專利名稱：燃氣輪機用燃燒頭的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具備旋轉葉片(旋流器葉片)的燃氣輪機用燃燒頭，所述旋轉葉片從燃料噴出孔向從上游側流動來的空氣或空氣和燃料的混合氣體噴射燃料，并且賦予旋轉力而形成旋轉混合氣流。
背景技術：
作為這種燃氣輪機用燃燒頭，例如公知專利文獻I所公開的結構。

在先技術文獻專利文獻專利文獻I日本特開2003-74855號公報

發(fā)明內(nèi)容
但是，上述專利文獻I所公開的結構中，存在如下問題從氣體燃料流路(燃料流路)8流入在旋流器(旋轉葉片)14的內(nèi)部設置的氣體燃料流路部(腔室)16的燃料，在氣體燃料流路部16內(nèi)形成渦流，由于該渦流而在氣體燃料流路部16內(nèi)產(chǎn)生壓カ梯度，從小孔(噴射孔)15的燃料噴射量變得不均勻。本發(fā)明鑒于上述的問題而創(chuàng)立，其目的在于提供一種燃氣輪機用燃燒頭，其能夠?qū)崿F(xiàn)從噴射孔噴射的燃料的均勻化，由此能夠?qū)崿F(xiàn)燃氣輪機燃燒器的低NOx化。本發(fā)明為了解決上述課題，采用了以下的技術方案。本發(fā)明的第I方式的燃氣輪機用燃燒頭，具備多片旋轉葉片，從燃料噴射孔向從上游側流動來的空氣或空氣和燃料的混合氣體噴射燃料，并且賦予旋轉カ而生成旋轉混合氣流；及噴嘴，這些旋轉葉片在該噴嘴的外周面放射狀地配置，且將燃料導向所述燃料噴射孔的第I燃料流路設于該噴嘴的內(nèi)部，其中，在所述旋轉葉片的內(nèi)部設有與所述燃料噴射孔連通的腔室，在該腔室與所述第I燃料流路之間沿軸向至少設有兩個第2燃料流路。根據(jù)本發(fā)明的第I方式的燃氣輪機用燃燒頭，經(jīng)由第I燃料流路導向(供給)旋轉葉片ー側的燃料通過至少兩個(多個)第2燃料流路而導向腔室內(nèi)，之后從燃料噴射孔噴射(噴出)。并且，燃料通過第2燃料流路時，在第I燃料流路產(chǎn)生的動壓分散，燃料從各第2燃料流路ー樣地(均勻地)流入(供給)到腔室內(nèi)，防止腔室內(nèi)的渦流的產(chǎn)生。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)從燃料噴射孔噴射的燃料的均勻化，由此能夠?qū)崿F(xiàn)燃氣輪機燃燒器的低NOx化。本發(fā)明的第2方式的燃氣輪機用燃燒頭，具備多片旋轉葉片，從燃料噴射孔向從上游側流動來的空氣或空氣和燃料的混合氣體噴射燃料，并且賦予旋轉カ而生成旋轉混合氣流；及噴嘴，這些旋轉葉片在該噴嘴的外周面放射狀地配置，且將燃料導向所述燃料噴射孔的第I燃料流路設于該噴嘴的內(nèi)部，其中，在所述旋轉葉片的內(nèi)部設有與所述燃料噴射孔連通的腔室，在該腔室與所述第I燃料流路之間沿軸向設有狹縫狀的第2燃料流路，并且在所述第2燃料流路的出ロ端或入口端設有整流柵。
根據(jù)本發(fā)明的第2方式的燃氣輪機用燃燒頭，經(jīng)由第I燃料流路導向(供給)旋轉葉片ー側的燃料通過狹縫狀的第2燃料流路及整流柵而導向腔室內(nèi)，之后從燃料噴射孔噴射(噴出)。并且，燃料通過第2燃料流路及整流柵時，在第I燃料流路產(chǎn)生的動壓分散，燃料從第2燃料流路ー樣地(均勻地)流入(供給)到腔室內(nèi)，防止腔室內(nèi)的渦流的產(chǎn)生。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)從燃料噴射孔噴射的燃料的均勻化，由此能夠?qū)崿F(xiàn)燃氣輪機燃燒器的低NOx化。本發(fā)明的第3方式的燃氣輪機用燃燒頭，具備多片旋轉葉片，從燃料噴射孔向從上游側流動來的空氣或空氣和燃料的混合氣體噴射燃料，并且賦予旋轉カ而生成旋轉混合氣流；及噴嘴，這些旋轉葉片在該噴嘴的外周面放射狀地配置，且將燃料導向所述燃料噴射孔的第I燃料流路設于該噴嘴的內(nèi)部，其中，在所述旋轉葉片的內(nèi)部設有與所述燃料噴射孔連通的腔室，在該腔室與所述第I燃料流路之間沿軸向設有狹縫狀的第2燃料流路，并且在位于所述第2燃料流路的上游側附近的所述第I燃料流路的內(nèi)部設有壓損體。根據(jù)本發(fā)明的第3方式的燃氣輪機用燃燒頭，經(jīng)由第I燃料流路導向(供給)旋 轉葉片ー側的燃料通過狹縫狀的第2燃料流路及壓損體而導向腔室內(nèi)，之后從燃料噴射孔噴射(噴出)。并且，燃料通過第2燃料流路和壓損體時，在第I燃料流路產(chǎn)生的動壓分散，燃料從第2燃料流路ー樣地(均勻地)流入(供給)到腔室內(nèi)，防止腔室內(nèi)的渦流的產(chǎn)生。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)從燃料噴射孔噴射的燃料的均勻化，由此能夠?qū)崿F(xiàn)燃氣輪機燃燒器的低NOx化。本發(fā)明的第4方式的燃氣輪機燃燒器具備上述任一種燃氣輪機用燃燒頭。根據(jù)本發(fā)明的第4方式的燃氣輪機燃燒器，具備能夠?qū)崿F(xiàn)從燃料噴射孔噴射的燃料的均勻化的燃氣輪機用燃燒頭，由此能夠?qū)崿F(xiàn)燃氣輪機燃燒器的低NOx化。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的燃氣輪機用燃燒頭，可取得如下效果能夠?qū)崿F(xiàn)從噴射孔噴射的燃料的均勻化，由此能夠?qū)崿F(xiàn)燃氣輪機燃燒器的低NOx化。


圖I是表示具備本發(fā)明的燃氣輪機用燃燒頭的燃氣輪機燃燒器的概略構成圖。圖2是表示圖I所示的燃氣輪機燃燒器的圖，是將燃料噴嘴、內(nèi)筒及尾筒分解表示的立體圖。圖3是將本發(fā)明的第I實施方式的燃氣輪機用燃燒頭的要部放大表示的剖視圖。圖4是圖3的IV-IV向視剖視圖。圖5是圖3的V-V向視剖視圖。圖6是將本發(fā)明的第2實施方式的燃氣輪機用燃燒頭的要部放大表示的剖視圖。圖7是圖6的VII-VII向視剖視圖。圖8是將本發(fā)明的第3實施方式的燃氣輪機用燃燒頭的要部放大表示的剖視圖。圖9是將本發(fā)明的其他的實施方式的燃氣輪機用燃燒頭的要部放大表示的剖視圖。圖10是圖9的X-X向視剖視圖。圖IlA是圖9的XI-XI向視剖視圖。
圖IlB是圖9的XI-XI向視剖視圖。
具體實施例方式以下，參照圖I 圖5對本發(fā)明的第I實施方式的燃氣輪機用燃燒頭進行說明。圖I是表示具備本發(fā)明的燃氣輪機用燃燒頭的燃氣輪機燃燒器的概略構成圖，圖2是表示圖I所示的燃氣輪機燃燒器的圖，是將燃料噴嘴、內(nèi)筒及尾筒分解表示的立體圖，圖3是將本實施方式的燃氣輪機用燃燒頭的要部放大表示的剖視圖，圖4是圖3的IV-IV向視剖視圖，圖5是圖3的V-V向視剖視圖。具備圖I及圖2所示的燃氣輪機燃燒器(以下稱為“燃燒器”)10的燃氣輪機I (參照圖I)除了燃燒器10以外，還具備壓縮機(未圖示)和渦輪(未圖示)。燃氣輪機大多具有多個燃燒器10，使由壓縮機壓縮的空氣(壓縮空氣)和向燃燒器10供給的燃料混合，在各燃燒器10內(nèi)燃燒而產(chǎn)生高溫的燃燒氣體。將該高溫的燃燒氣體向渦輪供給而驅(qū)動渦輪 旋轉。如圖I所示，環(huán)狀地在燃燒器殼體11配置多個燃燒器10 (圖I中僅示出ー個)。燃燒器殼體11和燃氣輪機殼體12中充滿壓縮空氣,形成機室13。向該機室13導入由壓縮機壓縮的空氣。導入的壓縮空氣從設置于燃燒器10的上游部的空氣流入ロ 14進入燃燒器10的內(nèi)部。在燃燒器10的內(nèi)筒15的內(nèi)部，使從燃燒頭16供給的燃料和壓縮空氣混合而燃燒。由燃燒產(chǎn)生的燃燒氣體通過尾筒17向渦輪室側供給，使渦輪轉子(未圖示)旋轉。圖2是將燃燒頭16、內(nèi)筒15、尾筒17分離表示的立體圖。如圖2所示，燃燒頭16具有多個主燃燒頭(燃氣輪機用燃燒頭)18及一個先導燃燒頭(燃氣輪機用燃燒頭)19。多個主燃燒頭18在內(nèi)筒15的內(nèi)部且如圖2所示以包圍先導燃燒頭19的周圍的方式配置。并且，從主燃燒頭18噴射的燃料與利用主燃燒頭18的旋轉葉片(旋流器葉片)20而成為旋轉流的空氣預先混合，在內(nèi)筒15的內(nèi)部燃燒。主燃燒頭18以主燃料噴嘴(以下稱為“主噴嘴”)21、主燃燒頭筒22、旋轉葉片20為主要要素而構成。主燃燒頭筒22相對于主噴嘴21以同心狀且以圍繞該主噴嘴21的狀態(tài)配置。因此，在主噴嘴21的外周面和主燃燒頭筒22的內(nèi)周面之間形成環(huán)狀的空氣通路(未圖示)，在該空氣通路中，從其上游側朝向下游側流通有壓縮空氣(未圖示)。旋轉葉片20從主噴嘴21的外周面以放射狀且以沿著主噴嘴21的軸向的方式配置有多片(本實施方式中為6片)。各旋轉葉片20如圖4及圖5所示，為俯視呈葉片型形狀的流線形的構件，對在主噴嘴21的外周面和主燃燒頭筒22的內(nèi)周面之間形成的空氣通路中流通的壓縮空氣賦予旋轉力，使該壓縮空氣形成為旋轉空氣流。如圖4所示，在各旋轉葉片20的葉片背面20a形成有沿壁厚方向貫通的多個(本實施方式中為兩個)(燃料)噴射孔23，在各旋轉葉片20的葉片腹面20b形成有沿壁厚方向貫通的多個(例如兩個)(燃料)噴射孔24。在各旋轉葉片20的內(nèi)部設有與這些噴射孔23、24連通的腔室25，在主噴嘴21的內(nèi)部設有(第I)燃料通路26(參照圖3)。腔室25和燃料通路26經(jīng)由多個(本實施方式中為3個)(第2)燃料通路27 (參照圖3及圖5)連通，經(jīng)由這些燃料通路26、27、腔室25向各噴射孔23、24供給燃料。并且，從各噴射孔23、24噴射出的燃料與壓縮空氣混合而作為燃料氣體，并送至內(nèi)筒15的內(nèi)部空間而進行燃燒。根據(jù)本實施方式的主燃燒頭18，經(jīng)由燃料流路26導向(供給)旋轉葉片20 —側的燃料通過多個燃料流路27而被導向腔室25內(nèi)后，從噴射孔23、24噴射(噴出)。并且，燃料通過燃料流路27時，在燃料流路26產(chǎn)生的動壓分散，燃料分別從燃料流路27 —樣地(均勻地)流入(供給)到腔室25內(nèi)，防止腔室25內(nèi)的渦流的產(chǎn)生。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)從噴射孔23、24噴射的燃料的均勻化，由此，能夠?qū)崿F(xiàn)燃燒器10的低NOx化。參照圖6及圖7對本發(fā)明的燃氣輪機用燃燒頭的第2實施方式進行說明。圖6是 將本實施方式的燃氣輪機用燃燒頭的要部放大表示的剖視圖，圖7是圖6的VII-VII向視首1J視圖。本實施方式的主燃燒頭(燃氣輪機用燃燒頭)18具備具有ー個(第2)燃料通路30來代替圖3及圖5所示的多個燃料通路27的主噴嘴31，在這一點上與上述第I實施方式不同。對于其他構成要素，由干與上述第I實施方式的內(nèi)容相同，因此在此省略這些構成要素的說明。對與上述第I實施方式相同的構件標注相同標號。如圖6及圖7所示，腔室25和燃料通路26例如經(jīng)由具有與腔室25相同的流路截面的狹縫狀的燃料通路30連通，在燃料通路30的出ロ端(或入口端)設有整流柵32。根據(jù)本實施方式的主燃燒頭18，經(jīng)由燃料流路26導向(供給)旋轉葉片20 —側的燃料通過燃料流路30及整流柵32而導向腔室25內(nèi)，之后從噴射孔23、24噴射(噴出)。并且，燃料通過燃料流路30及整流柵32時，在燃料流路26產(chǎn)生的動壓分散，燃料從燃料流路30 —樣地(均勻地)流入(供給)到腔室25內(nèi)，防止腔室25內(nèi)的渦流的產(chǎn)生。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)從噴射孔23、24噴射的燃料的均勻化，由此，能夠?qū)崿F(xiàn)燃燒器10的低NOx化。對于本發(fā)明的燃氣輪機用燃燒頭的第3實施方式，參照圖8進行說明。圖8是將本實施方式的燃氣輪機用燃燒頭的要部放大表示的剖視圖。本實施方式的主燃燒頭(燃氣輪機用燃燒頭)18具備具有壓損體40來代替圖6所示的整流柵32的主噴嘴41，在這一點上與上述第2實施方式不同。對于其他構成要素，由干與上述第2實施方式的內(nèi)容相同，因此在此省略這些構成要素的說明。對于與上述第2實施方式相同的構件標注相同標號。如圖8所示，在燃料通路26的末端部(下游側的端部)設置有例如由多孔質(zhì)體構成的壓損體40，從燃料流路26的上游側流動來的燃料通過壓損體40、燃料通路30而被供給到腔室25內(nèi)。根據(jù)本實施方式的主燃燒頭18，經(jīng)由燃料流路26導向(供給)旋轉葉片20 —側的燃料通過燃料流路30及壓損體40而導向腔室25內(nèi)，之后從噴射孔23、24噴射(噴出)。并且，燃料通過燃料流路30及壓損體40時，在燃料流路26產(chǎn)生的動壓分散，燃料從燃料流路30 —樣地(均勻地)流入(供給)到腔室25內(nèi)，防止腔室25內(nèi)的渦流的產(chǎn)生。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)從噴射孔23、24噴射的燃料的均勻化，由此，能夠?qū)崿F(xiàn)燃燒器10的低NOx化。
本發(fā)明不限于上述實施方式，也能夠適用于先導燃燒頭19。如圖2或圖9所示，先導燃燒頭19以先導燃燒噴嘴(以下稱為“先導噴嘴”)51、先導燃燒頭筒52、旋轉葉片(旋流器葉片)53為主要要素而構成。先導燃燒頭筒52相對于先導噴嘴51以同心狀且以其基端部(圖9中為左側的端部)圍繞先導噴嘴51的前端部(圖9中為右側的端部)的狀態(tài)配置。因此，在先導噴嘴51的前端部外周面51a和先導燃燒頭筒52的基端部內(nèi)周面52a之間形成有環(huán)狀的空氣通路54，在該空氣通路54中，從其上游側(圖9中為左側)朝向下游側(圖9中為右側)流通有壓縮空氣(未圖示)。在此，為了簡化附圖，圖2中未示出旋轉葉片53。旋轉葉片53從先導噴嘴51的前端部外周面51a以放射狀且以沿著先導噴嘴51的軸向的方式配置有多片(本實施方式為8片)。
51的前端部外周面51a和先導燃燒頭筒52的基端部內(nèi)周面52a之間形成的空氣通路54中流通的壓縮空氣賦予旋轉カ，使該壓縮空氣形成為旋轉空氣流。如圖9或圖10所示，在各旋轉葉片53的葉片背面53a形成有沿壁厚方向貫通的多個(例如兩個)(燃料)噴射孔55，在各旋轉葉片53的葉片腹面53b形成有沿壁厚方向貫通的多個(例如兩個)(燃料)噴射孔56。在各旋轉葉片53的內(nèi)部設有與這些噴射孔55,56連通的腔室25，在先導噴嘴51的內(nèi)部設有其截面視圖形狀呈圖IlA所示的環(huán)形狀的ー個、或呈圖IlB所示的圓形狀的多個(本實施方式中為8個)(預先混合燃燒用的)燃料通路57。腔室25和(第I)燃料通路57經(jīng)由在第I實施方式中說明的燃料通路27連通，經(jīng)由這些燃料通路57、27、腔室25向各噴射孔55、56供給燃料。并且，從各噴射孔55、56噴射出的燃料與壓縮空氣混合而作為燃料氣體，并被送至內(nèi)筒15的內(nèi)部空間而進行燃燒。在位于燃料通路57的半徑方向內(nèi)側的先導噴嘴51的中心部設有與燃料通路57不同的系統(tǒng)的(預先混合燃燒用的)燃料流路58，經(jīng)由(第3)燃料通路58供給的燃料從設于先導噴嘴51的前端的多個(燃料)噴射孔59噴射，并被送至內(nèi)筒15的內(nèi)部空間而進行燃燒。標號說明10燃燒器(燃氣輪機燃燒器)18主燃燒頭(燃氣輪機用燃燒頭)19先導燃燒頭(燃氣輪機用燃燒頭)20旋轉葉片21主噴嘴(噴嘴)23噴射孔(燃料噴射孔)24噴射孔(燃料噴射孔)25 腔室26燃料流路(第I燃料流路)27燃料流路(第2燃料流路)30燃料流路(第2燃料流路)31主噴嘴(噴嘴)
32整流柵40壓損體41主噴嘴(噴嘴)51先導噴嘴(噴嘴)53旋轉葉片55噴射孔(燃料噴射孔)56噴射孔(燃料噴射孔)
57燃料流路(第I燃料流路)
權利要求
1.一種燃氣輪機用燃燒頭，具備多片旋轉葉片，從燃料噴射孔向從上游側流動來的空氣或空氣和燃料的混合氣體噴射燃料，并且賦予旋轉カ而生成旋轉混合氣流；及噴嘴，這些旋轉葉片在該噴嘴的外周面放射狀地配置，且將燃料導向所述燃料噴射孔的第I燃料流路設于該噴嘴的內(nèi)部，其中， 在所述旋轉葉片的內(nèi)部設有與所述燃料噴射孔連通的腔室，在該腔室與所述第I燃料流路之間沿軸向至少設有兩個第2燃料流路。
2.一種燃氣輪機用燃燒頭，具備多片旋轉葉片，從燃料噴射孔向從上游側流動來的空氣或空氣和燃料的混合氣體噴射燃料，并且賦予旋轉カ而生成旋轉混合氣流；及噴嘴，這些旋轉葉片在該噴嘴的外周面放射狀地配置，且將燃料導向所述燃料噴射孔的第I燃料流路設于該噴嘴的內(nèi)部，其中， 在所述旋轉葉片的內(nèi)部設有與所述燃料噴射孔連通的腔室，在該腔室與所述第I燃料流路之間沿軸向設有狹縫狀的第2燃料流路，并且在所述第2燃料流路的出ロ端或入口端設有整流柵。
3.一種燃氣輪機用燃燒頭，具備多片旋轉葉片，從燃料噴射孔向從上游側流動來的空氣或空氣和燃料的混合氣體噴射燃料，并且賦予旋轉カ而生成旋轉混合氣流；及噴嘴，這些旋轉葉片在該噴嘴的外周面放射狀地配置，且將燃料導向所述燃料噴射孔的第I燃料流路設于該噴嘴的內(nèi)部，其中， 在所述旋轉葉片的內(nèi)部設有與所述燃料噴射孔連通的腔室，在該腔室與所述第I燃料流路之間沿軸向設有狹縫狀的第2燃料流路，并且在位于所述第2燃料流路的上游側附近的所述第I燃料流路的內(nèi)部設有壓損體。
4.ー種燃氣輪機燃燒器，具備權利要求I 3中任一項所述的燃氣輪機用燃燒頭。
全文摘要
本發(fā)明提供一種燃氣輪機用燃燒頭，其能夠?qū)崿F(xiàn)從噴射孔噴射的燃料的均勻化，由此能夠?qū)崿F(xiàn)燃氣輪機燃燒器的低NOx化。一種燃氣輪機用燃燒頭，具備多片旋轉葉片(20)，從燃料噴射孔(23、24)向從上游側流動來的空氣或空氣和燃料的混合氣體噴射燃料，并且賦予旋轉力而生成旋轉混合氣流；及噴嘴(21)，這些旋轉葉片(20)在該噴嘴(21)的外周面放射狀地配置，且將燃料導向所述燃料噴射孔(23、24)的第1燃料流路(26)設于該噴嘴(21)的內(nèi)部，其中，在所述旋轉葉片(20)的內(nèi)部設有與所述燃料噴射孔(23、24)連通的腔室(25)，在該腔室(25)與所述第1燃料流路(26)之間沿軸向至少設有兩個第2燃料流路(27)。
文檔編號F23R3/28GK102695919SQ20108004265
公開日2012年9月26日 申請日期2010年11月8日 優(yōu)先權日2009年11月9日
發(fā)明者佐藤賢治, 安部直樹, 瀧口智志, 赤松真兒 申請人:三菱重工業(yè)株式會社