燃?xì)鉁u輪燃燒器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燃?xì)鉁u輪燃燒器。
【背景技術(shù)】
[0002]對環(huán)境保護(hù)的限制、社會(huì)的要求日益增強(qiáng)，在燃?xì)鉁u輪中也要求進(jìn)一步的高效率化、低NOjt。作為使燃?xì)鉁u輪高效率化的一措施，考慮使渦輪入口的氣體溫度上升。在這種情況下，擔(dān)憂伴隨著燃?xì)鉁u輪燃燒器的火焰溫度的上升而排出量增加。
[0003]燃?xì)鉁u輪燃燒器中為了減少NOx排出量，有時(shí)采用了將燃料和空氣預(yù)先混合的混合氣供給至燃?xì)鉁u輪燃燒器并使它們?nèi)紵娜紵绞郊搭A(yù)混合燃燒的燃?xì)鉁u輪燃燒器。采用了預(yù)混合燃燒的燃?xì)鉁u輪燃燒器具備:具有預(yù)先將燃料和空氣混合的預(yù)混合器的噴燒器；以及位于噴燒器的下游并使與空氣混合的燃料燃燒的燃燒室。預(yù)混合燃燒使火焰溫度均勻化所以對低NOJt有效，然而如果空氣溫度上升或包含于燃料中的氫含量增加，則燃燒速度增加，因此產(chǎn)生火焰意外地逆流到預(yù)混合器的逆火的可能性增加。因此，對兼具出量的抑制和耐逆火性的燃?xì)鉁u輪燃燒器的要求提高。
[0004]關(guān)于兼具啤排出量的抑制和耐逆火性的燃?xì)鉁u輪燃燒器，在日本專利第3960166號(hào)公報(bào)公開了涉及如下燃?xì)鉁u輪燃燒器的技術(shù)，具備將多個(gè)燃料噴嘴和多個(gè)空氣孔同軸地配置的多孔同軸噴燒器，通過該噴燒器將燃料和空氣的多個(gè)同軸噴流供給至燃燒室并使它們?nèi)紵?。該文獻(xiàn)所公開的燃?xì)鉁u輪燃燒器與以往的采用了預(yù)混合燃燒的燃?xì)鉁u輪燃燒器相比，以非常短的距離迅速地混合燃料和空氣，所以能夠兼得NOx排出量的抑制和耐逆火性。另外，以往，煤氣化氣體、焦炭爐氣體等的氫含量高且燃燒速度快的燃料通過擴(kuò)散燃燒方式來應(yīng)對，但也可以對這種燃料應(yīng)用。
[0005]另外，在日本專利第4838107號(hào)公報(bào)公開了從噴燒器中心以同心圓狀多列地配置燃料和空氣的多個(gè)同軸噴流的構(gòu)造。該構(gòu)造中，燃料和空氣的多個(gè)同軸噴流以同心圓狀分組。對應(yīng)于燃?xì)鉁u輪的負(fù)載的增減，使供給燃料的同軸噴流在徑向增減的這種方法被稱為燃料分級(jí)。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本專利第3960166號(hào)公報(bào)
[0009]專利文獻(xiàn)2:日本專利第4838107號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明所要解決的課題
[0011]在日本專利第4838107號(hào)公報(bào)公開的噴燒器中，噴燒器的中央形成旋轉(zhuǎn)流來確保燃燒穩(wěn)定性，噴燒器的外周由于稀薄燃燒而進(jìn)行低NOx燃燒，所以能夠兼得燃燒穩(wěn)定性和低NOJl燒。
[0012]然而，如果由于燃?xì)鉁u輪的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的急變等的干擾，而使空氣、燃料的流量變動(dòng)且燃料的流量增加，則假定在噴燒器的外周燃料濃度上升而燃燒速度增加。此時(shí)，火焰周期性地反復(fù)接近噴燒器、遠(yuǎn)離噴燒器，變?yōu)椴环€(wěn)定燃燒。不穩(wěn)定燃燒不僅使燃?xì)鉁u輪的性能降低，還有可能影響構(gòu)造物。
[0013]本發(fā)明的目的在于提供能夠兼得噴燒器的中央的穩(wěn)定燃燒和噴燒器的外周的低NOJl燒的預(yù)混合燃燒式的燃?xì)鉁u輪燃燒器。
[0014]用于解決課題的方法
[0015]本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)上述目的，具備:使燃料和空氣燃燒來生成燃燒氣體的燃燒室；配設(shè)有噴出燃料的多個(gè)燃料噴嘴的燃料噴頭；形成有將從上述多個(gè)燃料噴嘴噴射的燃料和空氣向上述燃燒室噴出的多個(gè)空氣孔的空氣孔板；以及在上述空氣孔板的上述燃燒室側(cè)的面上與上述空氣孔連結(jié)地設(shè)置的槽。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，能夠兼得噴燒器的中央的穩(wěn)定燃燒和噴燒器的外周的低NOx燃燒。
【附圖說明】
[0017]圖1是具備本發(fā)明的第一實(shí)施方式的燃?xì)鉁u輪燃燒器2的發(fā)電用的燃?xì)鉁u輪設(shè)備1000的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖2是詳細(xì)地表示構(gòu)成圖1所示的燃?xì)鉁u輪燃燒器2所具備的噴燒器5的多個(gè)燃料噴嘴30、基板32以及旋轉(zhuǎn)板33的配置狀況的部分構(gòu)造圖。
[0019]圖3是圖2中的基板32以及旋轉(zhuǎn)板33周邊的放大圖。
[0020]圖4是從下游側(cè)觀察本發(fā)明的第一實(shí)施方式的空氣孔板的圖。
[0021]圖5是由圖4中的虛線的矩形包圍的區(qū)域的放大圖。
[0022]圖6是圖5中的A— A’截面的立體圖。
[0023]圖7是針對圖5中的B — B’截面示意性地表示燃料和空氣的流動(dòng)的剖視圖。
[0024]圖8是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的燃?xì)鉁u輪設(shè)備1000的燃燒器2的運(yùn)用方法。
[0025]圖9是從下游側(cè)觀察本發(fā)明的第二實(shí)施方式的空氣孔板的圖。
[0026]圖10是由圖9中的虛線的矩形包圍的區(qū)域的放大圖。
[0027]圖11是圖10中的A— A’截面的立體圖。
[0028]圖12是針對圖10中的B — B’截面示意性地表示燃料和空氣的流動(dòng)的剖視圖。
[0029]圖13是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的變形例的燃?xì)鉁u輪燃燒器的剖視圖。
[0030]圖14是從下游側(cè)觀察本發(fā)明的第三實(shí)施方式的空氣孔板的圖。
[0031]圖15是由圖14中的虛線的矩形包圍的區(qū)域的放大圖。
[0032]圖16是圖15中的A— A’截面的立體圖。
[0033]圖17是針對圖15中的B — B’截面示意性地表示燃料和空氣的流動(dòng)的剖視圖。
[0034]圖18是本發(fā)明的第三實(shí)施方式的槽36的放大圖。
[0035]圖19是本發(fā)明的第三實(shí)施方式的槽36的變形例的放大圖。
[0036]圖20是本發(fā)明的第四實(shí)施方式的燃?xì)鉁u輪燃燒器的剖視圖。
[0037]圖21是從下游側(cè)觀察本發(fā)明的第四實(shí)施方式的空氣孔板的圖。
[0038]圖22是圖20中由點(diǎn)劃線的矩形包圍的旋轉(zhuǎn)板33的一部分(A部)的放大圖。
[0039]圖23是圖21中由點(diǎn)劃線的圓包圍的主噴燒器42的一組(B部)的放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]以下，使用附圖，說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0041](I)第一實(shí)施方式
[0042]首先，使用圖1，對具備本發(fā)明的第一實(shí)施方式的燃?xì)鉁u輪燃燒器的燃?xì)鉁u輪設(shè)備進(jìn)行說明。本發(fā)明的第一實(shí)施方式的燃?xì)鉁u輪燃燒器具備將燃料和空氣混合而噴出至燃燒室并使它們?nèi)紵亩鄠€(gè)噴燒器；配設(shè)有噴出燃料的多個(gè)燃料噴嘴的燃料噴頭；形成有將燃料和空氣混合并噴出至燃燒室的多個(gè)空氣孔的空氣孔板；以及將燃料噴嘴和空氣孔同軸地配設(shè)而形成的多個(gè)燃料和空氣的同軸噴流，上述渦輪燃燒器的特征在于，在空氣孔的下游設(shè)置供從空氣孔向燃燒室供給的未燃預(yù)混合氣的一部分流動(dòng)的槽，并且槽間的殘留量為數(shù)毫米左右。
[0043]圖1表示具備本發(fā)明的第一實(shí)施方式的燃?xì)鉁u輪燃燒器2的發(fā)電用的燃?xì)鉁u輪設(shè)備1000的整體結(jié)構(gòu)。圖1表示的發(fā)電用的燃?xì)鉁u輪設(shè)備1000具備:對吸入空氣100加壓而生成高壓空氣101的壓縮機(jī)I ;將由壓縮機(jī)I中生成的高壓空氣101和通過燃料系統(tǒng)200供給的燃料混合并使它們?nèi)紵?，從而生成高溫的燃燒氣體102的燃?xì)鉁u輪燃燒器2 ;被由燃?xì)鉁u輪燃燒器2生成的高溫的燃燒氣體102驅(qū)動(dòng)的渦輪3 ;以及利用渦輪3的驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生電力的發(fā)電機(jī)20。
[0044]壓縮機(jī)1、渦輪3以及發(fā)電機(jī)20通過一體的傳動(dòng)軸21而相互連結(jié)，驅(qū)動(dòng)渦輪3而得到的驅(qū)動(dòng)力經(jīng)由傳動(dòng)軸21而傳遞至壓縮機(jī)I以及發(fā)電機(jī)20。
[0045]燃?xì)鉁u輪燃燒器2收納在燃?xì)鉁u輪裝置的外殼4的內(nèi)部。另外，在燃?xì)鉁u輪燃燒器2設(shè)置有噴燒器5，在成為該噴燒器5的下游側(cè)的燃?xì)鉁u輪燃燒器2的內(nèi)部配設(shè)有將從壓縮機(jī)I供給的高壓空氣101和由燃?xì)鉁u輪燃燒器2生成的高溫的燃燒氣體102分開的大致圓筒狀的燃燒器襯套10。
[0046]在燃燒器襯套10的外周側(cè)，配設(shè)有成為形成使高壓空氣101從壓縮機(jī)I向燃?xì)鉁u輪燃燒器2流下的空氣流道的外周壁的氣流套筒11，氣流套筒11形成為直徑比燃燒器襯套10大并與該燃燒器襯套10幾乎同心圓的圓筒狀。
[0047]形成于燃燒器襯套10的內(nèi)側(cè)的燃燒室50中，從噴燒器5噴出的高壓空氣101和通過燃料系統(tǒng)200供給的燃料的混合氣燃燒。在燃燒器襯套10中距噴燒器5遠(yuǎn)的一方(高溫燃燒氣體102的流通方向的下游側(cè))的端部，安裝有用于將在燃燒室50中產(chǎn)生的高溫燃燒氣體102導(dǎo)入至渦輪3的尾筒內(nèi)筒12。在尾筒內(nèi)筒12的外周側(cè)隔著規(guī)定的間隔配設(shè)有尾筒外筒13。
[0048]在燃燒器襯套10中噴燒器5側(cè)(高溫燃燒氣體102的流通方向的上游側(cè))的端部安裝有與燃燒器襯套10的中心軸配置在同軸上，且構(gòu)成燃燒室50的噴燒器5側(cè)的壁面的大致圓盤狀的板即空氣孔板32、33。該空氣孔板由基板32和旋轉(zhuǎn)板33構(gòu)成，在它們上形成有多個(gè)空氣孔31。旋轉(zhuǎn)板33面向形成于燃燒器襯套10的內(nèi)側(cè)的燃燒室50地配設(shè)。
[0049]吸入空氣100被壓縮機(jī)I壓縮后成為高壓空氣101，該高壓空氣101供給至外殼4內(nèi)并充滿后，流入形成于尾筒內(nèi)筒12與尾筒外筒13之間的空間，從外壁面對尾筒內(nèi)筒12進(jìn)行對流冷卻。在尾筒內(nèi)筒12與尾筒外筒13之間的空間流下的高壓空氣101進(jìn)一步通過形成于氣流套筒11與燃燒器襯套10之間的環(huán)狀的流道而朝向燃?xì)鉁u輪燃燒器2流下，然而在該流下的中途用于設(shè)置在燃?xì)鉁u輪燃燒器2的內(nèi)部的燃燒器襯套10的對流冷卻。
[0050]另外，在形成于氣流套筒11與燃燒器襯套10之間的環(huán)狀的流道流下的高壓空氣101的一部分從設(shè)置在燃燒器襯套10的壁面的多個(gè)冷卻孔向燃燒器襯套10的內(nèi)部流入并用于該燃燒器襯套10的薄膜冷卻。而且，在環(huán)狀的流道流下但沒有用于燃燒器襯套10的薄膜冷卻的剩余的高壓