燃气轮机燃烧器以及燃气轮机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种预混合燃烧方式的燃气轮机燃烧器、以及具备燃气轮机燃烧器的燃气轮机。
【背景技术】
[0002]以往，已知有使将燃料与燃烧用空气预先混合而成的预混合气体燃烧的预混合燃烧方式的燃气轮机燃烧器(例如参照专利文献I)。该燃气轮机燃烧器具有供预混合气体流通的主喷烧器(burner)，主喷烧器构成为包括喷烧器外筒和其下游的延长管。当使来自主喷烧器的预混合气体燃烧时，遍及主喷烧器的内部而产生逆火(燃烧)的现象、即返火。因此，为了抑制返火的发生，从喷烧器外筒与延长管之间的间隙沿着延长管的内壁面而流通有薄膜状的空气(薄膜空气)。
[0003]先行技术文献
[0004]专利文献:
[0005]专利文献1:日本特许第4070758号公报
[0006]然而，吸入到燃气轮机燃烧器的空气量除了分配为上述的燃烧用空气、薄膜空气之外，还被分配为冷却空气。此时，吸入到燃气轮机燃烧器的空气量根据燃气轮机的输出性能而被预先规定。因此，若作为薄膜空气和冷却空气而使用的空气量多，则与之对应地，作为燃烧用空气而使用的空气量会减少。在该情况下，由于预混合气体的燃料成分会变浓，所以难以减少燃烧时产生的NOx。
【发明内容】
[0007]发明要解决的技术问题
[0008]于是，本发明的课题在于，提供一种能够抑制返火并且减少燃烧时产生的NOx的燃气轮机燃烧器以及燃气轮机。
[0009]用于解决技术问题的手段
[0010]本发明的燃气轮机燃烧器使将燃料和燃烧用空气预先混合而成的预混合气体燃烧而在内部形成燃烧区域，该燃气轮机燃烧器的特征在于，具备:预混合气体供给通路，其供预混合气体流通Γ薄膜空气供给口，其设置于预混合气体供给通路，用于供给沿着预混合气体供给通路的内壁面的薄膜状的薄膜空气；以及冷却通路，其供用于冷却与所形成的燃烧区域对置的内壁面的冷却空气流通，冷却通路的流出侧与薄膜空气供给口连接。
[0011]根据该结构，能够将冷却空气作为薄膜空气而使用，所以与分别使用冷却空气和薄膜空气的情况相比，能够降低所使用的空气量，由此，能够增大作为燃料用空气而使用的空气量。因此，能够稀释预混合气体的燃料成分，所以能够抑制返火且冷却燃烧室的内壁面，并且能够减少因使预混合气体燃烧而产生的N0X。
[0012]在该情况下，优选为，冷却通路以隔着内壁面的方式，沿着成为燃烧区域的相反侧的表面的内表面而形成。
[0013]根据该结构，能够使冷却空气沿着内表面流通，所以能够适当地冷却内壁面。
[0014]在该情况下，优选为，在冷却通路中设置有包括冲击孔的冲击构件，该冲击孔被贯通形成，以使冷却空气吹至内表面。
[0015]根据该结构，能够使在冷却通路中流通的冷却空气通过冲击构件，从而吹至内表面，所以能够适当地冷却与燃烧区域对置的内壁面。此时，能够加快通过了冲击孔的空气的流速，由此能够提高内表面的冷却效率，所以能够降低作为冷却空气而使用的空气量。
[0016]在该情况下，优选为，薄膜空气供给口为形成在预混合气体供给通路的上游侧的内壁面与在上游侧的内壁面的外侧设置的下游侧的内壁面之间的开口。
[0017]根据该结构，能够适当地使从薄膜空气供给口供给的薄膜空气沿着预混合气体供给通路的内壁面流通。
[0018]在该情况下，优选为，薄膜空气供给口为形成于预混合气体供给通路的内壁面的狭缝开口。
[0019]根据该结构，能够从预混合气体供给通路的内壁面供给从薄膜空气供给口供给的薄膜空气，所以能够使内壁面处于同一面。
[0020]本发明的燃气轮机具备:上述的燃气轮机燃烧器；以及涡轮，其通过在燃气轮机燃烧器中使预混合气体燃烧而产生的燃烧气体进行旋转。
[0021]根据该结构，能够抑制返火，并且能够通过成为低NOx的燃烧而使涡轮旋转。
【附图说明】
[0022]图1是实施例1所涉及的燃气轮机的概要结构图。
[0023]图2是图1的燃气轮机燃烧器中的放大图。
[0024]图3是概要性地表示燃气轮机燃烧器的内部结构的图。
[0025]图4是表示导引锥的冷却通路周围的结构的示意图。
[0026]图5是表示实施例2所涉及的燃气轮机燃烧器的导引锥的冷却通路周围的结构的示意图。
[0027]图6是表示实施例3所涉及的燃气轮机燃烧器的喷烧器的冷却通路周围的结构的示意图。
[0028]图7是表示实施例3的变形例所涉及的燃气轮机燃烧器的喷烧器的冷却通路周围的结构的示意图。
[0029]图8是表示实施例4所涉及的燃气轮机燃烧器的喷烧器的冷却通路周围的结构的示意图。
[0030]图9是表示实施例4的变形例所涉及的燃气轮机燃烧器的喷烧器的冷却通路周围的结构的示意图。
【具体实施方式】
[0031]以下，基于附图对本发明所涉及的实施例进行详细说明。需要说明的是，并不通过该实施例来限定本发明。另外，在下述实施例的构成要素中，包括本领域技术人员能够且容易置换的构件、或者实质上相同的构件。
[0032]实施例1
[0033]图1是实施例1所涉及的燃气轮机的概要结构图。如图1所示，燃气轮机I具备压缩机11、燃气轮机燃烧器(以下称为燃烧器)12、涡轮13以及排气室14，在涡轮13上连结有未图不的发电机。
[0034]压缩机11具有吸入空气的空气吸入口 15，在压缩机机室16内交替地配设有多个静叶片17和多个动叶片18。燃烧器12向被压缩机11压缩后的压缩空气(燃烧用空气)供给燃料，通过在喷烧器内点燃而能够燃烧。涡轮13在涡轮机室20内交替地配设有多个静叶片21和多个动叶片22。排气室14具有与涡轮13相连的排气扩散器23。另外，以贯通压缩机11、燃烧器12、涡轮13、排气室14的中心部的方式设置有转子(涡轮轴)24，压缩机11侧的端部被轴承部25支承为旋转自如，另一方面，排气室14侧的端部被轴承部26支承为旋转自如。而且，在该转子24上固定有多个圆盘板，该转子24与各动叶片18、22连结，并且在排气室14侧的端部与未图示的发电机的驱动轴连结。
[0035]因此，从压缩机11的空气吸入口 15吸入的空气通过多个静叶片21和多个动叶片22而被压缩，从而成为高温、高压的压缩空气，通过在燃烧器12中对该压缩空气供给规定的燃料而燃烧。然后，由该燃烧器12生成的作为工作流体的高温、高压的燃烧气体通过构成涡轮13的多个静叶片21和多个动叶片22，从而旋转驱动转子24，由此驱动与该转子24连结的发电机。另一方而，旋转驱动转子24后的燃烧气体即废气在排气室14的排气扩散器23中转换成静压后，被排放到大气中。
[0036]图2是图1的燃气轮机燃烧器中的放大图。燃烧器12具有燃烧器壳体30。燃烧器壳体30具有在外筒31的内部配置的内筒32、以及与内筒32的前端部连结的尾筒33，并沿着相对于转子24的旋转轴L而倾斜的中心轴S延伸。
[0037]外筒31被紧固于形成供来自压缩机11的压缩空气流入的机室34的机室外壳27。内筒32的基端部支承于外筒31，并且以从外筒31隔开规定间隔的方式配置于外筒31的内侧。在内筒32的中心部，沿着中心轴S而配设有导引喷烧器40。在导引喷烧器40的周围，以包围导引喷烧器40的方式等间隔且与导引喷烧器40平行地配设有多个主喷烧器50。尾筒33的基端形成为圆筒状，并且与内筒32的前端连结。尾筒33以剖面积在前端侧较小且在前端侧弯曲的方式形成，并朝向涡轮13的第一段的静叶片21开口。尾筒33在内部形成燃烧室。
[0038]图3是概要性地表示燃气轮机燃烧器的内部结构的图。导引喷烧器40具有导引锥41、沿中心轴S配置在导引锥41的内部的导引喷嘴42、以及设置在导引喷嘴42的外周部的导引旋流器43。主喷烧器50具有喷烧器筒51、以及与中心轴S平行地配置在喷烧器筒51的内部的主喷嘴52。经由燃料口 44(图2)从未图示的导引燃烧路线向导引喷嘴42供给燃料。经由燃料口 54(图2)从未图示的主燃料路线向主喷嘴52供给燃料。
[0039]在图2中，来自压缩机11的高温高压的压缩空气向燃烧器12的周围的机室34流入。该压缩空气在尾筒33和内筒32的外侧，从尾筒3