，该角α最好要尽可能地小。另外，如第12图(b)所示，为不使冷却空气流剥离，也可以向冷却空气孔44的出口下游侧设置斜切孔44a。
该燃气轮机燃烧器的冷却空气供给孔44开在比燃料喷嘴组24的后端部处于下游侧的燃烧室内筒14的内壁面侧。因此，即使燃料喷嘴组24因高温燃烧气体向燃烧室内筒14的内壁面侧膨胀而阻塞了间隙54时，通过从冷却空气供给孔44供给的冷却空气也能在燃烧室内筒14的内壁面形成冷却空气层。所以，不论燃料喷嘴组24有无变形，都能保护燃烧室内筒14的内壁面不遭受高温燃烧气体，能够延长燃气轮机燃烧器14的寿命。而且，该冷却空气层经常形成于燃气轮机燃烧器14的内壁面，所以在该内壁面附近不易产生急剧燃烧，结果，能够抑制振动燃烧，做到稳定运转。
如上所述，本发明涉及的燃气轮机燃烧器是在燃烧室内筒的内壁面从喷嘴组后面形成冷却空气层，所以能够抑制在预混合气体浓度高的喷嘴组后面的壁面附近的燃烧。这样，就能抑制振动燃烧，保护燃烧室内筒不遭受高温燃烧气体。
下一发明涉及的燃气轮机燃烧器，从设于燃料喷嘴组和燃烧室内筒之间的一定间隙流过冷却空气，在燃烧室内筒的内壁面形成冷却空气层。冷却空气从该间隙沿着燃烧室内筒的内壁面流过，所以冷却空气的流动不易剥离。因此，能够形成均一的冷却空气层，可靠冷却燃烧室内筒，防止在内壁面附近的燃烧，抑制振动燃烧。另外，一定间隙是跨越燃烧室内筒的圆周方向开口的，所以在燃烧室内筒的圆周方向全部区域，能够防止内壁面附近的燃烧，更可靠地抑制振动燃烧的发生。
下一发明涉及的燃气轮机燃烧器，把冷却空气层形成圆环设在燃烧室内筒和燃料喷嘴组之间，即使燃料喷嘴组因热膨胀产生变形时，也能维持流过形成冷却空气层的冷却空气的一定间隙，做到稳定运转。另外，冷却空气层形成圆环通过燃料喷嘴组的保护，不会遭受高温燃烧气体，所以能形成均一的冷却空气层。其结果，不论燃气轮机在什么运转时间和运转状况下，都能抑制振动燃烧，并冷却燃烧室内筒，做到稳定运转。
下一发明涉及的燃气轮机燃烧器，在冷却空气层形成圆环的上游侧具有歧管，所以能消除冷却空气的脉动，向燃烧室内筒供给稳定的冷却空气。其结果，能够抑制以冷却空气的脉动为起因的燃烧室内筒的压力变化和在燃烧室内筒的壁面附近的燃烧，可靠抑制振动燃烧。而且，也能稳定冷却燃烧室内筒，延长燃烧器的寿命。
下一发明涉及的燃气轮机燃烧器，在冷却空气层形成圆环和燃料喷嘴组之间设有一定间隔，所以燃料喷嘴组出现热变形时，该间隔会形成热膨胀余量，可以吸收该热变形。其结果，不论燃气轮机在什么运转时间和运转状况下，都能形成稳定的冷却空气层，抑制振动燃烧。并且，通过上述间隔，使将燃料喷嘴组装配到燃烧室内筒时的作业变得容易进行。
下一发明涉及的燃气轮机燃烧器，对上述燃气轮机燃烧器进步又在圆周方向上以不同间隔向上述间隙设置多个阻塞部件，在阻塞部件的后面允许燃烧，在燃烧室内筒的圆周方向上形成不规则的压力腹部，从而抑制振动燃烧的发生。
下一发明涉及的燃气轮机燃烧器，对上述燃气轮机燃烧器进一步将阻塞部件设在上述间隙的一处，使压力腹部只形成于燃烧室内筒的一处，破坏了压力腹部的对称性，从而抑制振动燃烧。因此，通过阻塞部件减小冷却空气通过的面积，即使不能充分确保用于形成冷却空气层的冷却空气量时，也能抑制振动燃烧。发明效果综上所述，本发明涉及的燃气轮机燃烧器对燃气轮机的运转是有用的，不论燃气轮机在什么运转时间和运转状况下，都能稳定冷却燃气轮机燃烧器的壁面，适合于稳定运转燃气轮机。
权利要求
1.一种燃气轮机燃烧器，其特征在于，在燃烧室内筒的内壁面设有形成从燃气轮机燃烧器的燃料喷嘴组后面向所述燃烧室内筒的下游方向的冷却空气层的装置。
2.一种燃气轮机燃烧器，其特征在于，在和燃烧室内筒之间设置具有一定间隔的间隙来设置燃料喷嘴组，使冷却空气从该间隙向所述燃烧室内筒的下游方向流过，从而在所述燃烧室内筒的内壁面形成冷却空气层。
3.一种燃气轮机燃烧器，其特征在于，在燃烧室内筒的内壁面具有用于向所述燃烧室内筒的下游方向形成冷却空气层的冷却空气层形成圆环，该冷却空气层形成圆环被设在燃气轮机燃烧器的燃料喷嘴组和所述燃烧室内筒之间，并具有一定间隙。
4.根据权利要求3所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于，在上述冷却空气层形成圆环的上游侧还具有储蓄冷却空气的歧管部。
5.根据权利要求3或4所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于，在上述冷却空气层形成圆环和上述燃料喷嘴组之间还设有一定间隔。
6.根据权利要求2～4任一项所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于，在圆周方向上以不同间隔向上述间隙内设置多个阻塞部件。
7.根据权利要求5所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于，在圆周方向上以不同间隔向上述间隙内设置多个阻塞部件。
8.根据权利要求2～4任一项所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于，将阻塞部件设置在上述间隙的一处。
9.根据权利要求5所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于，将阻塞部件设置在上述间隙的一处。
全文摘要
在燃烧室内筒(11)上安装有形成冷却空气层的圆环(100)，从冷却空气供给孔(41)供给从压缩器送来的冷却空气。在燃气轮机运转时，冷却用空气从由圆环(100)和燃烧室内筒(11)的内壁面形成的间隙(51)流出，在燃烧室内筒(11)的内壁面形成冷却空气层。
文档编号F23R3/16GK1463345SQ02801727
公开日2003年12月24日 申请日期2002年6月25日 优先权日2001年6月27日
发明者万代重实, 田中克则, 片冈正人, 斋藤圭司郎, 秋月涉 申请人:三菱重工业株式会社