[发明专利]流速分布均匀化装置

说明书

相关申请

本申请要求2011年12月28日申请的日本专利申请2011-288019的优先权，将其全部内容以参照的方式引入作为本申请的一部分。

技术领域

本发明涉及一种使流入燃气涡轮发动机的催化燃烧器的气体的流速分布均匀化的装置。

背景技术

装载在燃气涡轮发动机中的催化燃烧器相对于现有技术具有如下的优势：在通过催化反应使流入气体燃烧时，几乎不排出NOX，并且能够氧化因通常不能燃烧而排放至大气的低浓度甲烷；其具有能够应对低公害性和变暖对策等环境问题的优点。另一方面，催化燃烧器具有价格高、寿命短等缺点。

尤其是在如燃气涡轮发动机这样的在高压下的催化燃烧中，在催化燃烧器的入口的含有燃料的压缩气体的流速分布偏差大的情况下，在催化剂内部发生温度不均匀，催化剂的寿命变短。因此，催化燃烧器入口的流速分布的均匀化成为重要的设计事项。为了实现所述流速分布的均匀化，已知以下方法：其通过使压缩气体在设置于催化燃烧器的入口附近的具有长直线距离的流路内流动，来实现流速的均匀化。此外，在不使用催化剂的燃气轮机燃烧器中，为了实现流速分布的均匀化，采用在燃烧室的入口附近设置如冲孔金属这样的整流板的方法(参照专利文献1)。

但是，在设置具有长直线距离的流路的情况下，需要宽阔的配管空间而导致大型化。另一方面，关于使用整流板进行催化燃烧器的流速分布的均匀化并没有实例。此外，在使用整流板的情况下，压力损失变大，并且，如果整流板上游的流速分布发生大的变化，则通过作为固定的节流装置(絞り手段)的整流板不能应对。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开2009-52768号公报

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种流速分布均匀化装置，其不会导致大型化，能够以小的压力损失使催化燃烧器的入口的速度分布均匀化。(二)技术方案

为了实现上述目的，本发明的流速分布均匀化装置是使流入催化燃烧器的燃料气体的流速分布均匀化的装置，具备设置在所述催化燃烧器的入口室中的整流叶片和整流板。所述入口室的横断面为圆形，具有流入口和流出口，所述流入口使所述燃料气体从所述入口室的径向流入，所述流出口使所述燃料气体向轴向流出。所述整流叶片的顶端边缘朝向所述流入口，所述整流叶片具有整流面，所述整流面从所述顶端边缘分成两叉，朝向所述入口室的圆筒形内壁面延伸，使流入所述入口室的燃料气体生成沿所述圆筒形内壁面朝向所述流入口的涡流，所述整流板配置在所述流出口，具有使燃料气体通过的多个开口。

根据所述流速分布均匀化装置，从流入口流入催化燃烧器的入口室的燃料气体被引导为，沿着从整流叶片的顶端边缘分成两叉的两侧的整流面流动后，沿着入口室的圆筒形内壁面朝向流入口流动，从而生成涡流。这样，由于通过整流叶片使燃料气体在入口室内搅混地流动，因此流速分布的均匀化得到促进。通过该整流叶片使流速分布预先均匀化的燃料气体被引导为，在沿横截面为圆形的入口室的圆筒形壁面流动的同时，流向改变为直角，通过配置在流出口的整流板的多个开口，由此，使流速分布进一步均匀化。这样，该流速均匀化装置即使在因燃料气体的流量变化等导致流速分布改变的情况下，也能够通过进行由整流叶片和整流板进行的两个阶段的整流的作用，使燃料气体的流速分布有效地均匀化。

而且，由于所述流速均匀化装置将从流入口朝向径向流入催化燃烧器的入口室的燃料气体的流向改变为直角，引导至流出口，因此与设置长直线距离的流路的情况不同，不会使装置整体大型化。此外，流入催化燃烧器的入口室的燃料气体由整流叶片引导，在回转的同时，流向改变为轴向，引导至轴向的整流板，因此，与现有装置那样，使流入的全部气体与燃烧容器的内壁面直接碰撞，使流向强制性地改变为垂直方向的情况相比，因改变流向导致的燃料气体的压力损失小。

在本发明中，优选地，所述整流叶片的顶端边缘从径向与所述入口室的轴向上的所述流入口的整体相对。由此，对从流入口向径向流入入口室内的燃料气体被引导为，向分别沿着整流叶片的两个外表面的方向流入。

在本发明中，所述整流叶片的横断面形状优选为等腰三角形，特别是等腰三角形的顶角优选为10～40°。由此，由于从流入口朝向径向流入入口室的燃料气体被引导为，被两等分后，沿着整流叶片的两个外表面流动，因此能够生成可以促进流速分布均匀化的涡流。