[发明专利]燃气涡轮燃烧器、燃气涡轮、控制装置以及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及具备喷射喷嘴的燃气涡轮燃烧器、具备燃气涡轮燃烧器的燃气涡轮、燃气涡轮燃烧器的控制装置以及控制方法。

背景技术

通常的燃气涡轮由压缩机、燃烧器、以及涡轮构成。而且，从空气取入口获取到的空气被压缩机压缩而成为高温、高压的压缩空气，在燃烧器中，通过向该压缩空气供给燃料并使其燃烧而获得高温、高压的燃烧气体(工作流体)，利用该燃烧气体驱动涡轮，从而驱动与该涡轮连结的发电机。

现有的燃气涡轮的燃烧器以包围先导燃烧嘴的周围的方式配置有多个主燃烧嘴，向先导燃烧嘴组装先导喷嘴，并向主燃烧嘴组装主喷嘴，先导燃烧嘴以及多个主燃烧嘴配置于燃气涡轮的内筒的内部。

作为这样的燃气涡轮燃烧器，具有下述专利文献1、2所记载的结构。该专利文献1所记载的燃气涡轮燃烧器为，在形成燃料通路的主体的外侧配置套筒，并且在其之间配置覆盖件而在内外形成空气通路，在覆盖件的前端侧设置具有与燃料通路连通的燃料喷射孔的喷头而构成先导喷嘴。此外，专利文献2所记载的燃气涡轮燃烧器为，在燃料喷嘴上设有供燃料或空气、或者它们的混合气体通过并同主预混合回路一起发挥功能的通路即扩散头。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-168397号公报

专利文献2：日本特开2010-159757号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，当燃料从主喷嘴喷射并使该燃料燃烧时，因回旋流而形成循环流，向与先导喷嘴的喷嘴前端对置的空间流入高温气体(热气体)的循环流。从先导喷嘴向该循环流喷射冷却空气。此时，由于从主喷嘴以及先导喷嘴喷射的燃料的喷射量根据燃气涡轮的输出而发生变化，因此，高温气体的循环流的形成位置靠近先导喷嘴或远离先导喷嘴，循环流的形成位置变得不稳定。在此，当循环流过于靠近先导喷嘴时，包括先导喷嘴在内的先导喷嘴周围的温度上升，由此先导喷嘴的喷嘴前端有可能烧坏，并且，NOx的生成量也会增加。另一方面，当循环流过于远离先导喷嘴时，火焰稳定性降低，导致燃烧变得不稳定。此外，由于燃烧性的降低，会产生较多的CO、未燃烧成分。需要说明的是，根据先导喷嘴以及主喷嘴的配置而有可能在主喷嘴的喷嘴前端侧形成高温气体的循环流，因此，存在与先导喷嘴相同的课题。

对此，本发明的课题在于，提供一种能够在抑制包括喷射喷嘴在内的喷射喷嘴周围的烧坏的同时抑制NOx的生成量，从而维持火焰稳定性的燃气涡轮燃烧器、燃气涡轮、控制装置以及控制方法。

解决方案

本发明的燃气涡轮燃烧器的特征在于，具备：喷射喷嘴，其能够喷射燃料和用于冷却喷嘴前端的冷却空气；空气流量调整部，其能够调整向所述喷射喷嘴供给的所述冷却空气的流量；检测部，其检测所述燃料的燃烧状态；以及控制装置，其基于所述检测部的检测结果来控制所述空气流量调整部。

根据该结构，控制装置能够通过控制空气流量调整部来调整从喷射喷嘴喷射的冷却空气的流量。因此，能够通过冷却空气的流量，将向喷射喷嘴的前方流入的循环流的形成位置调整到适当的形成位置。由此，能够在抑制包括喷射喷嘴在内的喷射喷嘴周围的烧坏的同时抑制NOx的生成量，从而维持火焰稳定性。需要说明的是，作为检测燃料的燃烧状态的检测部，例如存在：对根据燃料的燃烧状态而产生的NOx的生成量进行检测的NOx检测传感器、对根据燃料的燃烧状态而变化的构件的温度进行检测的温度传感器、对根据燃料的燃烧状态而产生的燃烧器内的压力变动进行检测的压力传感器等。另外，冷却空气的流量也能够由控制装置根据燃气涡轮的输出或燃料比率等的运转状态量进行调整。此外，并不特别限定喷射喷嘴，可以为先导喷嘴，也可以为主喷嘴。

在该情况下，优选的是，所述燃气涡轮燃烧器还具备冷却空气供给流路，该冷却空气供给流路与所述喷射喷嘴连接，且朝向所述喷射喷嘴供给所述冷却空气，所述空气流量调整部具有设于所述冷却空气供给流路的流量调整阀。

根据该结构，控制装置通过控制流量调整阀的开度，能够容易地调整从喷射喷嘴喷射的冷却空气的流量。

在该情况下，优选的是，所述燃气涡轮燃烧器还具备冷却空气供给流路，该冷却空气供给流路与所述喷射喷嘴连接，且朝向所述喷射喷嘴供给所述冷却空气，所述空气流量调整部具有朝向所述冷却空气供给流路供给所述冷却空气的压缩机。

根据该结构，控制装置通过控制压缩机的工作，能够容易地调整从喷射喷嘴喷射的冷却空气的流量。