[发明专利]燃烧器以及燃气轮机

说明书

技术领域

本发明涉及具有进行预混合燃烧的喷烧器(主喷烧器)的燃烧器以及应用该燃烧器的燃气轮机。

背景技术

例如，在专利文献1中示出了采用预混合方式的燃烧器。该燃烧器除进行预混合燃烧的主喷烧器以外，还为了稳定地维持预混合燃烧而设置有进行扩散燃烧的导引喷烧器。由导引喷烧器生成的扩散火焰作为用于主喷烧器生成预混合火焰的种火使用，由此来维持预混合燃烧。在一般的燃烧器中，主喷烧器导在以导引喷烧器为中心的径向外侧在周向上等间隔地配置。

主喷烧器在圆筒形的喷烧器外筒(主喷烧器筒)内具备主喷嘴以及主旋流器。在喷烧器外筒的前端连接有延长管。而且，主喷烧器在其内部将燃料与空气混合而生成预混合气，并从延长管的前端喷出生成的预混合气。更具体而言，在主旋流器的上游，通过主喷嘴对从压缩机(未图示)供给来的压缩空气喷射燃料，且通过主旋流器使空气以及燃料的流动回旋。由此，生成空气与燃料混合而成的预混合气，并且产生预混合气的回旋流(旋涡流)。然后，预混合气从延长管喷出，并且，利用通过导引喷烧器生成的扩散火焰在延长管的下游侧燃烧，由此，实现预混合燃烧。

然而，由于在延长管的内壁面附近为低流速，因此容易发生主喷烧器的逆火(返火)。返火的发生会导致燃烧器的烧毁，必须尽可能抑制返火。在专利文献1中，为了防止该返火，示出了对延长管的形状进行研究、或从喷烧器外筒与延长管之间的连接部导入膜状的空气(空气膜)的技术。作为延长管的形状，入口与喷烧器外筒相匹配而形成圆形状，出口由两个径向边、连结各径向边的径向内侧以及径向外侧的各周向边形成为台形状。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-78127号公报

发明内容

发明要解决的课题

如上述的专利文献1所述，通过将延长管的出口设为台形状而导入空气膜能够防止返火。然而，延长管的入口为圆形状而出口变形为台形状，从而在延长管的出口产生流速较高的部分与较低的部分。因此，存在导入的空气膜产生偏差的可能性。并且，由于在延长管的出口处的流速较低的部分容易发生返火，因此期望特别是向该部分导入空气膜。

本发明用于解决上述的课题，其目的在于提供能够抑制返火的发生并且抑制空气膜的偏差的燃烧器以及燃气轮机。

用于解决课题的方案

为了实现上述的目的，第一发明的燃烧器的特征在于，具备：导引喷烧器；主喷烧器，其在以所述导引喷烧器为中心的径向外侧沿着周向设置有多个，且在主喷烧器筒内配置有主喷嘴；延长管，其从各所述主喷烧器的所述主喷烧器筒向下游侧延伸设置，与所述主喷烧器筒连接的入口呈圆形状，下游侧的出口由与径向平行的两个径向边以及以连结各所述径向边的两端的方式沿着周向设置的两个周向边形成；空气通路，其设置在所述主喷烧器筒的外侧；以及内侧连通孔，其设置在所述延长管的入口侧且与所述径向的内侧的周向边对应的位置，并连通所述空气通路与所述延长管内。

根据该燃烧器，通过设置内侧连通孔，使得空气从空气通路经由内侧连通孔导入主喷烧器筒，成为膜状的空气而沿着主喷烧器筒以及延长管的内壁面向下游侧流动。该膜状的空气降低壁面附近的低流速区域的燃料浓度。因此，能够抑制返火的发生。特别是，径向内侧的周向边为靠近来自导引喷烧器的火焰且返火的影响较大的部分，因此通过与该部分对应地供给膜状的空气，能够抑制返火的发生并且能够抑制膜状的空气的偏差。

另外，第二发明的燃烧器的特征在于，在第一发明中，所述燃烧器还具备角部连通孔，所述角部连通孔设置在所述延长管的入口侧且除所述内侧连通孔的位置以外的、至少与连通所述径向的外侧的周向边和所述径向边的角部对应的位置，并连通所述空气通路与所述延长管内。

根据该燃烧器，连通周向边和径向边的角部为从圆形状的入口在径向上扩大而使流体扩散从而流速特别容易降低的部分，通过设置与该角部对应的内侧连通孔，能够显著获得抑制返火的发生并且抑制膜状的空气的偏差的效果。

另外，第三发明的燃烧器的特征在于，在第二发明中，所述内侧连通孔在周向上连续地形成，所述角部连通孔在与连通所述径向的外侧的周向边和所述径向边的角部对应的位置在周向上连续地形成。

根据该燃烧器，由于与速度较低的部分对应地供给膜状的空气，因此能够显著获得抑制返火的发生并且抑制膜状的空气的偏差的效果。

另外，第四发明的燃烧器的特征在于，在第三发明中，所述内侧连通孔形成为开口面积大于所述角部连通孔的开口面积。