专利名称：燃烧器的制作方法
技术领域：
本发明涉及仅使用液体燃料或兼用液体燃料及气体燃料作为燃料的燃气轮机的 燃烧器。
背景技术：
发电等所使用的燃气轮机以压缩机、燃烧室、涡轮为主要部件而构成。燃气轮机大多具有多个燃烧室，燃气轮机的燃烧室在燃烧室壳体内环状地配置有多个。而且，由压缩机 压缩的空气和向燃烧室供给的燃料混合而燃烧。而且，使其在各燃烧室内燃烧而产生高温 的燃烧气体。由该燃烧产生的高温的燃烧气体向涡轮供给而驱动涡轮旋转。图8表示现有技术的燃气轮机的燃烧室中的燃烧器的结构的一例。如图8所示， 现有技术的燃烧器100A在围绕点火燃烧器200的周围的状态下配置有多个(图8中仅表 示了一个)。点火燃烧器200中组入了未图示的点火燃烧喷嘴，燃烧器100A和点火燃烧器 200配置在燃气轮机的内筒的内部。该燃烧器100A以燃料喷嘴110、燃烧器筒120、旋转叶 片(旋流器叶片)130为主要部件而构成(专利文献1、2)。燃烧器筒120相对于燃料喷嘴110为同心状且以围绕该燃料喷嘴110的状态配 置，在燃料喷嘴110的外周面和燃烧器筒120的内周面之间，形成环状的空气通路111。该 空气通路111中，压缩空气A从其上流侧(图8中的左侧)朝向下流侧(图8中的右侧) 流通。此外，旋转叶片130配置在沿燃料喷嘴110的周方向的多个部位，沿燃料喷嘴110的 轴方向延伸配置。此外，各旋转叶片130的外周侧端面(叶尖)和燃烧器筒120的内周面 之间具有间隙121，产生从叶片腹面转入叶片背面的空气的泄漏流。该泄漏流与压缩空气A 作用，产生空气涡流，通过该空气涡流，从燃料喷嘴110的前端部附近朝向叶片表面喷射而 蒸发的微粒化的燃料F与压缩空气A更有效地混合，促进燃料的均勻化。此外，图8中标号131是间隙设定用肋部。此处，作为燃气轮机的燃料，不仅使用气体燃料，也使用液体燃料。在使用液体燃 料的情况下，一直以来，使液体燃料从液体燃料喷射孔朝向压缩空气流喷射。这样，喷射的 液体燃料被压缩空气流剪断而微粒化，与空气混合。然后和空气混合的微粒化的液体燃料燃烧。此外，作为液体燃料，有作为所谓油燃料的A重油、轻油、二甲醚等。现有的燃烧器100A中，在使用液体燃料作为燃料的情况下，从燃料喷嘴110的前 端部附近供给液体燃料，通过各旋转叶片130对在空气通路111流通的压缩空气A赋予旋 转力而形成旋转空气流a。而且，使用旋流空气的动量以实现液体燃料的微粒化，并减少 Ν0Χ，抑制煤烟子。另一方面，图8所示的现有的燃烧器100A中，液体燃料的微粒化存在界限，而且使 燃料喷嘴110内的燃料浓度均勻是非常困难的。为了防止该现象，提出有进一步促进微粒化并使燃料浓度均勻化的燃烧器。图9 是表示现有的燃烧器的其他构成的一例的概略图，图10是现有的燃烧器的燃料喷嘴部分的立体图。如图9、10所示，现有的燃烧器100B中，从在燃料喷嘴110表面上穿孔的液体燃 料喷射孔133A供给液体燃料LF，使从液体燃料喷射孔133A喷射的液体燃料LF向旋转叶 片130的叶片腹面132a喷射，液体燃料LF在叶片腹面132a上扩展而薄膜化，薄膜化的液 体燃料LF被高速的空气流剪断而微粒化并蒸发，从而促进微粒化并使燃料浓度均勻化(专 利文献3)。专利文献1 日本特开平11-14055号公报专利文献2 日本特开2004-12039号公报专利文献3 日本特开2006-336997号公报但是，现有的燃烧器100B中，使用液体燃料LF时压缩空气A的温度高达约450°C， 液体燃料LF与被压缩空气A加热至高温的旋转叶片130的叶片腹面132a接触时，存在产 生焦化之类的问题。
发明内容
本发明考虑到上述问题，其目的在于，提供能够抑制在旋转叶片的叶面上与液体 燃料的碰撞部分产生焦化的燃烧器。用于解决上述课题的本发明的第1技术方案，提供一种燃烧器，具有燃料喷嘴； 燃烧器筒，以围绕所述燃料喷嘴的状态配置，并在与所述燃料喷嘴之间形成空气通路；旋转 叶片，以沿着所述燃料喷嘴的轴方向的状态配置在所述燃料喷嘴的外周面的沿周方向的多 个部位上，为了使在所述空气通路中从上流侧向下流侧流通的空气旋转而随着从上流侧朝 向下流侧而逐渐弯曲；以及液体燃料喷射孔，设在所述燃料喷嘴上，并朝向所述旋转叶片的 叶面喷射液体燃料，其特征在于，具有对所述液体燃料碰撞的所述叶面的碰撞部分进行冷 却的冷却单元。第2技术方案基于第1技术方案，提供一种燃烧器，其特征在于，上述冷却单元是 兼用喷射孔，该兼用喷射孔设在上述旋转叶片的叶片腹面，在气体燃烧时喷射气体燃料，并 且在上述液体燃料燃烧时朝向上述旋转叶片的叶片腹面喷射水。第3技术方案基于第1技术方案，提供一种燃烧器，其特征在于，上述冷却单元是 水喷射孔，该水喷射孔在上述燃料喷嘴的上述液体燃料喷射孔的上流侧与上述液体燃料喷 射孔同列配置，并朝向上述旋转叶片的叶片腹面喷射水。第4技术方案基于第1技术方案，提供一种燃烧器，其特征在于，上述冷却单元将 水和液体燃料均勻混合后的混合燃料从上述液体燃料喷射孔朝向上述旋转叶片的叶片腹 面喷射。第5技术方案基于第1技术方案，提供一种燃烧器，其特征在于，上述冷却单元为 在上述旋转叶片内部形成的水冷却流路。第6技术方案基于第1技术方案，提供一种燃烧器，其特征在于，上述液体燃料喷 射孔设在上述旋转叶片的叶片腹面，并且，上述冷却单元是水喷射孔，该水喷射孔设在上述 叶片腹面的上述液体燃料喷射孔的上流侧，并朝向上述旋转叶片的叶片腹面喷射水。第7技术方案基于第1至6的任一技术方案，提供一种燃烧器，其特征在于，上述 液体燃料朝向上述旋转叶片的叶片腹面、叶片背面的任一方或两方喷射液体燃料。根据本发明，具有对与旋转叶片的叶面碰撞的液体燃料碰撞的部分进行冷却的冷却单元，因此能够在上述旋转叶片的叶面上抑制与液体燃料的碰撞部分的加热，因此能够 防止焦化。此外，作为冷却单元，在上述旋转叶片的叶片腹面设置兼用喷射孔，其在气体燃烧 时喷射气体燃料，并且在上述液体燃料燃烧时朝向上述旋转叶片的叶片腹面喷射水，因此， 能够在上述叶片腹面的叶片表面上形成水膜，使上述液体燃料碰撞的上述叶面的碰撞部分 冷却。因此，能够降低燃烧温度，能够防止焦化，并且能够在燃烧场减少N0X。此外，作为冷却单元，设置水喷射孔 ，其在上述燃料喷嘴的上述液体燃料喷射孔的 上流侧与上述液体燃料喷射孔同列配置，并朝向上述旋转叶片的叶片腹面喷射水，因此，能 够在上述叶片腹面的上述叶片表面上形成水膜，使上述液体燃料碰撞的上述叶面的碰撞部 分冷却，降低燃烧温度，因此能够防止焦化。此外，作为冷却单元，使水和液体燃料均勻混合后的混合燃料从上述液体燃料喷 射孔朝向上述旋转叶片的叶片腹面喷射，上述水先蒸发，能够降低燃烧温度，因此能够降低 上述旋转叶片的叶片表面的温度，能够防止焦化。此外，作为冷却单元，在上述旋转叶片内部形成水冷却流路，因此，能够使上述旋 转叶片的叶片表面的温度下降，使上述液体燃料碰撞的上述叶面的碰撞部分冷却，抑制上 述旋转叶片的加热，因此能够更有效地防止焦化。此外，在上述旋转叶片的叶片腹面设置上述液体燃料喷射孔，作为冷却单元，在上 述旋转叶片的叶片腹面的上述液体燃料喷射孔的上流侧设置朝向上述旋转叶片的上述叶 片腹面喷射水的水喷射孔，因此，能够在上述叶片腹面的叶片表面上形成水膜，使上述叶片 腹面的叶片表面的温度下降，因此能够防止焦化。
图1是表示本发明实施例1的燃烧器的构成的概略图。图2是表示本发明实施例1的燃烧器在仅液体燃料LF燃烧时水喷射时的状态的 立体图。图3是表示本发明实施例1的燃烧器的其他构成的概略图。图4是表示本发明实施例2的燃烧器的构成的概略图。图5是表示本发明实施例3的燃烧器的构成的概略图。图6是表示本发明实施例4的燃烧器的构成的概略图。图7是表示本发明实施例5的燃烧器的构成的概略图。图8是表示现有的燃气轮机的燃烧室中的燃烧器的构成的一例的图。图9是表示现有的燃烧器的其他构成的一例的概略图。图10是现有的燃烧器的燃烧喷嘴部分的立体图。标号的说明IOA IOE燃烧器11-1 11-3兼用喷射孔12液体燃料罐13气体燃料罐14 水罐
15A 15C 水膜16AU6B-1 16B-3 水喷射孔17静态混合器18A 18E微粒化的混合燃料21水冷却流路110燃料喷嘴111空气通路120燃烧器筒121 间隙130旋转叶片131间隙设定用肋部132a叶片腹面132b叶片背面133A、133B、133C-1 133C-3 液体燃料喷射孔200点火燃烧器A压缩空气a旋转空气流W 水GF气体燃料LF液体燃料MF混合燃料Lll液体燃料供给线路L21 L23气体燃料供给线路L31 L33水供给线路Vn、V21 V23、V31 V33 阀
具体实施例方式以下参照附图详细说明本发明。本实施例并不限定本发明。此外，下述实施例的 构成要素包括本领域技术人员容易想到的要素、或实质上相同的要素。实施例1对于本发明实施例1的燃烧器，参照附图进行说明。图1是表示本发明实施例1的燃烧器的构成的概略图。图1中，对于与上述图8 图10所示的燃烧器相同的构成部件标注相同标号，省 略重复的说明。如图1所示，本实施例的燃烧器IOA具有燃料喷嘴110 ；燃烧器筒120，以围绕燃料喷嘴110的状态配置，并在与燃料喷嘴110之间形成空气通路111 ；旋转叶片(旋流器叶 片)130，以沿着燃料喷嘴110的轴方向的状态配置在燃料喷嘴110的外周面的沿周方向的 多个部位上，为了使在空气通路111中从上流侧向下流侧流通的空气旋转，随着从上流侧 朝向下流侧而逐渐弯曲；以及液体燃料喷射孔133A，设在燃料喷嘴110上，朝向燃料喷嘴110的旋转叶片130的叶面喷射液体燃料LF，其中，具有对液体燃料LF碰撞的叶面的碰撞 部分进行冷却的冷却单元。本实施例的冷却单元是气体燃料喷射用且水喷射用的兼用喷射孔11-1 11-3， 其设在旋转叶片130的叶片腹面132a上，在气体燃料GF燃烧时(气体燃烧时)喷射气体 燃料GF，并且在液体燃料LF燃烧时(油燃烧时)朝向旋转叶片130的叶片腹面132a喷射 水W，在水喷射用时，对叶片腹面132a进行冷却(详细如后所述)。燃烧器筒120相对于燃料喷嘴110为同心状且以围绕该燃料喷嘴110的状态配 置。因此，在燃料喷嘴110的外周面与燃烧器筒120的内周面之间形成环状的空气通路111。 在该空气通路111中，压缩空气A从其上流侧(图1中为左侧)朝向下流侧(图1中为右 侧)流通。
旋转叶片130如图1所示，配置在燃料喷嘴110的沿周方向的多个部位上，且沿燃 料喷嘴Iio的轴方向延伸配置。各旋转叶片130对在空气通路111中流通的压缩空气A赋 予旋转力，使该压缩空气A成为旋转空气流a。因此，各旋转叶片130随着从上游侧朝向下 游侧而逐渐弯曲(沿周方向倾斜)，以能够使压缩空气A旋转。即，各旋转叶片130具有下述特征(1)随着从上游侧朝向下游侧而逐渐弯曲，以能够使压缩空气A旋转。(2)关于轴方向(燃料喷嘴110的长度方向)，随着从上游侧朝向下游侧弯曲变大。(3)在旋转叶片130的后边缘，关于径方向(燃料喷嘴110的半径方向(放射方 向))，相比内周侧，随着朝向外周侧弯曲变大。在各旋转叶片130的外周侧端面(叶尖)和燃烧器筒120的内周面之间设有间隙 121。旋转叶片130的叶片腹面132a(参照图2)为正压，叶片背面132b (参照图2)为负压， 在叶片背面132b和叶片腹面132a之间存在压力差。因此，产生经过间隙121而从叶片腹 面132a转入叶片背面132b的空气的泄漏流。该泄漏流与在空气通路111内沿轴方向流通 的压缩空气A作用，产生空气涡流。通过该空气涡流，从液体燃料喷射孔133A朝向叶片腹 面132a喷射、蒸发而微粒化的燃料与空气更有效地混合，促进气体燃料GF的均勻化。而且，在各旋转叶片130的外周侧端面(叶尖)的前边缘侧固定有间隙设定用肋 部131。各间隙设定用肋部131为将具备旋转叶片130的燃料喷嘴110组装于燃烧器筒120 的内部时与燃烧器筒120的内周面紧密地接触的高度(径方向长度)。因此，各旋转叶片130与燃烧器筒120之间形成的各间隙121的长度(径方向长 度)是均等的。将具备旋转叶片130的燃料喷嘴110组装于燃烧器筒120的内部时的组装 作业变得容易。燃料喷嘴110上，形成有朝向叶片腹面132a喷射并吹出燃料的多个液体燃料喷射 孔133A。此外，本实施例的燃烧器IOA中，液体燃料喷射孔133A设在燃料喷嘴110上。液 体燃料喷射孔133A的配置位置为燃料喷嘴110的外周中接近各旋转叶片130的各叶片腹 面132a的位置。此外，在燃料喷嘴110的内部形成有液体燃料供给线路Lll，从液体燃料罐12经由 该液体燃料供给线路Lll向各液体燃料喷射孔133A供给液体燃料LF。此时，供给的液体燃 料LF的量通过阀V11调整。
本实施例中，设定液体燃料喷射孔133A的位置及朝向，以使从各液体燃料喷射孔 133A喷射的液体燃料LF吹向各旋转叶片130的叶片腹面132a。叶片腹面132a随着从内 周侧朝向外周侧(随着朝向放射方向)弯曲变大，因此仅通过从各液体燃料喷射孔133A沿 半径方向(放射方向)喷射液体燃料LF，液体燃料LF吹向叶片腹面132a，在叶片腹面132a 上液体燃料LF扩展而薄膜化。在叶片腹面132a上扩展而薄膜化的液体燃料LF接触到高温且成为高速流的压缩 空气A(或旋转空气流a)而蒸发。即，通过叶片腹面132a侧的气流边界层的急剧的速度梯 度所产生的剪断力，使在叶片腹面132a上薄膜化而扩展的液体燃料LF剥离并蒸发。薄膜化的液体燃料LF如上所述蒸发，但未蒸发完的液体燃料LF在叶片腹面132a 上扩展并同时从叶片前边缘向叶片后边缘移动。然后，到达叶片后边缘的薄膜化的液体燃 料LF通过高速的压缩空气A (旋转空气流a)而从叶片后边缘被剥离而微粒化。此时，由于 薄膜化的液体燃料LF的油膜厚度极薄，因此微粒化的液体燃料LF的粒径变得极小，变成微 细粒径的液体燃料LF与旋转空气流a (包括空气涡流)混合，从而促进蒸发。因此，通过向叶片腹面132a喷射液体燃料LF，能够促进液体燃料LF微粒化并蒸发 而使其气化，变成微细粒径而蒸发的液体燃料LF与空气混合而燃烧。因此，能够进行良好 的燃烧。此外，本实施例的燃烧器10A中，兼用喷射孔11-1 11-3设在旋转叶片130的叶 片腹面132a上。而且，在气体燃烧时喷射气体燃料GF，并且在液体燃料LF燃烧时(油燃烧 时)朝向旋转叶片130的叶片腹面132a喷射水W。该兼用喷射孔11-1 11-3中，在气体燃烧时从气体燃料罐13经由气体燃料供给 线路L21 L23供给气体燃料GF，供给的气体燃料GF从兼用喷射孔11_1 11_3朝向旋转 叶片130的叶片腹面132a喷射。供给的气体燃料GF的量通过阀V21 V23调整。因此，气体燃烧时，从该喷射孔11-1 11-3喷射气体燃料GF，并且从液体燃料喷 射孔133A朝向叶片腹面132a喷射液体燃料LF，由此可构成使气体燃料GF和液体燃料LF 同时燃烧的双燃烧燃气轮机。此外，在仅液体燃料LF燃烧时的，从水罐14经由水供给线路L31 L33供给水W， 供给的水W从兼用喷射孔11-1 11-3朝向旋转叶片130的叶片腹面132a喷射。供给的 水W的量通过阀V31 V33调整。此处，图2是表示本发明实施例1的燃烧器在仅液体燃料LF燃烧时水喷射时的状 态的立体图。如图2所示，在液体燃料LF燃烧时，从水罐14经由水供给线路L31 L33供 给的水W在旋转叶片130的叶片腹面132a的表面上形成水膜15A。从兼用喷射孔11-1 11-3喷射而形成水膜15A的水W与从各液体燃料喷射孔 133A喷射的液体燃料LF混合，从叶片端部微粒化，该微粒化的混合燃料18A向空气通路 111的下流侧飞散。因此，在油燃烧时，从兼用喷射孔11-1 11-3供给水W，在叶片表面上形成水膜 15A，从而能够将液体燃料LF碰撞的叶片腹面132a的碰撞部分冷却，因此能够防止焦化。此外，通过使用兼用喷射孔11-1 11-3作为供给水W的水供给孔，能够防止燃料 喷嘴110的内部的流路形状的复杂化。此外，在既有的燃烧器中，使用气体燃料喷射孔，仅进行追加水供给线路的简易的变更，由此能够向旋转叶片130的叶片腹面132a喷射水W，能够防止焦化。此外，通过从兼用喷射孔11-1 11-3供给的水W，能够降低燃烧温度，因此在燃烧场中能够发挥减少NOx的效果。此外，在本实施例的燃烧器IOA中，在未图示的点火喷嘴中负荷上升到高负荷后， 降低点火比而投入液体燃料LF和水W。这是由于，若在喷射液体燃料LF时投入水W则水W 的量相对增多，因此需要在负荷上升一定程度后投入水W。此外，在本实施例的燃烧器IOA中，在未图示的点火喷嘴中负荷上升到高负荷后， 断续地供给水W，但本发明不限于此，也可以在点火喷嘴中从负荷上升到高负荷前连续地供 给水W，与液体燃料LF混合。此外，在本实施例的燃烧器IOA中，分别设置从气体燃料罐13供给气体燃料GF的 气体燃料供给线路L21 L23、和从水罐14供给水W的水供给线路L31 L33，由此从兼用 喷射孔11-1 11-3投入气体燃料GF或水W，但本发明不限于此，也可以如图3所示，将气 体燃料供给线路L21 L23和水供给线路L31 L33在中途连接，从兼用喷射孔11_1 11-3投入气体燃料GFjK W中的任一种。此外，在本实施例的燃烧器IOA中，液体燃料喷射孔133A朝向旋转叶片130的叶 片腹面132a喷射液体燃料LF，但本发明不限于此，液体燃料喷射孔133A也可以朝向旋转叶 片130的叶片背面132b喷射液体燃料LF。此外，液体燃料喷射孔133A也可以朝向旋转叶 片130的叶片腹面132a及叶片背面132b喷射液体燃料LF。这样，根据本实施例的燃烧器10A，在旋转叶片130的叶片腹面132a上设置兼用 作水喷射用和气体燃料喷射用的兼用喷射孔11-1 11-3，其在仅使用液体燃料LF的燃烧 时，朝向旋转叶片130的叶片腹面132a喷射水W，并且，在气体燃烧时喷射气体燃料GF。因 此，在旋转叶片130的叶片腹面132a的叶片表面上形成水膜15A，对液体燃料LF碰撞的叶 片腹面132a的碰撞部分进行冷却，从而能够抑制叶片腹面132a的与液体燃料LF的碰撞部 分的加热。因此，能够降低燃烧温度，能够防止焦化，并且能够在燃烧场中减少N0X。实施例2对于本发明实施例2的燃烧器，参照图4进行说明。本实施例的燃烧器，与上述图1所示的实施例1的燃烧器IOA的构成大致相同，因 此对于与上述图1所示的实施例1的燃烧器IOA相同的构成标注同一标号，省略重复的说明。此外，在本实施例中，仅表示燃烧喷嘴110和旋转叶片130的部分，省略其他部分。 在以下其他实施例中也一样。图4是表示本发明实施例2的燃烧器的构成的概略图。如图4所示，本实施例的燃烧器IOB中，将图1所示的实施例1的燃烧器IOA的旋 转叶片130的叶片腹面132a上设置的兼用喷射孔11_1 11_3在燃料喷嘴110上与液体 燃料喷射孔133A沿轴方向同列地配置。S卩，本实施例的燃烧器IOB中，作为冷却单元，独立设置水喷射孔16A，其在燃料喷 嘴110上液体燃料喷射孔133A的上流侧与液体燃料喷射孔133A沿轴方向同列地配置，朝 向旋转叶片130的叶片腹面132a喷射水W。此外，图4是表示水喷射时的状态的图。
水喷射孔16A在燃料喷嘴110上液体燃料喷射孔133A的上流侧与液体燃料喷射 孔133A同列地配置，朝向旋转叶片130的叶片腹面132a喷射水W。通过水喷射孔16A，朝 向液体燃料LF与旋转叶片130的叶片腹面132a的叶片表面碰撞的位置喷射水W，在旋转 叶片130的叶片腹面132a的表面上形成水膜15B。然后，从水喷射孔16A喷射且形成水膜 15B的水W与从各液体燃料喷射孔133A喷射的液体燃料LF混合，从叶片端部微粒化，该微 粒化的混合燃料18B向图1所示的空气通路111的下流侧飞散。因此，从水喷射孔16A供给水W，在叶片腹面132a的叶片表面上形成水膜15B，由 此能够将液体燃料LF碰撞的叶片腹面132a的碰撞部分冷却，使叶片表面的温度下降。因 此，能够降低燃烧温度，能够防止焦化。实施例3对本发明实施例3的燃烧器，参照图5进行说 明。本实施例的燃烧器，与上述图1所示的实施例1的燃烧器IOA的构成大致相同，因 此对与上述图1所示的实施例1的燃烧器IOA相同的构成标注同一标号，省略重复的说明。此外，本实施例中，仅表示燃烧喷嘴110和旋转叶片130的部分，省略其他部分。图5是表示本发明实施例3的燃烧器的构成的概略图。如图5所示，本实施例的燃烧器IOC中，将图1所示的实施例1的燃烧器IOA的旋 转叶片130的叶片腹面132a上设置的兼用喷射孔11_1 11_3与液体燃料喷射孔133A合 为一体。S卩，本实施例的燃烧器IOC中，作为冷却单元，将水W和液体燃料LF均勻地混合后 的混合燃料MF从液体燃料喷射孔133B朝向旋转叶片130的叶片腹面132a喷射。本实施例的燃烧器IOC中，在燃料喷嘴110上设置静态混合器17，使水W和液体燃 料LF均勻地混合。将由静态混合器17均勻地混合的水W和液体燃料LF的混合燃料MF从 液体燃料喷射孔133B喷出。此外，现有的燃烧器中，在使用静态混合器17等混合水W和液体燃料LF时，在燃 料喷嘴110的更上流侧进行混合。因此，在经过燃料喷嘴110内的期间，产生水W和液体燃 料LF分离的情况。与此相对，本实施例的燃烧器IOC中，紧靠着液体燃料喷射孔133B通过静态混合 器17使水W和液体燃料LF混合，因此能够使水W和液体燃料LF不分离地从液体燃料喷射 孔133B喷射混合燃料MF。然后，从各液体燃料喷射孔133B喷射的混合燃料MF从叶片端部 微粒化，该微粒化的混合燃料18C向图1所示的空气通路111的下流侧飞散。此外，在供给液体燃料LF的如图1所示的液体燃料供给线路L31上向液体燃料LF 中添加水W。由于水W的沸点比油等液体燃料LF低，因此水W先蒸，使燃烧温度下降，由此 能够降低旋转叶片130的叶片表面的温度，因此能够防止焦化。此外，本实施例的燃烧器IOC中，不需要设置图1所示的实施例1的燃烧器IOA那 样的兼用喷射孔11-1 11-3，仅从液体燃料喷射孔133B喷出水W，因此能够减少在燃料喷 嘴110、或旋转叶片130上设置的喷射孔的数量。此外，本实施例的燃烧器IOC中，通过静态混合器17使水W和液体燃料LF均勻地 混合，但本发明不限于此，只要是使水W和液体燃料LF均勻地混合的装置即可。实施例4
对于本发明实施例4的燃烧器，参照图6进行说明。本实施例的燃烧器，与上述图1所示的实施例1的燃烧器IOA的构成大致相同，因 此对与上述图1所示的实施例1的燃烧器IOA相同的构成标注相同标号，省略重复的说 明。此外，本实施例中，仅表示燃烧喷嘴110和旋转叶片130的部分，省略其他部分。图6是表示本发明实施例4的燃烧器的构成的概略图。如图6所示，本实施例的燃烧器IOD中，将图1所示的实施例1的燃烧器IOA的燃 料喷嘴110上设置的液体燃料喷射孔133A设在旋转叶片130的叶片腹面132a上。S卩，本实施例的燃烧器IOD中，将液体燃料喷射孔133C-1 133C-3设在旋转叶片 130的叶片腹面132a上，并且，作为冷却单元，在旋转叶片130的叶片腹面132a的液体燃料 喷射孔133C-1 133C-3的上流侧(图6中的左侧)，设置朝向旋转叶片130的叶片腹面 132a喷射水W的水喷射孔16B-1 16B-3。此外，图6是表示水喷射时的状态的图。从在旋转叶片130的叶片腹面132a的上流侧设置的水喷射孔16B-1 16B-3朝 向旋转叶片130的叶片腹面132a喷出水W，在旋转叶片130的叶片腹面132a的表面上形成 水膜15C，降低旋转叶片130的叶片表面温度。然后，从相比水喷射孔16B-1 16B-3设在 下流侧的液体燃料喷射孔133C-1 133C-3喷射液体燃料LF。然后，从水喷射孔16B-1 16B-3喷射而形成水膜15C的水W与从各液体燃料喷射孔133C-1 133C-3喷射的液体燃 料LF混合，从叶片端部微粒化，该微粒化的混合燃料18D向如图1所示的空气通路111的 下流侧飞散。因此，从相比液体燃料喷射孔133C-1 133C-3设在上流侧的水喷射孔16B-1 16B-3供给水W，在旋转叶片130的叶片表面上形成水膜15C，由此能够使旋转叶片130的叶 片腹面132a的叶片表面的温度降低，因此能够防止发生焦化。此外，通过从难以产生焦化的旋转叶片130的叶片表面喷射液体燃料LF，能够进 行浓度分布的微调整。实施例5对于本发明实施例5的燃烧器，参照图7进行说明。本实施例的燃烧器，与上述图1所示的实施例1的燃烧器IOA的构成大致相同，因 此对与上述图1所示的实施例1的燃烧器IOA相同的构成标注相同标号，省略重复的说明。此外，本实施例中，仅表示燃烧喷嘴110和旋转叶片130的部分，省略其他部分。图7是表示本发明实施例5的燃烧器的构成的概略图。如图7所示，本实施例的燃烧器IOE中，取代在图1所示的实施例1的燃烧器IOA 的旋转叶片130的叶片腹面132a上设置的兼用喷射孔11_1 11_3，而在旋转叶片130内 部形成水冷却流路21。S卩，本实施例的燃烧器IOE中，作为冷却单元，设置在旋转叶片内部形成的水冷却 流路。此外，图7是表示水喷射时的状态的图。在旋转叶片130内部形成水冷却流路21，通过在旋转叶片130内部流动的水W使 旋转叶片130内部冷却。此外，向水冷却流路21供给的水W经由图1所示的水供给线路 L31供给。而且，在水冷却流路21中使用的冷却后的水W从旋转叶片130的叶片端部向空气通路111中喷雾而微粒化。此外，从设在燃料喷嘴110上的液体燃料喷射孔133A喷射的液体燃料LF微粒化。然后，该微粒化的水W和从各液体燃料喷射孔133A喷射的微粒化的液体燃料LF在叶片端 部混合而微粒化，该微粒化的混合燃料18E向图1所示的空气通路111的下流侧飞散。因此，若使用本实施例的燃烧器10E，则在旋转叶片130内部设置水冷却流路21， 从旋转叶片130内部冷却旋转叶片130，由此使旋转叶片130的叶片表面的温度降低，使液 体燃料LF碰撞的叶片腹面132a的碰撞部分冷却，能够抑制旋转叶片130的加热。由此，能 够使燃烧温度下降，因此能够更有效地防止焦化。此外，能够在下流域通过流动的旋涡促进在水冷却流路21中使用而从叶片端部 飞散并微粒化的水W与从液体燃料喷射孔133A喷射并微粒化的液体燃料LF混合。如以上所述，本发明的燃烧器，能够使液体燃料碰撞的旋转叶片的叶面的碰撞部 分冷却，并抑制碰撞部分的加热，因此，适合用于抑制产生焦化的燃气轮机的燃烧器。
权利要求
一种燃烧器，具有燃料喷嘴；燃烧器筒，以围绕所述燃料喷嘴的状态配置，并在与所述燃料喷嘴之间形成空气通路；旋转叶片，以沿着所述燃料喷嘴的轴方向的状态配置在所述燃料喷嘴的外周面的沿周方向的多个部位上，为了使在所述空气通路中从上流侧向下流侧流通的空气旋转而随着从上流侧朝向下流侧逐渐弯曲；以及液体燃料喷射孔，设在所述燃料喷嘴上，并朝向所述旋转叶片的叶面喷射液体燃料，所述燃烧器的特征在于，具有对所述液体燃料碰撞的所述叶面的碰撞部分进行冷却的冷却单元。
2.如权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述冷却单元是兼用喷射孔，该兼用喷射孔设在所述旋转叶片的叶片腹面，在气体燃 烧时喷射气体燃料，并且在所述液体燃料燃烧时朝向所述旋转叶片的叶片腹面喷射水。
3.如权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述冷却单元是水喷射孔，该水喷射孔在所述燃料喷嘴的所述液体燃料喷射孔的上流 侧与所述液体燃料喷射孔同列配置，并朝向所述旋转叶片的叶片腹面喷射水。
4.如权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述冷却单元将水和液体燃料均勻混合后的混合燃料从所述液体燃料喷射孔朝向所 述旋转叶片的叶片腹面喷射。
5.如权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述冷却单元为在所述旋转叶片内部形成的水冷却流路。
6.如权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述液体燃料喷射孔设在所述旋转叶片的叶片腹面，并且，所述冷却单元是水喷射孔，该水喷射孔设在所述叶片腹面的所述液体燃料喷射 孔的上流侧，并朝向所述旋转叶片的叶片腹面喷射水。
7.如权利要求1 6的任一项所述的燃烧器，其特征在于，所述液体燃料朝向所述旋转叶片的叶片腹面、叶片背面的任一方或两方喷射液体燃料。
全文摘要
本实施例的燃烧器(10A)具有燃料喷嘴(110)；燃烧器筒，在与燃料喷嘴(110)之间形成空气通路；旋转叶片(旋流器叶片)(130)，以沿着燃料喷嘴(110)的轴方向的状态配置在燃料喷嘴(110)的外周面的沿周方向的多个部位上，随着从上流侧朝向下流侧而逐渐弯曲；以及液体燃料喷射孔(133A)，在燃料喷嘴(110)上朝向旋转叶片(130)的叶面喷射液体燃料，其中，具有兼用喷射孔(11-1～11-3)，作为对液体燃料(LF)碰撞的旋转叶片(130)的叶片腹面(132a)的碰撞部分进行冷却的冷却单元。从兼用喷射孔(11-1～11-3)喷射的水在叶片腹面(132a)上形成水膜(15a)，使燃烧温度降低，从而防止焦化。
文档编号F23R3/00GK101878395SQ20088011837
公开日2010年11月3日 申请日期2008年10月30日 优先权日2007年11月29日
发明者斋藤敏彦, 石坂浩一, 谷村聪 申请人:三菱重工业株式会社