燃烧装置及烧嘴的燃烧方法

专利名称：燃烧装置及烧嘴的燃烧方法
技术领域：
本发明涉及燃烧装置及烧嘴的燃烧方法。
背景技术：
近几年，关于大气污染物质的排出的限制越来越严格。例如，在燃气轮机
燃烧器中，为了减少包含在排出气体中的氮氧化物(NOx)的排出量，研究了 各式各样的燃烧方式。
作为一种燃烧方式，有将燃料喷嘴和空气孔配置在同轴上，并向燃烧室内 供给燃料和空气的同轴喷流而使其燃烧的同轴喷流燃烧方式。这种同轴喷流燃 烧方式与现有的预混合燃烧方式进行比较，可以在非常短的距离内促进燃料和 空气的混合，并可以减少NOx的排出量。
专利文献1:日本特开2003 - 148734号公才艮。
由于同轴喷流燃烧方式的燃烧装置可以快速混合燃料和空气，因此能够降 低NOx排出量。今后，将要求进一步减少NOx排出量。
NOx生成量伴随着燃烧气体温度的上升呈指数函数增加。因此，为了进一 步减少NOx排出量，有效的方法是在提高燃料和空气的混合度的同时，进一 步增加相对于燃料的空气的流量，并降低燃烧室中的燃烧气体的温度。
但是，若提高相对于燃料流量的空气流量的比例，在燃料稀薄的条件下运 转，则火焰的状态变得不稳定。因此，在NOx减少上是有限度的。

发明内容
本发明的目的在于在同轴喷流燃烧方式的燃烧装置中实现更低的NOx。 本发明的特征为，、具有在燃料及空气一同通过空气孔时使上述燃料及上 述空气混合的烧嘴板；作为该烧嘴板的一部分延伸至从上述空气孔分离的燃烧 室一侧的烧嘴板延长部；以及，在该烧嘴板延长部的燃烧室一侧向上述燃料流 的通过方向突出的突起部，并且相对的上述突起部的间隙比上述空气孔的直径 还大，且在上述烧嘴板、上述烧嘴板延长部以及上述突起部之间形成火种形成区域。
本发明具有以下效果。
根据本发明，在同轴喷流燃烧方式的燃烧装置中，能够实现更低的NOx。


图1是在实施例1中放大了燃料喷嘴和空气孔的周边部位的图。
图2是在实施例2中放大了燃料喷嘴和空气孔的周边部位的图。
图3是在实施例3中放大了燃料喷嘴和空气孔的周边部位的图。
图4是在实施例4中放大了燃料喷嘴和空气孔的周边部位的图。
图5是在实施例5中放大了燃料喷嘴和空气孔的周边部位的图。
图6是在实施例6中放大了燃料喷嘴和空气孔的周边部位的图。
图7是表示了突起部附近的燃料流和空气流的流动状态的图。
图8是在实施例1中放大了燃料喷嘴和空气孔的周边部位的图(变形例)。
图9是在实施例1中放大了燃料喷嘴和空气孔的周边部位的图(变形例)。
图10是在实施例5中放大了燃料喷嘴和空气孔的周边部位的图(变形例)。
图11是燃气轮机结构的示意图。
图12是实施例3中的空气孔的构造图。
图13是在实施例1的烧嘴板中，火焰传播至突起部的上游侧的场合的图。 图14是表示了在实施例1的烧嘴板中，从燃料喷嘴喷出的燃料流流入燃 烧室内的情况的图。 图中
1~7-突起部，10-燃料喷嘴，11-烧嘴板，12-空气孔，21-空气流， 22-燃料流，30-预混合气体，31-已燃气体，32-循环流，40-火焰， 51、 52-热能，110-空气压缩机，120-高压空气，180-燃烧室。
具体实施例方式
图11是在作为一种燃烧装置的燃气轮机燃烧器上应用了同轴喷流燃烧方
式的图，是燃气轮机的整体概略图。
燃气轮机具有空气压缩机110、燃烧装置302以及涡轮190。 空气压缩机110压缩外部的空气而生成高压空气120,并从扩散器130导
入机室140内。然后，高压空气120在流过了尾筒150和设置在其外周的尾筒流动套筒151之间的间隙之后，流过衬套160和配置在衬套外周的同心圆上的 外筒250之间的间隙。尾筒150和衬套160、尾筒流动套筒151和外筒25X)分 别进行连接。高压空气120在流过了上述间隙之后反向流动，从设置在烧嘴板 11上的空气孔12导入燃烧室180内。
另一方面，在燃料系统170中，燃料被燃料泵171升压并利用流量调节阀 172调节流量。然后，燃料从燃料喷嘴10向空气孔12的入口部喷出。此时， 燃料喷嘴IO和空气孔12同轴地配置。所谓"同轴配置"是指，在燃料喷嘴10 的下游侧配置具有空气孔12的烧嘴板11,并从燃料喷嘴10大致向空气孔入 口面的中心喷出燃料，从而以在空气孔12的内部在燃料流的外周侧形成g气 流的方式，配置了燃料喷嘴IO及烧嘴板11的构造。而且，"同轴喷流，，是指， 在空气孔12的内部，在燃料流的外周侧形成了圆环状的空气流的喷流。
从空气孔12喷出的燃料流和空气流供给到衬套160内部的燃烧室180内， 并燃烧而形成火焰，从而生成高温高压的燃烧气体181。在燃烧装置302中生 成的燃烧气体181从尾筒150导入涡轮190内。
在涡轮190中，利用高温高压的燃烧气体181旋转涡轮轴。另外，利用与 涡轮轴连结的发电机200从燃烧气体181得到输出功率。空气压缩机110和发 电机200通过一个轴与涡轮190连结。但是，空气压缩机IIO、涡轮190、发 电才几200也可以是两个轴的结构。
另外，虽然在图11中燃料系统170做成了一个系统，但也存在燃料系统 分成多个系统并向多个燃料集管供给的多燃烧器构造。例如，在火力发电站等 广泛使用的燃气轮机，相对于涡轮旋转轴以放射状排列了多个燃烧器。
在上述同轴喷流燃烧方式中，可以将NOx排出量抑制得比较低。可是， 由于NOx排出量的环境限制值逐年变得严格，因此即便是同轴喷流燃烧方式 也希望进一步减少NOx排出量。
这里，NOx生成量伴随着燃烧气体温度的上升呈指数函数增加。因此，为 了进一步减少NOx排出量，需要在提高燃料和空气的混合度的同时，相对于 燃料增加空气的流量，并降低燃烧室中的燃烧气体的温度。可是，若在燃料稀 薄的条件下运转，则火焰的状态变得不稳定。因而，在同轴喷流燃烧方式中为
了实现NOx排出量的减少，需要提高燃烧装置的火焰稳定性。[实施例1]
图1 (b)是从燃烧室180观察了烧嘴板11的主^L图。图1 (a)是图11 的燃气轮机整体概略图中的放大了燃料喷嘴IO和空气孔12的周边部位的概略 剖视图，并且是图1 (b)的A-A剖视图。
本实施例的烧嘴具有燃料喷嘴10;具有空气孔12的烧嘴板11;设置在 烧嘴板ll上的突起部l;以及形成燃烧室180的衬套160。在烧嘴板ll和衬 套160之间设有弹簧密封圈161。
燃料流22从燃料喷嘴10向空气孔12的入口部射出。空气流21从燃料喷 嘴10的外周侧流入空气孔12的入口部。流入到空气孔12的空气流21以包住 燃料流22的外周侧的方式流过空气孔12的内部，并从空气孔12向燃烧室180 喷出。然后，由燃料流和空气流引起的同轴喷流从空气孔12的出口部喷出， 并在燃烧室180内形成火焰。在这里，空气孔12的入口部设置在与燃料喷嘴 IO的喷出口相对的位置上。另外，空气孔12的出口部面向燃烧室180。
空气孔12形成在烧嘴板11上。另外，如图1 (b),空气孔12以同心圆 状配置成3列，并从烧嘴的内周侧设置有6个、12个、18个空气孔12。此外， 各空气孔列从内周侧依次是第一列空气孔12-1、第二列空气孔12-2、第三 列空气孔12-3。然后，图1 (b)构成一个烧嘴板。
烧嘴板11相对于烧嘴的外周侧烧嘴的内周侧(烧嘴的轴中心侧)上的厚 度薄。即，烧嘴板11的一部分(外周侧)形成延伸至从第一列空气孔12-1 分离的燃烧室一侧的烧嘴板延长部。这样，通过改变烧嘴板11的厚度，可以 使烧嘴轴方向上的空气孔12的出口部的位置不同。
另外，如图1 (a)所示，通过烧嘴板ll具有阶梯形状，在烧嘴轴中心一 侧形成凹部200。在该凹部200上配置有设置在烧嘴的轴中心一侧的6个空气 孔12-1 (第一列)的出口部。另外，在相对于凹部200设置有阶梯的烧嘴板 11的阶梯部201上，配置有第二列空气孔12-2及第三列空气孔12-3的出 o部。
并且，在烧嘴板11上作为连接凹部200和阶梯部201的面设置有侧面部
202。
在这里，凹部200相对于烧嘴轴中心呈圓形。另外，侧面部202做成从烧嘴板11挖出圆柱的形状。因此，烧嘴板11的阶梯形状沿着圆周方向连续形成。
另外，在本实施例中，在烧嘴板11的侧面部202的下游侧设有在烧嘴板延长 部的燃烧室一侧向燃料流及空气流的通过方向突出的突起部1,从而利用烧嘴 板11的阶梯形状，使从第一列空气孔12-1喷出的燃料流和空气流碰撞在烧 嘴板ll的阶梯部上。该突起部1的间隙比空气孔的直径还大。另外，在相对 于由烧嘴板11的阶梯部201形成的面垂直地切断了烧嘴板的场合，突起部1 的前端成为锐角。而且，突起部1也与烧嘴板11的阶梯形状相同地沿圆周方 向连续形成。
另外，如图1 (b)所示，设置在烧嘴板11的侧面部202上的突起部1以 阻碍从第一列空气孔12-1喷出的燃料流和空气流的一部分的方式设置，并具 有扰乱燃烧流和空气流的障碍物的作用。而且，在突起部1的下游侧形成有高 温的循环流。该循环流成为火种，并通过向未燃烧的预混合气体提供热能，对 未燃烧的预混合气体进行点火。因此，提高烧嘴整体的火焰稳定性。其结果， 可以在燃料更稀薄的条件下运转，并能够减少NOx排出量。
利用图7对提高该火焰稳定性的机械装置进行说明。图7是表示突起部1 及第一列空气孔12-1中的热能及流动的状态的图。
从燃料喷嘴IO喷出的燃料流流入第一列空气孔12-1内。然后，在空气 孔12-l的内部，在燃料流的外周侧形成了空气流的同轴喷流流到下游侧，并 且进行预混合。从第一列空气孔12 - 1喷出的空气流21和燃料流22的预混合 气体30，向由烧嘴板ll的凹部200和侧面部202包围的空间喷出。然后，从 上述空间喷出的预混合气体30在燃烧室180内形成火焰40,成为高温的已燃 气体31。这样，由烧嘴板、烧嘴板延长部、突起部包围的空间成为形成火种 的区域。
从空气孔12 - 1喷出的预混合气体30沿着烧嘴板11的侧面部202流到下 游侧。然后，利用设置在侧面部202的下游侧的锐角状的突起部1，预混合气 体30向内侧改变弯曲方向。其结果，突起部1的下游侧成为负压，从而形成 从已燃气体31的下游侧朝向负压状态的上游侧的循环流32。认为该循环流32 从高温的已燃气体31接受热能51而起到向未燃烧状态的预混合气体30提供 热能52的作用。预混合气体30通过得到点火所需的热能51而能形成火焰40。由于对预混合气体30连续地提供热能52,因此预混合气体30容易着火，从 而提高着火特性。由于在突起部1预混合气体30容易着火，因此烧嘴中央部 的火焰稳定性提高，并将烧嘴中央部的火焰作为火种还提高烧嘴外周部的火焰 稳定性。其结果提高了整个烧嘴的火焰稳定性。另外，由于能够提高相对于燃 料流量的空气流量的比率而在燃料更稀薄的条件下运转，因此可以进一步减少 从燃烧装置排出的NOx排出量。
如图8 (a)所示，突起部1不做成锐角状的三角形，而做成四边形的突 起部5也可以。由此，简化了突起部5的制作性，从而可以降低制作成本。
另外，如图8 (b)所示，突起部6也可以是緩和的锥形形状。锥形形状 的突起部6在整个侧面部202的范围设有斜坡。在使用突起部(火焰稳定器) 稳定火焰的场合，存在如下可能性若在突起部的上游侧产生紊流(二次流动)， 则火焰顺着紊流的低流速部到达突起部的上游侧。在这种场合，还存在烧坏突 起部(火焰稳定器)的情况。可是，通过如图8 (b)所示做成緩和的锥形形 状，可以抑制产生在突起部6的上游侧的紊流，从而能够防止突起部6的烧坏。
图13是表示了在使用本实施例的烧嘴板的场合，火焰40传播至突起部1 的上游侧的情况的图。侧面部202与火焰40接触的壁面被火焰40加热。因此， 在没有冷却突起部1的场合，存在突起部1被熔损的可能性。因而，通过使燃 料流22和空气流21流过烧嘴板延长部的空气孔12,温度比火焰40特别低的 空气和燃料冷却突起部l。另外，在从空气孔以外供给冷却突起部1的流体的 场合，流道的结构变得复杂。从而，通过使燃料和空气流过设置在烧嘴板延长 部上的空气孔，能够以简单的构造防止突起部1的熔损。
其次，为了说明本发明的作用和效果，对具有凹槽型火焰稳定器的预混合 器(比较例)和本发明的不同点进行说明。在比较例中，预混合器具有设置在 引火烧嘴的外周侧上的圆环形状的流道。而且，凹槽型火焰稳定器设置在预混 合器的出口部上。在这种比较例中，预混合器的内部预先被连结，并在预混合 器的内部充满了预混合气体。因此，若火焰传播至凹槽型火焰稳定器的上游侧， 则火焰一 口气传播至预混合器内而可能使火焰稳定器熔损。
相对于这种比较例，在本发明的结构中突起部1和燃料喷嘴IO之间由一 个一个分离的空气孔12构成。图14 (a)表示从燃料喷嘴向燃烧室喷出的燃料流。在本发明中，2个空气孔12在上游(图14的左侧)与一个空间连接， 并且燃料流22从燃料喷嘴10向空气孔12的入口中心喷出。因此，在比空气 孔12的入口面靠上游侧的位置，从燃料喷嘴IO喷出的燃料流被抑制与空气流 的混合。而且，若燃料流流入到空气孔12内，则燃料流22在逐渐扩散的同时 与周围的空气流进行混合。即，在比空气孔12的入口面靠上游侧的位置，且 在邻接的空气孔之间的空间211内不存在燃料。因此，即便火焰传播至一部分 空气孔12的上游侧，也能够防止火焰传播至相邻的空气孔。
另外，在燃料及空气一同通过空气孔12时，混合燃料及空气的烧嘴板U 和燃料喷嘴10的配置关系具有防止火焰进入空气孔的特性，比起比较例的预 混合器可靠性非常高。将图14 (a)中的H-H截面上的燃料浓度分布212和 速度分布213表示在图14(b)中。纵轴为空气入口面的坐标，并且从空气孔 入口的中心将半径作为r表示。另外，横轴为燃料浓度和速度的相对值。另夕卜， 虛线214表示空气孔壁面的位置。如图所示，在壁面214的近旁由于壁面剪切 应力的影响，流动的流体的速度变慢。因此，存在火焰顺着速度慢的区域进入 空气孔内部的可能性。可是，根据本发明中的烧嘴板11和燃料喷嘴10的配置 关系，在速度慢的壁面近旁区域，燃料浓度分布212非常低。而且，还存在通 过被壁面夺取热量而猝灭的效果，从而火焰不会在空气孔壁面近旁的区域传 播。因此，通过沿着从空气孔12喷出的燃料流通过的方向设置突起部，即便 火焰传播到突起部的上游側，也能够防止传播至燃料喷嘴10的燃料喷孔。根 据以上所述，利用突起部稳定火焰，并且起到耐逆火性也良好的效果。
而且，希望将燃料喷嘴插入到空气孔的内部。若将燃料喷嘴插入到空气孔 的内部，则可以提高燃料和空气的混合度。因此，通过如图9所示将燃料喷嘴 IO插入到空气孔12的内部，可以同时实现进一步的混合度的提高和火焰稳定 性的提高。
另外，相对于烧嘴的中心轴，倾斜空气孔12的中心轴也是很有效的。尤 其是，通过倾斜地配置空气孔12，以使从空气孔12喷出的燃料流和空气流具 有相对于烧嘴中心轴旋转的速度成分，从而可以进一步提高火焰的稳定性。实施例2
图2 (b)是从燃烧室180观察了烧嘴板11的主一见图。图2 (a)是图11的燃气轮机整体概略图中的放大了燃料喷嘴IO和空气孔12的周边部位的概略
剖视图，并且是图2 ( b )的B-B剖视图。
在实施例1中，将由第一列空气孔12-1形成的火焰稳定化，并且提高了 由第二列空气孔12-2及第三列空气孔12-3形成的火焰的稳定性。对此，本 实施例通过在第二列空气孔12-2设置突起部2，还提高了由第二列空气孔12 -2形成的火焰的稳定性。其结果，可以进一步提高烧嘴整体的火焰稳定性。
该提高火焰稳定性的基本的机械装置与图7中说明的内容相同。即，不仅 在烧嘴内周侧(第一列空气孔12- 1 )，而且在烧嘴外周侧(第二列空气孔12 -2)也形成有高温的循环流。因此，循环流成为火种，还向从第_^列空气孔 喷出的预混合气体提供热能，从而提高着火特性。
此外，在图2中设置有2级的突起部。但是，根据空气孔的孔数或配置也 可以设置3级、4级、多级的突起部。
另外，实施例2所示的突起部不仅可以是锐角状，也可以考虑制作性而做 成四边形。而且，也可以是緩和的锥形形状的突起部。
另外，在实施例2中，通过将燃料喷嘴插入空气孔的内部，可以同时实现 进一 步的混合度提高和火焰稳定性的提高。实施例3
图3 (b)是从燃烧室180观察了烧嘴板11的主视图。图3 (a)是图11 的燃气轮机整体概略图中的放大了燃料喷嘴IO和空气孔12的周边部位的概略 剖视图，并且是图3 (b)的C-C剖视图。图12是表示了空气孔12的形状的 图。
在本实施例中，烧嘴板ll的形状做成挖出了圆锥的形状。即，如图12所 示，空气孔12的出口部301所在的烧嘴板11的面是向燃烧室方向扩展的形状。 因此，由空气孔12的出口部301形成的面，相对于烧嘴的中心轴倾斜。
另外，在比空气孔12的出口部301靠下游侧的位置设有扰乱燃料流和空 气流的障碍物。该障碍物相当于突起部l。该突起部1呈圓环状的形状，并设 置在每个列的空气孔上。此外，突起部1位于倾斜的空气孔12的出口部301 中的最下游侧。
通常，在使用了火焰稳定器的燃烧器中，若在火焰稳定器的上游部产生紊流(二次流动)，则还存在火焰顺着该紊流的低流速部到达火焰稳定器的上游
部而烧坏火焰稳定器的情况。可是，因为由空气孔12的出口部301形成的面
相对于烧嘴的中心轴倾斜，所以没有在障碍物(突起部)的上游侧引起紊流的 锐角部或滞流部位，从而可以防止突起部的烧坏而提高燃烧器的可靠性。另夕卜， 通过在各空气孔列上设置突起部1,不仅提高烧嘴中央部的火焰稳定性，而且 还提高外周部的火焰稳定性，从而可以提高烧嘴整体的火焰稳定性。
实施例4
图4 (b)是从燃烧室180观察了烧嘴板11的主视图。图4 (a)是图11 的燃气轮机整体概略图中的放大了燃料喷嘴10和空气孔12的周边部位的概略 剖视图，并且是图4(b)的D - D剖视图。
本实施例与实施例1不同，将突起部3设置在烧嘴中心侧。另外，烧嘴板 11相对于烧嘴外周侧增加了烧嘴内周侧(烧嘴的轴中心侧)的厚度。这样， 通过改变烧嘴板11的厚度，可以使烧嘴轴方向上的空气孔12的出口部的位置 不同。
另外，如图4(b)所示，烧嘴板ll通过设置阶梯形状，在烧嘴轴中心侧 形成阶梯部201，在烧嘴外周一侧形成凹部200。在该凹部200上配置有第二 列及第三列空气孔12-2、 12-3的出口部。另外，在相对于凹部200设有阶 梯的烧嘴板11的阶梯部201上，配置有第一列空气孔12-1的出口部。在本 实施例中，具有烧嘴板的第一列空气孔12-1的阶梯部201相当于烧嘴板延长 部。
另外，阶梯部201相对于烧嘴轴中心呈圆形状。因此，烧嘴板ll的阶梯 形状沿着圆周方向连续形成。另外，側面部202为圓柱形状。
在本实施例中，在烧嘴板11的侧面部202上设有锐角状的突起部3，以 利用烧嘴板11的阶梯形状使从第二列空气孔12-2喷出的燃料流和空气流碰 撞在烧嘴板11的侧面部202。该锐角状的突起部3也与烧嘴板11的阶梯形状 相同地沿着圓周方向连续形成。
根据该结构，在突起部3的下游侧形成高温的循环流。而且，作为比第二 列及第三列空气孔靠下游侧的空间的被夹在衬套160和烧嘴板延长部之间的 环状空间成为火种形成区域。即，由于循环流成为火种并向从位于烧嘴外周侧的第二列及第三列空气孔12喷出的未燃烧的预混合气体提供热能，因此提高 了烧嘴外周侧的火焰稳定性。基本的火焰稳定性的机械装置与实施例l相同。 在本实施例中，由于烧嘴板11相对于烧嘴的外周侧，烧嘴的内周侧(烧嘴的 轴中心一侧)上的厚度更厚，因此难以受到面积上的制约，可根据空气孔的孔
数、位置而在各位置上设置多个突起部3。实施例5
图5 (b)是从燃烧室180观察了烧嘴板11的主视图。图5 (a)是图11 的燃气轮机整体概略图中的放大了燃料喷嘴10和空气孔12的周边部位的概略 剖视图，并且是图5 ( b )的E - E剖视图。
在本实施例中，烧嘴板ll的厚度是一定的。因此，空气孔12的流道长度 相同。而且，在烧嘴板11的端面上设置圆锥状的突起部4。如图5(b)所示， 圆锥状的突起部4设置在烧嘴中心部上，并配置呈可阻碍从第一列空气孔12 -1喷出的燃料流和空气流。在突起部4的下游侧形成高温的循环流。该循环 流通过向未燃烧的预混合气体提供热能，促进着火并提高火焰稳定性。
由于涉及本实施例的突起部4为简单的构造，因此不仅是新设置的燃烧 器，而且在已设置的燃烧器上追加设置突起部4，可以提高火焰稳定性。
另夕卜，在图5中，突起部4为一个。可是，通过根据空气孔的孔数或配置 而设置多个突起部4，也可以进一步提高火焰稳定性。
而且，如图10所示，也可以通过在第一列空气孔12-1和第二列空气孔 12-2之间设置圆环形状的突起部7，同时提高内外周的火焰稳定性。实施例6
本实施例将应用了从实施例1至实施例5所述的构造的燃料喷嘴和空气孔 的结合体作为一个烧嘴，并组合多个这些烧嘴而构成一个燃烧装置。
图6 (b)是从燃烧室180观察了烧嘴板11的主视图。图6 (a)是图11 的燃气轮机整体概略图中的放大了燃料喷嘴10和空气孔12的周边部位的概略 剖视图。
如图6(b)所示，在燃烧装置的中心侧配置一个烧嘴，并且在该烧嘴的 外周侧配置6个烧嘴。在这些烧嘴上分别连接有燃料系统。另外，全部烧嘴采 用了图l的烧嘴构造。如图6(a)所示，将燃料系统分配给每个烧嘴，通过控制根据负荷燃烧 的烧嘴个数，使燃料从燃气轮机的起动条件变化至100%负荷条件，从而可以 稳定地继续燃烧。另外，由于各个烧嘴燃烧稳定性高，因此能够降低供给到一 个烧嘴的燃料流量的下限值。而且，通过增加燃料喷嘴数，能够比较容易地提 供每一罐的容量不同的燃烧装置。
另外，也可以在燃烧装置的中心侧配置应用了本发明的烧嘴，并且将配置 在该烧嘴外周侧的6个烧嘴做成烧嘴板的厚度一定且未设置突起部的构造。在 这种配置中，设置在燃烧装置的中心侧的烧嘴起到火种的作用。因此，即便在 外周侧的烧嘴不能单独地稳定火焰的状态下，也能从中心侧的烧嘴向外侧的烧 嘴供给热能。从而，在燃烧装置整体可以提高燃烧稳定性。
从实施例1至实施例6所示的燃烧装置，不仅应用于燃气轮机燃烧器，而 且还可以应用于搭载在燃料电池上的燃料改性用燃烧器、锅炉用燃烧器、热风 取暖器或焚烧炉等，以甲烷等气体作为燃料的各式各样的燃烧装置。
本发明具有如下产业上的可利用性。
本燃烧器构造不仅仅限于燃气轮机，还可以对应于锅炉的燃烧器或燃料电 池的改性器用燃烧器等，燃烧气体燃料的所有燃烧器。
权利要求
1.一种燃烧装置，其特征在于，具有在燃料及空气一同通过空气孔时使上述燃料及上述空气混合的烧嘴板；作为该烧嘴板的一部分延伸至从上述空气孔分离的燃烧室一侧的烧嘴板延长部；以及在该燃烧板延长部的燃烧室一侧向上述燃料流的通过方向突出的突起部，并且相对的上述突起部的间隙比上述空气孔的直径还大，在上述烧嘴板、上述烧嘴板延长部以及上述突起部之间形成火种形成区域。
2. —种燃烧装置，其特征在于，具有在燃料及空气一 同通过空气孔时使上述燃料及上述空气混合的阶梯 形状的烧嘴板；在该烧嘴板的外周侧延伸至从上述空气孔分离的燃烧室一侧的 烧嘴板延长部；以及在该烧嘴板延长部的燃烧室一侧向上述燃料流的通过方向 突出的锐角状突起部，并且相对的上述突起部的间隙比上述空气孔的直径还 大，在上述烧嘴板、上述烧嘴板延长部以及上述突起部之间形成火种形成区域。
3. 根据权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于， 上述烧嘴板延长部由相对于上述烧嘴的外周侧加大了轴中心一侧的上述烧嘴板的厚度的阶梯形状形成，在上述阶梯形状的外周侧设置了突起部。
4. 根据权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于， 上述烧嘴板的厚度一定，将阻碍从配置在上述烧嘴的轴中心一侧的上述空气孔喷出的上述燃料流 和空气流的上述烧嘴板的突起部，设置在比上述空气孔的喷出部靠下游侧的位 置上。
5. 根据权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于， 上述空气孔相对于上述烧嘴的轴中心倾斜。
6. 根据权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于， 上述突起部为四边形的突起部。
7. 根据权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于， 具备多个具有上述烧嘴板的烧嘴。
8. 根据权利要求6所述的燃烧装置，其特征在于， 在上述燃烧装置的轴中心，配置具有阶梯形状的烧嘴板的上述烧嘴， 并且在上述燃烧装置的外周侧，配置上述烧嘴板的厚度一定的烧嘴。
9. 一种烧嘴的燃烧方法，其特征在于，具备在设置于烧嘴板上的空气孔的内部，形成在燃料流的外周侧形成了空气流的同轴喷流的第一工序；该同轴喷流从上述空气孔向燃烧室喷出的第二工序；以及，上述同轴喷流碰撞在延伸至从上述空气孔分离的燃烧室一侧的烧嘴板延长部的突起部上，并且形成火种的第三工序。
10. 根据权利要求9所述的烧嘴的燃烧方法，其特征在于， 从上述空气孔喷出的燃料流和空气流，具有相对于上述烧嘴的中心轴旋转的速度成分。
全文摘要
本发明涉及燃烧装置及烧嘴的燃烧方法。本发明的目的在于在同轴喷流燃烧方式的燃烧装置中实现更低的NO_X。本发明的特征是，具有在燃料及空气一同通过空气孔时使上述燃料及上述空气混合的烧嘴板；作为该烧嘴板的一部分延伸至从上述空气孔分离的燃烧室一侧的烧嘴板延长部；以及在该燃烧板延长部的燃烧室一侧向上述燃料流的通过方向突出的突起部，并且相对的上述突起部的间隙比上述空气孔的直径还大，在上述烧嘴板、上述烧嘴板延长部以及上述突起部之间形成火种形成区域。根据本发明，在同轴喷流燃烧方式的燃烧装置中，能够实现更低的NO_X。
文档编号F23R3/58GK101294715SQ20081009237
公开日2008年10月29日 申请日期2008年4月24日 优先权日2007年4月26日
发明者三浦圭佑, 井上洋, 小山一仁, 斋藤武雄 申请人:株式会社日立制作所