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制作方法

专利名称：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制作方法
技术领域：
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：
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:(日本)特开平10 - 205757号公报
专利文献2 :(日本)特开2002 - 71135号公报发明内容
发明要解决的问题
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。
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。
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。
解决问题的技术方案
本发明为了解决上述课题，采用下面的技术方案。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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，并且能够抑制 从燃料喷嘴喷射的燃料浓度因冷却而变浓。
多孔板的孔径优选设为直径1mm。
由于采用的是在空间部的前端设置多孔板且在返回燃烧用空气流路的前端仅设 置堵塞物的构造，因此能够抑制用于冷却燃料喷嘴的成本。
上述方式的燃料喷嘴也可以在所述空间部的前端设置具有多个微孔的微孔板。
将具有多个微孔的微孔板设置于空间部的前端。由此，从空间部穿过设置于微孔 板的微孔的燃烧用空气从燃料喷嘴的前端部漏出。因此，从微孔板漏出的燃烧用空气给燃 料喷嘴的前端部带来薄膜效应。因此，通过在空间部的前端设置微孔板的简易构造，能够进 行燃料喷嘴的前端部的冷却。
微孔板的孔径优选设为直径1mm。
本发明之一方式的燃气涡轮燃烧器具备上述中的任一项所述的燃料喷嘴。
使用的是用于进行冷却的构造简易且抑制了成本的燃料喷嘴。因此，能够廉价且 容易地降低燃气涡轮燃烧器的损伤发生。
本发明之一方式的燃气轮机具备上述的燃气涡轮燃烧器。
使用的是能够廉价且容易地降低损伤发生的燃气涡轮燃烧器。因此，在仅使用气 体燃料时，能够容易且廉价地降低燃气轮机产生的损伤。
发明的效果
根据本发明的燃料喷嘴，将向空气流路引导的燃烧用空气的一部分导入设置于内 筒的轴中心位置的空间部，从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，通过简单的构造，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。


图1A是本发明第一实施方式的燃烧器的先导喷嘴的纵剖面概要构成图1B是本发明第一实施方式的燃烧器的先导喷嘴的图，且是图1A所示的A — A 部的横剖面图2A是本发明第三实施方式的燃烧器的先导喷嘴的纵剖面概要构成图2B是本发明第三实施方式的燃烧器的先导喷嘴的图，且是图2A所示的B — B 部的横剖面图2C是本发明第三实施方式的燃烧器的先导喷嘴的图，且是图2A所示的C — C 部的横剖面图3是图2A所示的先导喷嘴的前端部的部分放大概要图4A是本发明第四实施方式的燃烧器的先导喷嘴的纵剖面概要构成图4B是本发明第四实施方式的燃烧器的先导喷嘴的图，且是图4A所示的D-D部 的横剖面图5是图4A所示的先导喷嘴的前端部的放大概要图。
具体实施方式
[第一实施方式]
下面，作为本发明第一实施方式的燃气轮机的燃料喷嘴，参照图1A及图1B特别对 先导喷嘴进行说明。
图1A及图1B是设置于本实施方式的燃烧器的先导喷嘴，图1A表示的是纵剖面概 要构成图，图1B表示的是图1A所示的A — A部的横剖面图。
装设有具备本实施方式的先导喷嘴(燃料喷嘴)I的燃气涡轮燃烧器(以下，称为 “燃烧器”)的燃气轮机(未图示)除具备燃烧器(未图示)以外，还具备压缩机(未图示)和涡 轮(未图示)。燃气轮机大多具有多个燃烧器，使由压缩机压缩的燃烧用空气和流通到燃烧 器的燃料混合，在各燃烧器内燃烧，发生高温的燃气。使该高温的燃气向涡轮流通，对涡轮 进行旋转驱动。
多个燃烧器环状地配置于燃烧器壳体(未图示)。在燃烧器壳体和燃气轮机壳体 (未图示)内充满压缩后的燃烧用空气而形成轮机室(未图示)。向轮机室导入由压缩机压缩 的燃烧用空气。被导入的燃烧用空气从设置于燃烧器的上游部的空气流入口(未图示)进入 燃烧器的内部。在燃烧器的内部，从燃料喷嘴(未图示)流通的燃料和燃烧用空气混合而燃 烧。通过燃烧而产生的燃气穿过尾筒(未图示)向涡轮室(未图示)侧流通，使涡轮转子(未 图示)旋转。
燃烧器具有多根主喷嘴(未图不)和一根先导喷嘴I。
多根主喷嘴以在燃烧器的内部且包围先导喷嘴I的周围的方式配置。从主喷嘴喷 射的燃料与燃烧用空气预混合，在燃烧器主体(未图示)的内部进行燃烧。
先导喷嘴I主要由内筒5、同心圆状地设置于内筒5的前端周边的外周并包围内筒 5的前端部的喷烧筒2、旋转翼3构成。
通过喷烧筒2以同心圆状地设置于内筒5的前端周边的外周并包围内筒5的前端 部的方式配置，在喷烧筒2和内筒5之间形成环状的空气流路4。在该空气流路4内，由压 缩机压缩的燃烧用空气从其上游侧向下游侧流通。
多枚旋转翼3从先导喷嘴I的外壁面放射状地配置，且配置于空气流路4的轴向 的中途位置。各旋转翼3对在空气流路4内流通的压缩后的燃烧用空气赋予旋转力，将该 燃烧用空气成为旋转空气流。
先导喷嘴I主要具备内筒5、同心圆状地设置于内筒5的前端周边的外周并包围内 筒5的前端部的外筒6、外筒6和内筒5之间作为燃烧用空气流通的燃烧用空气流路7、设 置于内筒5的轴中心位置并沿内筒5的轴向延伸的空间部8 (参照图1B)、沿内筒5的周方 向大致等间隔地设置的多个气体燃料流路(内部流路)9、从内筒5的外壁向半径方向内侧延 伸而与空间部8连通的多个(至少一个)连通部10。
外筒6相对于内筒5而同心圆状地配置，且以其基端部(在图1A中，右侧的端部) 围绕内筒5的前端部(在图1A中，右侧的端部)的状态配置。因此，内筒5的外壁面和外筒 6的内壁面之间形成环状的燃烧用空气流路7，在该燃烧用空气流路7内，压缩后的燃烧用 空气从其上游侧(在图1A中，左侧)向下游侧(在图1A中，右侧)流通。
外筒6在其外周与外筒6同心圆状地设有喷烧筒2，在外筒6的外壁面和喷烧筒2 的内壁面之间形成有环状的空气流路4。在空气流路4的轴向的中途位置即旋转翼3的上 游侧开有向燃烧用空气流路7导入燃烧用空气的导入口 7a。
内筒5由外筒6围绕其前端部附近的外周。内筒5在其轴中心位置形成有油燃料 用喷嘴11插入的圆筒形的空间部8。设置于内筒5的轴中心位置的空间部8以沿内筒5的 轴向延伸的方式形成。
如图1B所示，在内筒5上以空间部8为中心而在周方向上呈大致等间隔的方式设 有气体燃料(流体)流通的多个(例如，8个)气体燃料流路9。该气体燃料流路9与空间部8 同样，以沿内筒5的轴向延伸的方式形成。
如图1A的涂黑的箭头所示，气体燃料从穿通设置于内筒5的前端部的气体燃料喷 射孔9a倾斜向外地喷射。从气体燃料喷射孔9a喷射的气体燃料与燃烧用空气混合，在燃 烧器主体内进行燃烧，所述燃烧用空气是穿过燃烧用空气流路7而从穿通设置于燃烧用 空气流路7的前端部的燃烧用空气喷射孔(未图示)斜向内地喷射的燃烧用空气(图1A的空 白箭头所示的)和来自空气流路4的燃烧用空气。
如图1A的双点划线的空白箭头所示，油燃料用喷嘴11将油燃料从设置于其前端 部的油燃料喷射孔(未图示)经过设置于围绕内筒5的前端部的外筒6的喷射孔6a喷射到 燃烧器主体内部。在将先导喷嘴I作为燃气用喷嘴来使用的情况(仅喷射气体燃料时)下， 将虚设喷嘴12插入设置于内筒5的轴中心位置的空间部8。
在内筒5的前端部和油燃料用喷嘴11的前端部及虚设喷嘴12的前端部之间形成 有规定的间隙，空气穿过该间隙而流通。
由压缩机压缩的燃烧用空气从燃烧器的空气流入口导入燃烧器的内部，其一部分 从连通部10导入通过油燃料用喷嘴11插入空间部8而形成的环状流路13，其余的燃烧用 空气向空气流路引导4。从连通部10导入环状流路13的燃烧用空气从先导喷嘴I的前端 部的喷射孔6a喷射。由于在空气流路4的轴向的中途位置设有旋转翼3，因此在旋转翼3 的上游侧和下游侧且在燃烧用空气上产生压力差。即，旋转翼3的下游侧的压力比上游侧 高。因此，被压缩的燃烧用空气易从空气流路4经由燃烧用空气流路7的导入口 7a及连通 部10导入环状流路13。
由于在内筒5的前端部和油燃料用喷嘴11的前端部之间形成有规定的间隙，因此 如图1A的双点划线且涂黑的箭头所示，导入环状流路13的燃烧用空气从上游向下游沿内 筒5的延伸方向穿过。这样，穿过环状流路13的燃烧用空气从设置于先导喷嘴I的前端部 的喷射孔6a，薄膜状地向先导喷嘴I之外喷射。
在将先导喷嘴I作为燃气专用而使用的情况下，也通过将虚设喷嘴12插入设置于 内筒5的轴中心位置的空间部8，在内筒5的内壁和虚设喷嘴12之间形成环状的环状流路 13。
利用图1A及图1B对将这种构成的先导喷嘴I作为燃气专用而使用时的流动进行 说明。
将插入设置于内筒5的轴中心部的空间部8的油燃料用喷嘴11拆下。将虚设喷 嘴12插入拆下了油燃料用喷嘴11的空间部8。虚设喷嘴12成为不从其前端部喷射油燃料 的构造。在这种虚设喷嘴12的外壁和内筒5的内壁之间形成环状流路13。
在具有虚设喷嘴12的先导喷嘴I作为燃气专用而使用时，从气体燃料流路9导入 的气体燃料和经过燃烧用空气喷射孔的燃烧用空气都从先导喷嘴I喷射。即，从气体燃料 流路9导入的气体燃料从气体燃料喷射孔9a喷射，与在燃烧用空气流路7内流通且从燃烧 用空气喷射孔喷射的燃烧用空气及来自空气流路4的燃烧用空气混合而燃烧。
与在空间部8插有油燃料用喷嘴11的情况同样，从连通部10导向环状流路13的 燃烧用空气从先导喷嘴I的前端部的喷射孔6a喷射。
由于在内筒5的前端部和虚设喷嘴12的前端部之间形成有规定的间隙，因此如图1A的双点划线且涂黑的箭头所示，导入环状流路13的燃烧用空气从上游向下游沿内筒5的 延伸方向穿过。穿过环状流路13的燃烧用空气从设置于先导喷嘴I的前端部的喷射孔6a， 薄膜状地向先导喷嘴I之外喷射。
通过穿过环状流路13而从喷射孔6a喷射圆筒状的薄膜空气(燃烧用空气层)，先 导喷嘴I的前端部被薄膜空气覆盖，因此能够防止先导喷嘴I的前端部的高温化而对先导 喷嘴I的前端部进行冷却。
从连通部10导入环状流路13的燃烧用空气量比穿过燃烧用空气流路7的燃烧用空气量小。
如上所述，根据本实施方式的先导喷嘴1、具备该先导喷嘴I的燃烧器及具备该燃 烧器的燃气轮机，可实现下面的作用效果。
即使在将先导喷嘴(燃料喷嘴)I作为燃气专用而使用的情况(仅喷射气体燃料(流 体)的情况)下，也对导入燃烧用空气流路7的燃烧用空气的一部分进行引导，并从通过将虚 设喷嘴12插入设置于内筒5的空间部8而形成的环状流路13的前端部导出燃烧用空气。从环状流路13的前端部导出的燃烧用空气通过薄膜冷却效应来冷却先导喷嘴I的前端部。 由此通过仅将向环状流路13导入燃烧用空气的连通部10设置于内筒5的简单的构造，能 够实现先导喷嘴I单体的冷却。因此，不需要先导喷嘴I前端部的改造及用于冷却的新装 备。因此，能够抑制用于冷却先导喷嘴I的成本。
相对于燃烧用空气的流动而在设置于喷烧筒2的旋转翼3更上游侧设有向空间部 8导入燃烧用空气的一部分的连通部10。在旋转翼3的前后，压力差大，因此利用该压力差， 能够向先导喷嘴I的空间部8导入燃烧用空气。因此，能够高效地进行先导喷嘴I的冷却。
在先导喷嘴I中，也向旋转翼3供给燃料，也能够从旋转翼3的表面向燃烧用空气 中喷射燃料。
使用的是用于进行冷却的构造简易且抑制了成本的先导喷嘴I。因此，能够廉价且 容易地降低燃烧器(燃气涡轮燃烧器)的损伤发生。
使用的是能够廉价且容易地降低损伤发生的燃烧器(未图示)。因此，在作为燃气 专用而使用时，能够容易且廉价地降低燃气轮机(未图示)产生的损伤。
[第二实施方式]
本实施方式的先导喷嘴、具备该先导喷嘴的燃烧器及具备该燃烧器的燃气轮机在 连通部的截面形状不同这一点上与第一实施方式不同，其他都是同样的。因此，关于同一构 成及作为燃气专用而使用时的流动，省略其说明。
各(至少一个)连通部的与其延伸方向正交的截面形状设为在内筒的轴向上具有 长轴的椭圆形状。即，连通部的截面形状的长轴的方向设为与形成于内筒的气体燃料流路 的延伸方向相同。
如上所述，根据本实施方式的先导喷嘴、具备该先导喷嘴的燃烧器及具备该燃烧 器的燃气轮机，可实现下面的作用效果。
将连通部的与从内筒向空间部的连通部的延伸方向正交的截面形状成为在内筒 的轴向上具有长轴而加长的椭圆形状。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，也能够增加导入空间部的燃烧用空气量。因 此，能够更高效地进行先导喷嘴(燃料喷嘴)的冷却。
在本实施方式中，将连通部的截面形状设为椭圆形状并进行了说明，但本发明不 局限于此，例如，也可以是长方形等的只要是在内筒的轴向上具有长轴的形状即可。
也可以不将连通部设为在内筒的轴向上具有长轴的形状，而是为了确保连通部的 纵截面积，在内筒的轴向上设置多个连通部，另外，也可以并用两者。
在内筒的轴向上设有多个连通部的情况下，能够进一步增加导入空间部的燃烧用 空气量，因此能够更加高效地进行先导喷嘴的冷却。
[第三实施方式]
本实施方式的先导喷嘴、具备该先导喷嘴的燃烧器及具备该燃烧器的燃气轮机在 空间部和气体燃料流路之间的内筒上装设有环状的返回燃烧用空气流路这一点上与第一 实施方式不同，其他都是同样的。因此，关于同一构成及作为燃气专用而使用时的流动，附 带同一符号，省略其说明。
图2A 图2C是设置于本实施方式的燃烧器的先导喷嘴，图2A表示的是纵剖面概 要构成图，图2B表示的是图2A所示的B — B部的横剖面图，图2C表示的是图2A所示的C-C部的横剖面图。另外，图3表示的是图2A所示的先导喷嘴的前端部的局部放大概要图。
如图2A所示，先导喷嘴(燃料喷嘴)20具有以夹在各气体燃料流路(内部流路)9 和空间部8之间的方式设置于内筒5且向内筒5的轴向延伸的环状的返回燃烧用空气流路21、和将返回燃烧用空气流路21和燃烧用空气流路7之间连接的多个(例如，8个)连接部22。
返回燃烧用空气流路21形成于内筒5的前端部附近的各气体燃料流路9和空间 部8之间的内筒5，如图2C所示，形成环状的流路。返回燃烧用空气流路21在空间部8的 前端与空间部8连通。
连接部22朝向内筒5的半径方向而将返回燃烧用空气流路21和燃烧用空气流路 7之间连接。通过连接部22，返回燃烧用空气流路21和燃烧用空气流路7连通。如图2C 所示，各连接部22在内筒5的周方向上交替地设置于气体燃料流路9之间，成为各连接部 22和各气体燃料流路9不相交的构造。
在将这种构成的先导喷嘴20作为燃气专用而使用(仅喷射气体燃料(流体))的情 况下，将虚设喷嘴12插入设置于内筒5的轴中心部的空间部8，如图3所示，在通过将虚设 喷嘴12插入空间部8而形成的环状流路13的前端设置具有与环状流路13连通的多个孔 23a的冲击板(多孔板)23，且在返回燃烧用空气流路21的前端设置将返回燃烧用空气流路 21堵塞的堵塞板(堵塞物)24。
通过在环状流路13的前端设置冲击板23，从连通孔10 (参照图2A)经过环状流 路13的燃烧用空气从设置于冲击板23的多个孔23a导出。从该冲击板23的多个孔23a 导出的燃烧用空气与将返回燃烧用空气流路21的前端堵塞的堵塞板24碰撞。由此，先导 喷嘴20的前端被冷却。
设置于冲击板23的孔23a优选设为直径1mm。
从冲击板23的多个孔23a导出的燃烧用空气通过与堵塞板24碰撞，其流动方向 转向。转向了的燃烧用空气向返回燃烧用空气流路21引导。返回燃烧用空气流路21内的 燃烧用空气从内筒5的前端部向内筒5的基端部侧引导(从图2A及图3的右侧向左侧)，经 过各连接部22，向燃烧用空气流路7引导。
经过各连接部22导出到燃烧用空气流路7的燃烧用空气与从导入口 7a导入燃烧 用空气流路7的燃烧用空气汇合。汇合后的燃烧用空气从穿通设置于燃烧用空气流路7的 下游侧的燃烧用空气喷射孔(未图示)喷射，与从气体燃料喷射孔9a喷射的气体燃料混合成 为燃气。
如上所述，根据本实施方式的先导喷嘴20、具备该先导喷嘴20的燃烧器及具备该 燃烧器的燃气轮机(未图示)，可实现下面的作用效果。
在夹在气体燃料流路(内部流路)9和空间部8之间的内筒5上设有返回燃烧用空 气流路21，将该返回燃烧用空气流路21经由多个(例如，8个)连接部22与燃烧用空气流路 7连接。在返回燃烧用空气流路21的前端设有堵塞板(堵塞物)24而将返回燃烧用空气流 路21堵塞，在通过将虚设喷嘴12插入空间部8而形成的环状流路13的前端设有具有与环 状流路13连通的多个孔23a的冲击板(多孔板)23。由此，在环状流路13内流通的燃烧用 空气从冲击板23导出，与堵塞板24碰撞，然后向返回燃烧用空气流路21引导。另外，向返 回燃烧用空气流路21引导的燃烧用空气经由连接部22向燃烧用空气流路7引导。因此，在由从冲击板23导出且与堵塞板24碰撞后的燃烧用空气对先导喷嘴(燃料喷嘴)20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燃烧用空气流路7。因此，能够进行先 导喷嘴20的前端部的冷却，并且通过冷却，能够抑制从先导喷嘴20喷射的燃料浓度变浓。
由于采用的是在环状流路13的前端设置冲击板23且在返回燃烧用空气流路21 的前端仅设置堵塞板24的构造，因此能够抑制用于冷却先导喷嘴20的成本。
[第四实施方式]
本实施方式的先导喷嘴、具备该先导喷嘴的燃烧器及具备该燃烧器的燃气轮机在 内筒的前端设置微孔板这一点上与第一实施方式不同，其他都是同样的。因此，关于同一构 成及作为燃气专用而使用时的流动，附带同一符号，省略其说明。
图4A及图4B是设置于本实施方式的燃烧器的先导喷嘴的图，图4A表示的是纵剖 面概要构成图，图4B表示的是图4A所示的D — D部的横剖面图。图5表示的是图4A所示 的先导喷嘴的前端部的放大概要图。
在将先导喷嘴(燃料喷嘴)30作为燃气专用而使用(仅喷射气体燃料(流体))的情 况下，如图5所示，在通过将虚设喷嘴12插入空间部8而形成的环状流路13的前端设置具 有多个微孔31a的微孔板31。
设置于微孔板31的微孔31a优选设为直径1mm。
通过设置于微孔板31的多个微孔31a，从形成于内筒5和虚设喷嘴12之间的环状 流路13导入的燃料空气从先导喷嘴30的前端部漏出而通过薄膜冷却效应对先导喷嘴30 的前端部进行冷却。
如上所述，根据本实施方式的先导喷嘴30、具备该先导喷嘴30的燃烧器及具备该 燃烧器的燃气轮机，可实现下面的作用效果。
将具有多个微孔31a的微孔板31设置于通过将虚设喷嘴12插入空间部8而形成 的环状流路13的前端。由此，从环状流路13穿过设置于微孔板31的微孔31a的燃烧用空 气从先导喷嘴(燃料喷嘴)30的前端部漏出。因此，从微孔板31漏出的燃烧用空气会给先 导喷嘴30的前端部带来薄膜效应。因此，通过在环状流路13的前端设置微孔板31的简易 构造，能够进行先导喷嘴30的前端部的冷却。
本发明不局限于上述的实施方式，在不脱离本发明精神的范围内，可进行各种变 更、变形。
例如，在上述实施方式中，对在气体燃料流路9流动气体燃料且在油燃料用喷嘴 11流动油燃料的情况进行了说明，但根据状况，可使其他燃料、蒸汽、水或净化空气等流体 流动。另外，也可以安装附加的气体燃料用喷嘴来代替油燃料用喷嘴11。


标记说明 1、20、30 23456先导喷嘴(燃料喷嘴) 喷烧筒 旋转翼 空气流路 内筒 外筒 空间部
9气体燃料流路(内部流路)
10连通部
21返回燃烧用空气流路
22连接部
23多孔板
23a孔
24堵塞板(堵塞物)
31微孔板
31a微孔
权利要求
1.一种燃料喷嘴，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。
2.如权利要求1所述的燃料喷嘴，其中，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，所述连通部设置于所述旋转翼的上游侧。
3.如权利要求1或2所述的燃料喷嘴，其中，所述连通部的至少与一个延伸方向正交的截面形状在所述内筒的轴向上具有长轴。
4.如权利要求1 3中的任一项所述的燃料喷嘴，其中，所述连通部在所述内筒的轴向上具有多个。
5.如权利要求1 4中的任一项所述的燃料喷嘴，其中，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、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，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。
6.如权利要求1 4中的任一项所述的燃料喷嘴，其中，在所述空间部的前端设置具有多个微孔的微孔板。
7.一种燃气涡轮燃烧器，其具备权利要求1 6中的任一项所述的燃料喷嘴。
8.一种燃气轮机，其具备权利要求7所述的燃气涡轮燃烧器。
全文摘要
本发明提供一种简易且能够抑制成本地冷却前端部的燃料喷嘴、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。所述燃料喷嘴具备内筒(5)、同心圆状地设置于内筒(5)的前端周边的外周并包围内筒(5)的前端部的喷烧筒(2)、喷烧筒(2)和内筒(5)之间作为燃烧用空气进行流通的空气流路(4)、形成于内筒(5)的轴中心位置且沿内筒(5)的轴向延伸的空间部(8)、沿内筒(5)的周方向大致等间隔地设置并从前端部喷射流体的多个内部流路(9)、设置于比内筒(5)的前端部更靠向上游侧并从内筒(5)的外壁向半径方向内侧延伸而与空间部(8)连通的至少一个连通部(10)，从连通部(10)将向空气流路引导(4)的燃烧用空气的一部分导入空间部(8)，从空间部(8)的前端部导出燃烧用空气。
文档编号F01D25/12GK103003552SQ20118003524
公开日2013年3月27日 申请日期2011年8月17日 优先权日2011年1月14日
发明者高见英治, 田中克则, 西田幸一, 赤松真儿, 春田秀树, 川上朋, 井上庆 申请人:三菱重工业株式会社