专利名称：燃气轮机燃烧器及燃气轮机的制作方法
技术领域：
本发明涉及向压缩气体供给燃料而混合并使该混合气体燃烧而得到燃烧气体的燃气轮机燃烧器、以及利用来自该燃气轮机燃烧器的燃烧气体来驱动叶轮而获得旋转动力的燃气轮机。
背景技术：
燃气轮机例如由压缩机、燃烧器和叶轮构成。此外，从空气取入口取入的空气通过由压缩机压缩而变为高温 高压的压缩空气，在燃烧器中，通过对该压缩空气供给燃料而使之燃烧，得到高温·高压的燃烧气体，利用该燃烧气体来驱动叶轮，并驱动与该叶轮连结的发电机。此种燃气轮机的燃烧器中，为了防止返火和防止壁面烧损等，从位于预混合喷嘴的前端部的附近的燃烧筒的外壁取入外部空气，将所取入的外部空气作为薄膜空气，沿着燃烧筒的内壁面流动。但是，由于该薄膜空气在燃烧器内的燃烧气体的温度低的燃气轮机的部分负荷运转区域中，会对该燃烧气体产生骤冷，因此燃料气体(例如甲烷)燃烧，从一氧化碳(CO)化学反应为二氧化碳(CO2)的时刻就会推迟，从而有可能大量地产生该一氧化碳或未燃烃(UHC)。作为解决此种问题的方法，例如有下述专利文献1中记载的方法。该专利文献1 中记载的燃气轮机的燃烧器中，在燃烧器后方的内筒壁中以同心状安装有形成圆锥台形的环状的节流构件。所以，薄膜空气因节流构件而朝向中心部流动，与高温的燃烧气体混合， 从而可以促进燃烧反应，抑制一氧化碳或未燃烃的产生。[专利文献]专利文献1 日本特开平05-149543号公报在上述的以往的燃气轮机的燃烧器中，在燃烧气体的温度低的燃气轮机的部分负荷运转区域中，通过利用节流构件将薄膜空气与高温的燃烧气体混合而促进燃烧反应，可以抑制一氧化碳或未燃烃的产生。但是，在燃烧气体的温度高的燃气轮机的额定负荷运转区域中，因节流构件而产生的涡流会过度促进燃烧反应，并且因涡流自身的不稳定性而有可能发生不稳定燃烧。
发明内容
本发明是解决上述的问题的发明，其目的在于，提供一种能够抑制一氧化碳等的产生并能够抑制不稳定燃烧的发生的燃气轮机燃烧器及燃气轮机。用于达成上述的目的的本发明的燃气轮机燃烧器具备使高压空气和燃料在内部燃烧而产生燃烧气体的燃烧筒、向该燃烧筒中供给燃烧用高压空气的燃烧用高压空气供给机构、对所述燃烧筒的高温空气供给燃料的燃料供给机构、向所述燃烧筒中沿着内壁面供给冷却用空气的冷却用空气供给机构、在所述燃烧筒的燃烧气体的流动方向的下游部内壁面沿着周向设置的节流构件，所述燃气轮机燃烧器的特征在于，所述节流构件被设于除了不会扰乱冷却用空气的流动的贯穿部以外的周向的规定的区域。在本发明的燃气轮机燃烧器中，其特征在于，所述节流构件被夹隔着所述贯穿部在周向分割成多个地设置。在本发明的燃气轮机燃烧器中，其特征在于，所述节流构件在所述燃烧筒的内壁面中设于相对于周向不对称的位置。在本发明的燃气轮机燃烧器中，其特征在于，所述节流构件具有向所述燃烧筒的中心部侧突出的角部。在本发明的燃气轮机燃烧器中，其特征在于，所述节流构件在燃烧气体的流动方向设有多个。另外，本发明的燃气轮机是通过对用压缩机压缩了的压缩空气在燃烧器中供给燃料而燃烧、并将所产生的燃烧气体向叶轮供给而获得旋转动力的燃气轮机，其特征在于，所述燃烧器具有燃烧筒、向该燃烧筒中供给燃烧用高压空气的燃烧用高压空气供给机构、对所述燃烧筒的高温空气供给燃料的燃料供给机构、向所述燃烧筒中沿着内壁面供给冷却用空气的冷却用空气供给机构、和在所述燃烧筒的燃烧气体的流动方向的下游部内壁面沿着周向设置的节流构件，所述节流构件设于除了不会扰乱冷却用空气的流动的贯穿部以外的周向的规定的区域。根据本发明的燃气轮机燃烧器，设有向燃烧筒中供给燃烧用高压空气的燃烧用高压空气供给机构、对燃烧筒的高温空气供给燃料的燃料供给机构、向燃烧筒中沿着内壁面供给冷却用空气的冷却用空气供给机构、在燃烧筒的燃烧气体的流动方向的下游部内壁面沿着周向设置的节流构件，将该节流构件设于除了不会扰乱冷却用空气的流动的贯穿部以外的周向的规定的区域。所以，在燃烧筒内，在设有节流构件的区域中，通过将冷却用空气利用该节流构件以朝向中心部流动的方式扰乱其流动，另外同时从节流构件下流流入的冷却用空气也借助由节流构件的产生的紊乱，与高温的燃烧气体混合而促进燃烧反应，就可以抑制一氧化碳或未燃烃的产生。另一方面，在设有贯穿部的区域，由于冷却用空气的流动未被扰乱地沿着内壁面流动，因此可以防止未燃预混合气的异常燃烧，并且可以利用贯穿部的存在来避免涡流的不稳定性。其结果是，可以抑制不稳定燃烧的发生。根据本发明的燃气轮机燃烧器，由于将节流构件夹隔着贯穿部在周向上分割多个地设置，因此不会产生贯穿部中的燃烧的过度促进，从而可以抑制不稳定燃烧的发生。根据本发明的燃气轮机燃烧器，由于将节流构件在燃烧筒的内壁面中设于相对于周向不对称的位置，因此火焰形状在周向上就会不平衡，燃烧筒内的周向的温度分布发生变化，可以降低产生轴向的不稳定振动的激振力。根据本发明的燃气轮机燃烧器，由于在节流构件中设有向燃烧筒的中心部侧突出的角部，因此冷却用空气就会在节流构件的角部产生涡流，从而可以促进燃烧气体与冷却用空气的混合。根据本发明的燃气轮机燃烧器，由于将节流构件在燃烧气体的流动方向设置多个，因此可以分散节流构件中的发热，并且可以抑制一氧化碳或未燃烃的产生。另外，根据本发明的燃气轮机，以压缩机、燃烧器和叶轮构成，作为燃烧器，设置向燃烧筒中供给燃烧用高压空气的燃烧用高压空气供给机构、对燃烧筒的高温空气供给燃料的燃料供给机构、向燃烧筒中沿着内壁面供给冷却用空气的冷却用空气供给机构、和在燃烧筒的燃烧气体的流动方向的下游部内壁面沿着周向设置的节流构件，将该节流构件设于除了不会扰乱冷却用空气的流动的贯穿部以外的周向的规定的区域。所以，在燃烧筒内，在设有节流构件的区域，将冷却用空气利用节流构件以朝向中心部流动的方式扰乱其流动， 并且对于在节流下游流入的冷却用空气也可以期待由扰乱带来的混合促进效果，因此可以与高温的燃烧气体混合而促进燃烧反应，从而可以抑制一氧化碳或未燃烃的产生，另一方面，在设有贯穿部的区域，因冷却用空气的流动未被扰乱地沿着内壁面流动，而可以防止未燃预混合气的异常燃烧，并且可以利用贯穿部的存在来避免涡流的不稳定性，其结果是，可以抑制不稳定燃烧的发生。
图1是表示本发明的实施例1的燃气轮机燃烧器的尾筒的内部的简图。图2是图1的II-II剖视图。图3是图2的III-III剖视图。图4是表示实施例1的燃气轮机燃烧器的轴向位置的发热率的曲线图。图5是表示实施例1的燃气轮机的简图。图6是表示本发明的实施例2的燃气轮机燃烧器的剖面的简图。图7是表示本发明的实施例3的燃气轮机燃烧器的剖面的简图。图8是表示本发明的实施例4的燃气轮机燃烧器的尾筒的内部的简图。图9是图8的IX-IX剖视图。
具体实施例方式下面，参照附图，对本发明的燃气轮机燃烧器及燃气轮机的优选的实施例进行详细说明。需要说明的是，本发明并不受该实施例限定。[实施例1]图1是表示本发明的实施例1的燃气轮机燃烧器的尾筒的内部的简图，图2是图 1的II-II剖视图，图3是图2的III-III剖视图，图4是表示实施例1的燃气轮机燃烧器的轴向位置的发热率的曲线图，图5是表示实施例1的燃气轮机的简图。如图5所示，实施例1的燃气轮机由压缩机11、燃烧器12和叶轮13构成。该燃气轮机中，连结有未图示的发电机，可以进行发电。压缩机11具有取入空气的空气取入口 21，在压缩机机室22内沿前后方向(后述的转子32的轴向)交替地配设有多个静叶片23和动叶片M，在其外侧设有进气室25。燃烧器12通过对由压缩机11压缩了的压缩空气供给燃料并点火而可以燃烧。叶轮13在叶轮机室沈内沿前后方向(后述的转子32的轴向)交替地配设有多个静叶片27和动叶片 28。在该叶轮机室沈的下游侧，夹隔着排气机室四配设有排气室30，排气室30具有与叶轮13连接的排气扩散器31。另外，转子(叶轮轴)32所在位置贯穿压缩机11、燃烧器12、叶轮13、排气室30的中心部。转子32的压缩机11侧的端部由轴承部33支承为旋转自如，另一方面，排气室30 侧的端部由轴承部34支承为旋转自如。此外，该转子32在压缩机11中被重叠地固定有多个安装着各动叶片M的圆盘，在叶轮13中，被重叠地固定有多个安装着各动叶片观的圆盘，在排气室30侧的端部连结有未图示的发电机的驱动轴。此外，该燃气轮机的压缩机11的压缩机机室22由支腿部35支承，叶轮13的叶轮机室沈由支腿部36支承，排气室30由支腿部37支承。所以，从压缩机11的空气取入口 21取入的空气因穿过多个静叶片23和动叶片M 被压缩而变为高温 高压的压缩空气。在燃烧器12中，对该压缩空气供给规定的燃料而进行燃烧。此后，在该燃烧器12中生成的作为工作流体的高温 高压的燃烧气体穿过构成叶轮13的多个静叶片27和动叶片观，从而驱动转子32旋转，从而驱动与该转子32连结的发电机。另一方面，废气(燃烧气体)的能量由排气室30的排气扩散器31转换为压力而受到减速后向大气放出。在上述的实施例1的燃烧器12中，如图1所示，在燃烧器外筒41的内部隔开规定间隔地支承燃烧器内筒42，在该燃烧器内筒42的前端部连结燃烧器尾筒43而构成燃烧器壳。在燃烧器内筒42内，在其中心部配设导引喷嘴44，并且在燃烧器内筒42的内周面沿着周向包围导引喷嘴44地配设多个主燃料喷嘴(预混合喷嘴)45，在导引喷嘴44的前端部安装有导引锥46。另外，在燃烧器外筒41的内周面沿着周向配设有多个缩顶喷嘴47。详细说明的话，燃烧器外筒41在外筒主体51的基端部密合着外筒盖部52，利用多个紧固螺栓53紧固连结而构成，在该外筒盖部52嵌装着燃烧器内筒42的基端部，在外筒盖部52与燃烧器内筒42之间形成空气通路M。此外，在燃烧器内筒42内，在其中心部配设导引喷嘴44，并且包围该导引喷嘴44地配设多个主燃料喷嘴45，各主燃料喷嘴45的前端部与主燃烧器55连通。另外，在外筒盖部52嵌合有缩顶部56，由多个紧固螺栓57紧固连结，上述的缩顶喷嘴47设于该缩顶部56中。S卩，在缩顶部56的基端部沿着周向形成燃料腔室58，从该燃料腔室58朝向前端侧形成多条燃料通路59，在各燃料通路59的前端部连结有喷射口 60。此外，在导引喷嘴44的燃料口 61连结着未图示的导引燃料管线，在主燃料喷嘴45 的燃料口 62连结着主燃料管线，在缩顶喷嘴47的燃料口 63连结着缩顶燃料管线。另外，在燃烧器内筒42的外周部形成有多个开口部64，这多个开口部64通过从外部取入高压空气，使之作为薄膜空气沿着内周面流动而进行冷却。而且，在实施例1中，利用燃烧器内筒42及燃烧器尾筒43构成本发明的燃烧筒， 利用空气通路M构成燃烧用高压空气供给机构，利用导引喷嘴44、主燃料喷嘴45、缩顶喷嘴47构成本发明的燃料供给机构，利用开口部64构成本发明的冷却用空气供给机构。所以，一旦高温·高压的压缩空气的空气流流入空气通路M，该压缩空气即被与从缩顶喷嘴47喷射出的燃料混合，该燃料混合气流入燃烧器内筒42内。在燃烧器内筒42 内，该燃料混合气与从主燃料喷嘴45喷射出的燃料由主燃烧器55混合，成为预混合气的回旋流而流入燃烧器尾筒43内。另外，燃料混合气与从导引喷嘴44喷射出的燃料混合，由未图示的火种点火而燃烧，成为燃烧气体向燃烧器尾筒43内喷出。此时，因燃烧气体的一部分在燃烧器尾筒43内伴随着火焰向周围扩散地喷出，而由从各主燃料喷嘴45流入燃烧器尾筒43内的预混合气点火而燃烧。即，可以利用由导引喷嘴44喷射出的导引燃料带来的扩散火焰，实施用于进行来自主燃料喷嘴45的稀薄预混合燃料的稳定燃烧的保焰。另外， 高温·高压的压缩空气的空气流被从开口部64取入，沿着燃烧器内筒42及燃烧器尾筒43 的内壁面流动而被冷却，因而由燃烧气体造成的燃烧器内筒42及燃烧器尾筒43的高温化得到抑制。如此构成的实施例1的燃烧器12中，如图1至图3所示，在燃烧器内筒42的燃烧气体的流动方向的下游部内壁面沿着周向设有3个节流构件71、72、73。该节流构件71、72、 73设于除了不会扰乱薄膜空气(冷却用空气)的流动的贯穿部74、75、76以外的周向的规定的区域。具体地加以说明的话，各节流构件71、72、73制成大致相同的形状，截面形成〈字形，基端部通过焊接(或螺栓等)77而固定于燃烧器内筒42的内壁面，而前端部被与燃烧器内筒42的内壁面隔开规定间隔地由支承构件78支承。由此，各节流构件71、72、73以使流过燃烧器内筒42的内壁面的薄膜空气朝向燃烧器内筒42的中心侧的方式形成倾斜了规定角度θ的引导面。另外，各节流构件71、72、73具有向燃烧器内筒42的中心部侧突出的角部 71a、71b、72a、72b、73a、73b。另一方面，贯穿部74、75、76位于各节流构件71、72、73之间，制成大致相同的形状。即，将节流构件71、72、73夹隔着贯穿部74、75、76，也就是说将节流构件71、72、73与贯穿部74、75、76在周向上分割为多个(本实施例中是3个)地沿周向交替地设置。该情况下，节流构件71、72、73在燃烧器内筒42中设在内壁面上相对于周向不对称的位置。但是， 也可以不是使节流构件71、72、73在周向上不对称，而是设于对称位置。所以，在燃烧器内筒42内，在中心部流过燃烧气体，沿着外周部的内壁面流过薄膜空气。此时，在燃烧器内筒42内，在设有节流构件71、72、73的区域，将薄膜空气利用该节流构件71、72、73以朝向中心部侧流动的方式扰乱其流动。另外，同时，将从节流构件71、 72,73的下游流入的冷却用空气也利用节流构件71、72、73扰乱其流动。由此，薄膜空气就与高温的燃烧气体混合而促进燃烧反应，从而可以抑制一氧化碳或未燃烃的产生。另外，在燃烧器内筒42内，在设有节流构件71、72、73的区域，薄膜空气容易与燃烧气体混合。另一方面，在没有节流构件71、72、73而设有贯穿部74、75、76的区域，薄膜空气的流动不受扰乱地沿着内壁面流动。由此，可以防止未燃预混合气的异常燃烧，并且可以利用贯穿部74、75、76的存在来避免涡流的不稳定性，从而可以抑制不稳定燃烧的发生。该情况下，由于各节流构件71、72、73被分割为多个，并且具有角部71a、71b、72a、 72b、73a、73b，因此由节流构件71、72、73扰乱了其流动的薄膜空气对穿过贯穿部74、75、76 的薄膜空气也会造成影响，可以有效地抑制一氧化碳或未燃烃的产生及燃烧气体温度的上升。图4是表示与燃烧器12的从基端部侧到前端部的距离相对的发热率的曲线图。如图4所示，在没有设置节流构件的以往的燃烧器中，如图4中以虚线表示那样，在中间部发热率达到最大。另外，在L的位置设有制成环形状的节流构件的以往的燃烧器中，如图4中以实线所示那样，在紧接着节流构件的位置的后方，发热率过度地变大。另一方面，在实施例1设有节流构件71、72、73的燃烧器12中，如图4中以单点划线所示那样，发热率的最大值变小。另外，节流构件71、72、73在燃烧器内筒42中在内壁面上被相对于周向不对称地设置，火焰形状相对于周向变得不平衡，该部分的火焰面的轴向的长度发生变化。其结果是，节流构件71、72、73所在的区域与贯穿部74、75、76所在的区域的温度分布在周向上发生变化，产生燃烧器轴向的不稳定振动的激振力得到减少。
另外，另一方面，由于火焰相对于周向具有不对称的分布，因此在截面内振动模式下，可以抑制“ + ”和“-，，反转的振动模式的产生。这里，节流构件71、72、73在周向上设于不对称的位置。所谓相对于周向不对称的位置，是指不能引出将燃烧器内筒42的截面均等地分割成偶数个的振动模式的直径线(相位反转的波节)的位置，这里，将节流构件71、72、73设定于在周向上不重叠、相对于燃烧器内筒42的中心并非点对称的位置。即，本实施例中，节流构件71、72、73(贯穿部74、75、76) 在周向上设于相隔120度的位置。如此所述，实施例1的燃气轮机燃烧器中，针对燃烧器内筒42，设置供给燃烧用高压空气的空气通路M、供给燃料的导引喷嘴44、主燃料喷嘴45、缩顶喷嘴47、供给薄膜空气 (冷却用空气)的开口部64，并且在燃烧器内筒42的燃烧气体的流动方向的下游部内壁面沿着周向设置节流构件71、72、73，将该节流构件71、72、73设于除了不会扰乱薄膜空气的流动的贯穿部74、75、76以外的周向的规定的区域。所以，在燃烧器内筒42内，在设有节流构件71、72、73的区域，通过利用该节流构件71、72、73使薄膜空气朝向中心部流动地扰乱其流动，另外，同时将从节流构件71、72、73 的下游流入的冷却用空气也利用节流构件71、72、73扰乱其流动，就可以与高温的燃烧气体混合而促进燃烧反应，抑制一氧化碳或未燃烃的产生。另一方面，在设有贯穿部74、75、 76的区域，由于薄膜空气的流动不受扰乱地沿着内壁面流动，因此可以防止未燃预混合气的异常燃烧，并且可以利用贯穿部74、75、76的存在来避免涡流的不稳定性。其结果是，可以抑制不稳定燃烧的发生。另外，实施例1的燃气轮机燃烧器中，将节流构件71、72、73夹隔着贯穿部74、75、 76在周向上分割为3个地设置。所以，节流构件71、72、73与贯穿部74、75、76的间隔变短， 从而可以防止未燃预混合气的异常燃烧，并且可以利用贯穿部74、75、76的存在来避免涡流的不稳定性。另外，实施例1的燃气轮机燃烧器中，将节流构件71、72、73在燃烧器内筒42的内壁面上设于相对于周向不对称的位置。所以，火焰形状在周向上变得不平衡，燃烧器内筒42 内的温度分布在周向上发生变化，从而可以抑制振动模式的产生，抑制不稳定燃烧的发生。另外，实施例1的燃气轮机燃烧器中，在节流构件71、72、73中设有向燃烧筒的中心部侧突出的角部71a、71b、72a、72b、73a、73b。所以，薄膜空气就会在节流构件71、72、 73的角部71a、71b、7h、7^、73a、7;3b产生涡流，从而可以促进燃烧气体与冷却用空气的混
口 O而且，虽然在实施例1中，将节流构件71、72、73设为相同形状，并且将贯穿部74、 75、76设为相同形状，在周向上以均等间隔配置，然而也可以通过变更节流构件71、72、73 或贯穿部74、75、76的周向的长度、变更节流构件71、72、73向中心部侧的突出量、变更周向的间隔，而进一步设为不对称性。[实施例2]图6是表示本发明的实施例2的燃气轮机燃烧器的剖面的简图。而且，对于具有与前述的实施例中说明过的构件相同的功能的构件使用相同的符号而省略重复的说明。实施例2中，如图6所示，在燃烧器内筒42的燃烧气体的流动方向的下游部内壁面沿着周向设有节流构件81、82，该节流构件81、82设于除了不会扰乱薄膜空气(冷却用空气)的流动的贯穿部83、84之外的周向的规定的区域。S卩，各节流构件81、82的周向的长度不同，具有向燃烧器内筒42的中心部侧突出的角部8la、8lb、82a、82b。另一方面，贯穿部83、84位于各节流构件81、82之间，周向的长度不同。即，节流构件81、82夹隔着贯穿部83、84在周向上分割为多个地设置。该情况下， 节流构件81、82及贯穿部83、84就会在燃烧器内筒42中在内壁面上设于相对于周向不对称的位置。所以，在燃烧器内筒42内，在中心部流过燃烧气体，沿着外周部的内壁面流过薄膜空气。此时，在燃烧器内筒42内，在设有节流构件81、82的区域，利用该节流构件81、82 使薄膜空气以朝向中心部侧流动的方式扰乱其流动。由此，薄膜空气与高温的燃烧气体混合而促进燃烧反应，一氧化碳或未燃烃的产生得到抑制。另外，在燃烧器内筒42内，在设有节流构件81、82的区域，薄膜空气容易与燃烧气体混合。另一方面，在没有节流构件81、82而设有贯穿部83、84的区域，薄膜空气的流动不受扰乱地沿着内壁面流动。由此，可以防止未燃预混合气的异常燃烧，并且可以利用贯穿部 83、84的存在来避免涡流的不稳定性，从而可以抑制不稳定燃烧的发生。此外，节流构件81、82及贯穿部83、84在燃烧器内筒42中被相对于周向不对称地设置在内壁面上，火焰形状在周向上变得不平衡，该部分的火焰面的轴向的长度发生变化。 由此，节流构件81、82所在的区域与贯穿部83、84所在的区域的温度分布在周向上发生变化，产生燃烧器轴向的不稳定振动的激振力得到减少。如此所述，在实施例2的燃气轮机燃烧器中，在燃烧器内筒42的燃烧气体的流动方向的下游部内壁面沿着周向设有2个节流构件81、82，将该节流构件81、82设于除了不会扰乱薄膜空气的流动的贯穿部83、84以外的周向的规定的区域。所以，通过利用节流构件81、82扰乱薄膜空气的流动，就可以与高温的燃烧气体混合而促进燃烧反应，抑制一氧化碳或未燃烃的产生，另一方面，利用贯穿部83、84可以防止未燃预混合气的异常燃烧，并且利用贯穿部83、84的存在可以避免涡流的不稳定性，从而可以抑制不稳定燃烧的发生。[实施例3]图7是表示本发明的实施例3的燃气轮机燃烧器的剖面的简图。而且，对于具有与前述的实施例中说明过的构件相同的功能的构件使用相同的符号而省略重复的说明。实施例3中，如图7所示，在燃烧器内筒42的燃烧气体的流动方向的下游部内壁面沿着周向设有节流构件91 98，该节流构件91 98设于除了不会扰乱薄膜空气(冷却用空气)的流动的贯穿部101 108以外的周向的规定的区域。S卩，各节流构件91 98制成相同形状，贯穿部101 108也制成相同形状，在周向上以均等间隔设置。而且，根据需要，也可以通过变更形状、长度、配置等，而设于相对于周向不对称的位置。所以，在燃烧器内筒42内，在中心部流过燃烧气体，沿着外周部的内壁面流过薄膜空气。此时，在燃烧器内筒42内，在设有节流构件91 98的区域，利用该节流构件91 98以使薄膜空气朝向中心部侧流动的方式扰乱其流动。由此，薄膜空气与高温的燃烧气体混合而促进燃烧反应，一氧化碳或未燃烃的产生得到抑制。另外，在燃烧器内筒42内，在设有节流构件91 98的区域，薄膜空气容易与燃烧气体混合。另一方面，在没有节流构件91 98而设有贯穿部101 108的区域，薄膜空气的流动不受扰乱地沿着内壁面流动。由此，可以防止未燃预混合气的异常燃烧，并且可以利用贯穿部101 108的存在来避免涡流的不稳定性，从而可以抑制不稳定燃烧的发生。如此所述，在实施例3的燃气轮机燃烧器中，在燃烧器内筒42的燃烧气体的流动方向的下游部内壁面沿着周向设置8个节流构件91 98，将该节流构件91 98设于除了不扰乱薄膜空气的流动的贯穿部101 108以外的周向的规定的区域。所以，通过利用节流构件91 98扰乱薄膜空气的流动，就可以与高温的燃烧气体混合而促进燃烧反应，抑制一氧化碳或未燃烃的产生，另一方面，可以利用贯穿部101 108来防止未燃预混合气的异常燃烧，并且可以利用贯穿部101 108的存在来避免涡流的不稳定性。其结果是，可以抑制不稳定燃烧的发生。[实施例4]图8是表示本发明的实施例4的燃气轮机燃烧器的尾筒的内部的简图，图9是图8 的IX-IX剖视图。而且，对于具有与前述的实施例中说明过的构件相同的功能的构件使用相同的符号而省略重复的说明。实施例4中，如图8及图9所示，在燃烧器内筒42的燃烧气体的流动方向的下游部内壁面设有沿着周向的3个节流构件111、112、113，该各节流构件111、112、113设于除了不会扰乱薄膜空气(冷却用空气)的流动的贯穿部114、115、116以外的周向的规定的区域。 即，各节流构件111、112、113的周向的长度大致相同，沿着燃烧气体的流动方向错开地设置，在周向也是错开地设置。该情况下，3个节流构件111、112、113以其一部分在燃烧气体的流动方向上重叠的方式配置。另一方面，贯穿部114、115、116在各节流构件 111、112、113的周向上错开，在燃烧气体的流动方向上位于相同位置，周向的长度大致相同。该情况下，节流构件111、112、113及贯穿部114、115、116在燃烧器内筒42中被设在内壁面上相对于周向不对称的位置。所以，在燃烧器内筒42内，在中心部流过燃烧气体，沿着外周部的内壁面流过薄膜空气。此时，在燃烧器内筒42内，在设有节流构件111、112、113的区域，利用节流构件 111、112、113以使该薄膜空气朝向中心部侧流动的方式扰乱其流动。由此，薄膜空气与高温的燃烧气体混合而促进燃烧反应，一氧化碳或未燃烃的产生得到抑制。另外，在燃烧器内筒42内，在设有节流构件111、112、113的区域，薄膜空气容易与燃烧气体混合。另一方面，在没有节流构件111、112、113而设有贯穿部114、115、116的区域，薄膜空气的流动不受扰乱地沿着内壁面流动。由此，就可以防止未燃预混合气的异常燃烧，并且可以利用贯穿部114、115、116的存在来避免涡流的不稳定性，从而可以抑制不稳定燃烧的发生。此外，节流构件111、112、113及贯穿部114、115、116在燃烧器内筒42中相对于周向不对称地设在内壁面上，火焰形状在周向上变得不平衡，该部分的火焰面的轴向的长度发生变化。由此，节流构件111、112、113所在的区域与贯穿部83、84所在的区域的温度分布在周向上发生变化，产生燃烧器轴向的不稳定振动的激振力得到减少。如此所述，在实施例4的燃气轮机燃烧器中，在燃烧器内筒42的燃烧气体的流动方向的下游部内壁面沿着周向将3个节流构件111、112、113在燃烧器内筒42的周向及轴向上错开地设置，将该节流构件111、112、113设于除了不会扰乱薄膜空气的流动的贯穿部 114、115、116以外的周向的规定的区域。所以，通过利用节流构件111、112、113扰乱薄膜空气的流动，就可以与高温的燃烧气体混合而促进燃烧反应，抑制一氧化碳或未燃烃的产生，另一方面，可以利用贯穿部 114、115、116防止未燃预混合气的异常燃烧，并且可以利用贯穿部114、115、116的存在来避免涡流的不稳定性，从而可以抑制不稳定燃烧的发生。而且，虽然在上述的各实施例中，将节流构件以制成具有向燃烧筒的中心部侧突出的角部的形状的方式构成，然而并不限定于该形状。例如也可以将制成半圆状的板材固定于燃烧筒的内壁面，特别是，也可以并非具有角部的形状。另外，配置节流构件的位置也不限于位于各喷嘴44、45、47的正下方的燃烧器内筒42，也可以设于燃烧器尾筒43中，并不限定于对称、不对称。工业上的可利用性本发明的燃气轮机燃烧器及燃气轮机通过将节流构件设于除了不会扰乱冷却用空气的流动的贯穿部以外的周向的规定的区域，而可以抑制一氧化碳等的产生，并且可以抑制不稳定燃烧的发生，在任意种类的燃烧器、燃气轮机中都可以适用。符号说明11压缩机12燃烧器(燃气轮机燃烧器)13 叶轮41燃烧器外筒似燃烧器内筒43燃烧器尾筒44导引喷嘴(燃料供给机构)45主燃料喷嘴(燃料供给机构)47缩顶喷嘴(燃料供给机构)54空气通路(燃烧用高压空气供给机构)64开口部(冷却用空气供给机构)71、72、73、81、82、91 98、111、112、113 节流构件71a、71b、72a、72b、73a、73b、81a、81b、82a、82b 角部74、75、76、83、84、101 108、114、115、116 贯穿部
权利要求
1.一种燃气轮机燃烧器，其具备使高压空气和燃料在内部燃烧而产生燃烧气体的燃烧筒；向该燃烧筒中供给燃烧用高压空气的燃烧用高压空气供给机构；对所述燃烧筒的高温空气供给燃料的燃料供给机构；向所述燃烧筒中沿着内壁面供给冷却用空气的冷却用空气供给机构；在所述燃烧筒的燃烧气体的流动方向的下游部内壁面沿着周向设置的节流构件，所述燃气轮机燃烧器的特征在于，所述节流构件设置在除了不会扰乱冷却用空气的流动的贯穿部以外的周向的规定的区域。
2.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于， 所述节流构件夹隔着所述贯穿部在周向分割成多个地设置。
3.根据权利要求1或2所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于，所述节流构件在所述燃烧筒的内壁面中设置在相对于周向不对称的位置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于， 所述节流构件具有向所述燃烧筒的中心部侧突出的角部。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于， 所述节流构件在燃烧气体的流动方向设有多个。
6.一种燃气轮机，通过在燃烧器中对由压缩机压缩了的压缩空气供给燃料进行燃烧， 并将所产生的燃烧气体向叶轮供给，来获得旋转动力，其特征在于，所述燃烧器具有 燃烧筒；向该燃烧筒供给燃烧用高压空气的燃烧用高压空气供给机构； 对所述燃烧筒的高温空气供给燃料的燃料供给机构； 向所述燃烧筒中沿着内壁面供给冷却用空气的冷却用空气供给机构； 在所述燃烧筒的燃烧气体的流动方向的下游部内壁面沿着周向设置的节流构件， 所述节流构件设置在除了不会扰乱冷却用空气的流动的贯穿部以外的周向的规定的区域。
全文摘要
本发明提供燃气轮机燃烧器及燃气轮机，针对燃烧器内筒(42)，设置供给燃烧用高压空气的空气通路(54)、供给燃料的导引喷嘴(44)、主燃料喷嘴(45)、缩顶喷嘴(47)、供给薄膜空气(冷却用空气)的开口部(64)，并且在燃烧器内筒(42)的燃烧气体的流动方向的下游部内壁面中沿着周向设置节流构件(71、72、73)，将该节流构件(71、72、73)设于除了不扰乱薄膜空气的流动的贯穿部(74、75、76)以外的周向的规定的区域，而可以抑制一氧化碳等的产生，并且可以抑制不稳定燃烧的发生。
文档编号F23R3/42GK102472493SQ201080034079
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月5日 优先权日2009年11月10日
发明者万代重实, 佐藤贤治, 赤松真儿, 齐藤圭司郎 申请人:三菱重工业株式会社