燃气轮机燃烧器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及燃气轮机燃烧器。
【背景技术】
[0002]对于燃气轮机等的燃烧器衬套、涡轮翼、热交换器、叶片、锅炉、加热炉等，冷却、加热、热交换等中的流体与固体之间的导热促进，基于各设备所要求的式样考虑了各种构造。
[0003]例如，在发电用燃气轮机等的燃烧器中，要求以不损失燃气轮机效率的程度的较少的压力损失维持必要的冷却性能，并维持构造强度的可靠性。并且，从关注环境问题的观点来看，要求减少在燃烧器内生成的氮氧化物(NOx)的排出量。作为NOx的产生主要因素，列举了燃烧时空气中的氧和氮被保持为非常高温。为了防止该情况并减少NOx，利用在燃烧前混合燃料与空气来燃烧的预混合燃烧，并且实现使其以燃料与空气的混合比(燃料空气比)比理论混合比小的状态燃烧。
[0004]作为鉴于该点的燃气轮机燃烧器的导热装置(导热构造)，在日本特开2001-280154号公报(专利文献I)记载有具备在轴方向连结多个将大致矩形的板材卷曲形成为筒状的圆筒材料而形成的衬套的构造。该衬套中的各圆筒材料与相邻的其他的圆筒材料重叠连结，该重叠部分由焊接以及钎焊结合。
[0005]另外，在各圆筒材料的一方的端部(来自压缩机的压缩空气的流通方向的下游侦D沿周方向配置有多个由冲压加工等形成的凸部(纵涡产生器)。该纵涡产生器产生在导热介质(压缩空气)的流动方向具有旋转的中心轴的纵涡，通过该纵涡搅拌流通路的导热介质。并且，在该燃烧器衬套的外周面设有用于破坏在被纵涡产生器搅拌的导热介质产生的边界层的肋部(紊流促进体)。
[0006]另外，作为其他的构造的燃气轮机燃烧器的导热构造，在日本特开平6-221562号公报(专利文献2)记载有，使用于在衬套外侧形成导热介质的流通路而设置的导流套筒(外筒)的内径逐渐缩小的构造。该文献中，通过缩小该衬套与导流套筒间的导热介质流通路来增大导热介质的流速，并且通过增大衬套面的表面粗度来提高热传递率。
[0007]另外，作为其他的构造的燃气轮机燃烧器的导热构造，有日本特开2000-320837号公报(专利文献3)。该公报记载有，“通过在衬套的外周侧以及导流套筒内周侧设置引导叶片，来加快流速实现导热效果提高”。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:日本特开2001-280154号公报
[0011]专利文献2:日本特开平6-221562号公报
[0012]专利文献3:日本特开2000-320837号公报
[0013]专利文献I公开的导热装置是与以往的装置相比较在冷却性能、构造强度以及低NOx性等点优异的装置，但从制造工序的简单性以及长寿命性这样的观点来看，有改进构造的余地。
[0014]例如，上述衬套在轴方向结合多个圆筒部件来形成，但各圆筒部件在重叠部分焊接接合。这样的焊接部分可能成为裂缝的产生原因，与不使用焊接的情况(即，利用单一的圆筒部件形成衬套的情况)相比较，长期间的利用可能被阻碍。另外，也能够指出若焊接位置多则工时增加所以制造成本增加的点。该点在紊流促进体亦即肋部的安装利用焊接的情况下更显著。
[0015]并且，在利用焊接的情况下，有时在各圆筒部件产生热变形。在产生了热变形的情况下，对与燃烧器衬套组合的其他的圆形的部件(例如，安装了燃料喷嘴、预混合喷嘴的圆板、过渡件(尾筒)等)的组装性降低，并且需要将衬套再次整形成圆形，燃烧器的制造工序可能复杂化。另外，形成衬套的各圆筒部件的重叠部分为双层结构，与其他的部分相比变厚，所以也能够指出与其他的部分相比较导热性(冷却性)降低的点。
[0016]另外，专利文献2公开的导热装置与专利文献I相比较，衬套侧的构造简单，所以认为制造工序的简单性以及构造物的长寿命性优异，但仅通过流速以及表面粗度的增大来实现促进导热，所以为了得到较大的促进导热效果，压力损失可能过度地变大。
[0017]另外，专利文献3公开的导热装置，在仅在导流套筒的内周侧设置了引导叶片的构造中简单性以及长寿命性优异，但有助于促进导热的作用仅是流速增大，与专利文献2相同，为了得到较大的导热促进效果，压力损失可能过度地变大。
【发明内容】
[0018]本发明的目的在于提供能够抑制压力损失的增大并且促进热传递的、制造工序的简单性以及长寿命性优异的导热装置。
[0019]本发明为了实现上述目的，其特征在于，在使导热介质在燃烧器衬套与导流套筒间流通的燃气轮机燃烧器中，上述导流套筒具备内径缩小部，在上述内径缩小部上游的内侧表面具备产生纵涡的纵涡产生单元。
[0020]发明的效果
[0021]根据本发明，能够确保制造工序的简单化和长寿命化，并且抑制压力损失的增大且提高衬套的导热促进效果。
【附图说明】
[0022]图1是燃气轮机机械设备的示意图。
[0023]图2是本发明的第I实施例的燃气轮机燃烧器的剖视图。
[0024]图3是设置了本发明的第I实施例的纵涡产生单元的导流套筒构造的例。
[0025]图4是将本发明的第2实施例的纵涡产生单元展开成平面状时的俯视图。
[0026]图5是本发明的第3实施例的燃气轮机燃烧器的剖视图。
[0027]图6是本发明的第4实施例的燃气轮机燃烧器的剖视图。
[0028]图7是本发明的第5实施例的燃气轮机燃烧器的剖视图。
[0029]图8是本发明的第6实施例的燃气轮机燃烧器的剖视图。
[0030]图9是通过纵涡产生单元和紊流促进单元产生的流的概念图。
[0031]图10是具备了比较例的导热装置的燃气轮机燃烧器的剖视图。
[0032]符号说明
[0033]1-压缩机，2-燃烧空气，3-涡轮，4-燃烧气体，5-燃烧室，6_燃烧器，7_发电机，8-衬套，9-过渡件，10-导流套筒，1b-导流套筒内径缩小部，1c-导流套筒锥部，11-环状流路，12-金属板，13-喷烧器，20-纵涡产生单元，21-纵涡，22-片部件，30-肋部。
【具体实施方式】
[0034]以下说明的本发明的各实施例涉及具备导热装置的燃气轮机燃烧器，特别是涉及具备了促进根据强制对流的流体与部件之间的导热的装置，即，沿部件的表面使导热介质流通，在部件与导热介质间进行传热的导热装置的燃气轮机燃烧器。
[0035]在强制对流导热中，为了提高效率，需要对于导热促进抑制压力损失的增大。例如，为了燃气轮机的效率提高，需要提高燃烧气体温度，与此相伴，要求加强衬套冷却，但在进一步的冷却促进法中需要避免压力损失增大。在其中，在碰撞喷流冷却(冲击冷却)中，压力损失随着喷流速度的增加而变大。另外，在叶片冷却中，随着叶片的增加有着压力损失变大的趋势。虽然由肋部产生的促进紊流的压力损失增加比较少，但是即使使肋部间隔变窄也不能期望大幅的冷却性能提高，所以通过增加肋部