燃料喷嘴的制作方法
【专利说明】燃料喷嘴
[0001]本申请是国际申请日为2011年8月17日，申请号为201180035246.7，发明名称为燃料喷嘴、具备该燃料喷嘴的燃气涡轮燃烧器及具备该燃气涡轮燃烧器的燃气轮机的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及燃料喷嘴、具备该燃料喷嘴的燃气涡轮燃烧器及具备该燃气涡轮燃烧器的燃气轮机，特别涉及切换使用油和气体的双重方式的燃料喷嘴的冷却。
【背景技术】
[0003]燃气轮机的燃气涡轮燃烧器使油燃料、气体燃料、燃烧用空气进行流通，然后切换气体燃料和油燃料而使燃料燃烧。在燃气涡轮燃烧器中，通过燃料燃烧而产生的高温的燃气向燃气轮机流通并驱动燃气轮机。在燃烧开始时，使油燃料或气体燃料在配置于燃气涡轮燃烧器的轴心的燃料喷嘴流通，进行点火。
[0004]在此，燃料喷嘴以大致圆筒状的燃料喷嘴主体的轴向变成燃气涡轮燃烧器内的空气流动方向的方式配置于燃气涡轮燃烧器内。在大致圆筒状的燃料喷嘴主体上，沿其圆周方向大致均等间隔地设有气体燃料通路。另外，在覆盖燃料喷嘴主体的外周的外筒和燃料喷嘴主体的外周壁之间设有环状地形成的空气流路。
[0005]这样形成的燃料喷嘴使从空气流路流入的空气从设置于燃料喷嘴的前端部的周边的空气喷射口向燃料喷嘴主体的轴中心流通，并大致斜向内地喷射空气，从而使空气流出到燃气涡轮燃烧器内。
[0006]从气体燃料通路流到燃料喷嘴的前端部的气体燃料从设置于前端部的周边的气体喷射口，从燃料喷嘴主体的轴中心大致倾斜向外地喷射。
[0007]油燃料经过收纳于由大致圆筒状的燃料喷嘴主体的内壁形成的圆筒形的空间部的油燃料喷嘴，从设置于油燃料喷嘴的前端部的中心的喷射口喷射到燃气涡轮燃烧器内。
[0008]这样，空气和气体燃料或油燃料通过从燃料喷嘴的前端部喷射到燃气涡轮燃烧器内而燃烧，进行点火。
[0009]燃料喷嘴的前端部对从空气流路导入的高温的空气进行喷射，并且从设置于比空气流路更靠燃料喷嘴的轴中心的气体燃料通路，喷射比空气更低温的气体燃料。因此，由气体燃料流路和空气流路夹着的燃料喷嘴主体的外周侧(空气流路侧)和内周侧(气体燃料流路侧)之间的温差增大，从而产生热伸缩差，在燃料喷嘴的前端部的焊接部产生裂纹。
[0010]在仅使用气体燃料时，拆下油燃料喷嘴而使用。因此，通过拆下油燃料喷嘴而产生的沿着燃料喷嘴的轴向中心线的圆筒形的空间部暴露于高温的燃气。为了防止因侵入空间部的高温的燃气而在燃料喷嘴的前端部的焊接部产生裂纹，设置从燃料喷嘴的前端部密封空间部的盖。该盖由于暴露于高温的燃气，因此需要冷却(例如，专利文献I)。
[0011]作为设置于这种燃料喷嘴的前端部的盖的冷却方法，存在从外部空气系统向盖导入空气而冷却的方法。
[0012]专利文献2公开的是如下技术，S卩，通过使由设置于燃气轮机的压缩机压缩的空气偏向并将其向燃料喷嘴的空间部导入，然后使空气从空间部经过设置于盖的前端面的漏出孔而从燃料喷嘴的前端部漏出，来冷却盖。
[0013]现有技术文献
[0014]专利文献
[0015]专利文献1:(日本)特开平10 - 205757号公报
[0016]专利文献2:(日本)特开2002 - 71135号公报
【发明内容】
[0017]发明要解决的问题
[0018]但是，在从外部空气系统向盖导入空气而冷却的情况下，存在用于将外部空气导入配管等的很复杂的问题。
[0019]专利文献2公开的发明由于在仅使用气体燃料时，需要拆下油燃料喷嘴，其后，在燃料喷嘴的前端部设置设有冷却用空气流路的盖，因此存在成本增大之类的问题。
[0020]本发明是鉴于上述的情况而完成的，其目的在于，提供一种能够简易且抑制成本地冷却燃料喷嘴的前端部的燃料喷嘴、具备该燃料喷嘴的燃气涡轮燃烧器及具备该燃气涡轮燃烧器的燃气轮机。
[0021]解决问题的技术方案
[0022]本发明为了解决上述课题，采用下面的技术方案。
[0023]本发明之一方式的燃料喷嘴具备:内筒、同心圆状地设置于该内筒的前端周边的外周并包围该内筒的前端部的喷烧筒、该喷烧筒和所述内筒之间作为燃烧用空气进行流通的空气流路、形成于所述内筒的轴中心位置且沿所述内筒的轴向延伸的空间部、沿所述内筒的周方向大致等间隔地设置而从前端部喷射流体的多个内部流路、设置于所述内筒的前端部更上游侧并从该内筒的外壁向半径方向内侧延伸而与所述空间部连通的至少一个连通部，从所述连通部将被所述空气流路导入的所述燃烧用空气的一部分导入所述空间部，从所述空间部的前端部导出所述燃烧用空气。
[0024]在切换使用气体燃料和油燃料的双重方式的燃料喷嘴的情况下，从燃气轮机的压缩机抽取的高温的燃烧用空气在空气流路内流通，比燃烧用空气更低温的气体燃料(流体)在设置于空气流路的内侧的气体燃料流路(内部流路)内流通。因此，由空气流路和气体燃料流路夹着的内筒的空气流路侧即外壁侧和气体燃料流路侧即内壁侧之间的温差增大，在内筒的外壁侧和内壁侧之间产生热伸缩差，从而对将燃料喷嘴的前端部的内筒的外壁侧和内壁侧之间接合的焊接部施加热应力，易在焊接部产生裂纹。
[0025]因此，在上述方式中，将向空气流路引导的燃烧用空气的一部分导入，从设置于内筒的空间部的前端部导出燃烧用空气。从空间部的前端部导出的燃烧用空气通过薄膜冷却效应对燃料喷嘴的前端部进行冷却。由此，通过仅将向空间部导入燃烧用空气的连通部设置于内筒的简单构造，能够实现燃料喷嘴单体的冷却。因此，不需要燃料喷嘴前端部的改造及用于冷却的新装备。因此，能够抑制用于冷却燃料喷嘴的成本。
[0026]上述方式的燃料喷嘴也可以具备旋转翼，所述旋转翼设置于所述空气流路的轴向的中途位置，对所述燃烧用空气赋予旋转力，形成旋转空气流，所述连通部也可以设置于所述旋转翼的上游侧。
[0027]相对于燃烧用空气的流动而在设置于喷烧筒的内部的旋转翼更上游侧设置向空间部导入燃烧用空气的一部分的连通部。在旋转翼的前后，压力差增大，因此利用该压力差，能够向燃料喷嘴的空间部导入燃烧用空气。因此，能够高效地进行燃料喷嘴的冷却。
[0028]上述方式的燃料喷嘴的所述连通部的至少与一个延伸方向正交的截面形状也可以在所述内筒的轴向上具有长轴。
[0029]连通部的与从内筒向空间部的延伸方向正交的截面形状以在内筒的轴向上具有长轴的方式设置。由此，即使在增大了连通部的截面形状的情况下，连通部和气体燃料流路(内部流路)也不会干涉，也能够使导入空间部的燃烧用空气量增加。因此，能够更高效地进行燃料喷嘴的冷却。
[0030]上述方式的燃料喷嘴的所述连通部也可以在所述内筒的轴向上设置多个。
[0031]通过将连通部在内筒的轴向上设置多个，能够使导入空间部的燃烧用空气量增加。因此，能够更高效地进行燃料喷嘴的冷却。
[0032]上述方式的燃料喷嘴也可以具备:以夹在所述内部流路和所述空间部之间的方式设置于所述内筒并向该内筒的轴向延伸的环状的返回燃烧用空气流路、和将该返回燃烧用空气流路和所述空气流路之间连接的多个连接部，也可以在所述空间部的前端设置具有与该空间部连通的多个孔的多孔板，在所述返回燃烧用空气流路的前端设置将该返回燃烧用空气流路堵塞的堵塞物。
[0033]在夹在内部流路和空间部之间的内筒上设有返回燃烧用空气流路，并将该返回燃烧用空气流路经由多个连接部与空气流路连接。在返回燃烧用空气流路的前端设有堵塞物而堵塞返回燃烧用空气流路，在空间部的前端设有具有与空间部连通的多个孔的多孔板。由此，在空间部流通的燃烧用空气从多孔板导出，与堵塞物碰撞而向返回燃烧用空气流路引导。向返回燃烧用空气流路引导的燃烧用空气经由连接部向空气流路引导。因此，在由来自多孔板且与堵塞物碰撞的燃烧用空气对燃料喷嘴的前端部进行冷却以后，能够使冷却后的燃烧用空气返回到空气流路。因此，能够进行燃料喷嘴的前端部的冷却，并且