[发明专利]燃气轮机的预混合燃烧器

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃气轮机的预混燃烧器。本发明设计为能有效地将燃料 与空气预混，以形成均匀浓度的可燃气体，且使可燃气体的流速均匀一致， 由此可靠地防止回火。

背景技术

用于发电等的燃气轮机由压缩机、燃烧室和涡轮作为主要构件。燃气轮 机通常具有多个燃烧室，且将被压缩机压缩的空气与提供至燃烧室的燃料混 合，并在每个燃烧室中燃烧该混合物，以产生高温燃烧气体。该高温燃烧气 体被提供至涡轮，以旋转地驱动涡轮。

参见图11对传统燃气轮机的燃烧室的例子进行描述。

如图11所示，燃气轮机的多个燃烧室10环状地布置在燃烧室壳体11 中(在图11中仅显示了一个燃烧室)。该燃烧室壳体11和燃气轮机壳体12 充满压缩空气，以形成壳体13。已经被压缩机所压缩的空气被引入该壳体 13中。被引入的空气通过空气入口14进入燃烧室10的内部，该空气入口 14设置在燃烧室10的上游部分。在燃烧室10内管15的内部，从燃料喷嘴 16供应的燃料与压缩空气混合并燃烧。由燃烧所产生的燃烧气体经过大小头 接管17，向涡轮室供应，以旋转涡轮转子。

图12为燃料喷嘴16、内管15和大小头接管17处于分离状态下的透视 图。如该图所示，燃料喷嘴16具有多个预混合燃料喷嘴16a和一个引导燃 料喷嘴16b。多个旋流器18设置在内管15中。该多个预混合燃料喷嘴16a 穿过旋流器18并随后插入内管15中。

由此，从预混合燃料喷嘴16a喷入的燃料与空气预混合，并在内管15 中燃烧，该空气通过旋流器18被转换为涡旋式气流。

专利文献1：日本未审查专利申请No.1999-14055

专利文献2：日本未审查专利申请No.2004-12039

发明内容

本发明要解决的技术问题

如图12所示的传统技术的一类燃烧器：具有设置在内管15中的旋流器 18，且在预混合燃料喷嘴16a的侧面未设置旋流器(涡旋叶片：旋流叶片)。

本发明开发了一种不同类型的燃烧器，即燃气轮机的预混合燃烧器，该 燃烧器在预混合燃料喷嘴的外周表面上具有涡旋叶片(旋流叶片)。

至此，已经提出了在预混合燃料喷嘴的外周表面上具有涡旋叶片的预混 合燃烧器，但并未出现具有令人满意性能的预混合燃烧器，能够：

(1)将燃料完全混合以形成具有均匀浓度的可燃气体，和

(2)使可燃气体的流速一致，以可靠地防止回火。

本发明旨在对一种具有涡旋叶片的预混合燃烧器进行研究，该涡旋叶片 设置在预混合燃料喷嘴的外周表面上，并开发一种燃气轮机的预混合燃烧 器，具有独特的特征和优异的效果，能填补传统技术的空白。本发明人决定 基于已获得的成果来提交专利申请。

解决问题的手段

用于解决上述问题的本发明的构成为一种燃气轮机的预混合燃烧器，该 预混合燃烧器包括：

燃料喷嘴；

燃烧器管，设置为围绕燃料喷嘴，用于在燃烧器管和燃料喷嘴之间形成 空气通路；和

涡旋叶片，其布置在沿燃料喷嘴外周表面的周缘方向上的多个位置，所 处状态是沿燃料喷嘴的轴线方向延伸，且该涡旋叶片从上游侧朝向下游侧逐 渐弯曲，用于使从上游侧朝向下游侧流过空气通路的空气涡旋，其特征是

由与涡旋叶片后边缘处的涡旋叶片的平均脊线相切的切线和沿燃料喷 嘴的轴线方向延伸的轴线所形成的角度，在涡旋叶片后边缘的内周侧上为0 度至10度，且在涡旋叶片后边缘的外周侧上的角度大于涡旋叶片后边缘的 内周侧上的角度。

本发明的另一构成是一种燃气轮机的预混合燃烧器，该预混合燃烧器包 括：

燃料喷嘴；

燃烧器管，设置为围绕燃料喷嘴，用于在燃烧器管和燃料喷嘴之间形成 空气通路；和

涡旋叶片，其布置在沿燃料喷嘴外周表面的周缘方向上的多个位置，所 处状态是沿燃料喷嘴的轴线方向延伸，且该涡旋叶片从上游侧朝向下游侧逐 渐弯曲，用于使从上游侧朝向下游侧流过空气通路的空气涡旋，其特征是

由与涡旋叶片后边缘处的涡旋叶片的平均脊线相切的切线和沿燃料喷 嘴的轴线方向延伸的轴线所形成的角度，在涡旋叶片后边缘的内周侧上为0 度至10度，且在涡旋叶片后边缘的外周侧上的角度为25度至35度。