[发明专利]燃气轮机燃烧器及燃料供给方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃气轮机燃烧器及其燃料供给方法。

背景技术

对于燃气轮机用的燃烧器，即使在空气流量及燃料流量等的运行条件大幅度变化的情况下，从起动到额定负荷进行稳定的燃烧也作为重要条件而被要求。另外，还迫切要求一种能够降低从燃气轮机燃烧器排出的氮氧化物(以下记载为NOx)的排出量的燃烧方法。

作为NOx排出量小的燃烧方式存在预混合燃烧方式，就是使燃料和空气在燃烧反应之前经预混合后再进行燃烧。一般地，NOx生成量会伴随燃烧火焰温度的高温化呈指数函数地增加。但是，根据预混合燃烧方式，可以防止燃烧火焰温度的局部上升，通过加大空气相对于燃料的比例使预混合气体稀薄化而能够降低燃烧火焰温度，因此可以降低NOx排出量。

近年来，为了对应日趋强烈的低NOx化的要求，在预混合方式中增加了利用进一步将预混合气体稀薄化的稀薄预混合燃烧的燃烧器的运用方法。但是，一般稀薄预混合燃烧与一边使空气和燃料混合一边燃烧的扩散燃烧相比，火焰容易被吹灭息火，还容易发生燃烧振动。因此，仅限于可以稳定燃烧的使用范围。

因此，为了在确保燃烧的稳定化的同时实现低NOx化，对燃烧稳定性高的扩散燃烧方式和稀薄预混合燃烧方式进行组合。

在专利文献1(日本特开平11-101435号公报)中记载了即使在为了降低NOx排出量而减少向扩散喷烧嘴供给的燃料流量的情况下，也可抑制形成于扩散燃烧燃烧室的火焰的波动的方法。

在专利文献1中，没有充分地公开考虑了燃气轮机的使用的控制方法以及实现更加稳定的燃烧状态的方法。因此，在确保稳定的燃烧的同时满足日趋强烈的低NOx化的需求是很有限的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在具备扩散喷烧嘴和预混合喷烧嘴的燃气轮机燃烧器中可以同时实现低NOx燃烧与稳定的燃烧的燃气轮机燃烧器。

本发明的特征在于，具备：燃料和空气所供给的燃烧室；位于所述燃烧室的上游侧，向所述燃烧室喷出燃料且使空气旋转喷出的第一喷烧嘴；在所述第一喷烧嘴的周围配置多个，并向所述燃烧室供给空气和燃料的预混合气体的第二喷烧嘴；以及配置在所述第一喷烧嘴和所述第二喷烧嘴之间，具有以朝向所述燃烧室的下游侧扩张的方式形成的倾斜面的环状隔壁，并且将向所述燃烧室喷出空气的多个空气喷出孔设于所述环状隔壁的倾斜面上，当将配置于所述第一喷烧嘴的周围的所述第二喷烧嘴的数量设为K时，设置K×n+1(n＝1，2，3...)个所述空气喷出孔。

按照本发明，可以提供在具备扩散喷烧嘴和预混合喷烧嘴的燃气轮机燃烧器中使低NOx燃烧与稳定的燃烧并存的燃气轮机燃烧器。

附图说明

图1是实施例1的燃烧器的纵剖视图。

图2是表示实施例1的燃气轮机的整体结构的图。

图3是从说明实施例1燃烧器的图1下游侧观察的I-I向视图。

图4是实施例1的燃气轮机负荷与燃料供给方法的说明图。

图中：

1-压缩机，2-涡轮机，3-燃烧器，5-压缩空气，6-压缩空气流道，7-燃烧器内筒，8-燃烧室，9-燃烧气体，10-过渡零件，11-点火栓，20-扩散喷烧嘴，21-扩散喷烧嘴燃料供给系统，22-燃料喷嘴，23-旋转器，24-燃料，25-燃料喷孔，26-隔壁，27-空气喷出孔，30-预混合喷烧嘴，31-预混合燃料供给系统，32-燃料喷嘴，33-预混合器，34-保焰器。

具体实施方式

为了稳定地进行稀薄预混合燃烧，采取如下方法：以包围扩散喷烧嘴的方式配置环状的预混合喷烧嘴，或者在扩散喷烧嘴的周围设置多个预混合喷烧嘴，由此利用稳定的扩散火焰来保持混合火焰。

但是，在相邻配置扩散喷烧嘴与预混合喷烧嘴的燃气轮机燃烧器中，存在由这些燃烧室所形成的火焰会相互干扰的问题。例如，若由扩散喷烧嘴所形成的火焰产生波动，则由其影响会导致由预混合喷烧嘴所形成的火焰不稳定，并使燃烧振动的振幅水平增加。

然而，根据以下的实施例所记载的燃烧器，在具备扩散喷烧嘴和预混合喷烧嘴的燃气轮机燃烧器的从部分负荷至额定负荷的运行状态中，为了增大稀薄预混合燃烧比率、减少NOx排出量，即使空气流量及燃料流量在较宽范围内变化，也不会发生燃烧振动，因此能够提供可稳定燃烧的燃气轮机燃烧器。

以下，参照附图对采用本发明的燃气轮机燃烧器的实施例进行说明。

(实施例1)