CN102384474A

CN102384474A - 燃气轮机燃烧器

Info

Publication number: CN102384474A
Application number: CN2011102440619A
Authority: CN
Inventors: 平田义隆; 吉田正平; 关口达也; 林明典
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2010-08-27
Filing date: 2011-08-19
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2031-08-19
Also published as: JP5156066B2; EP2423600A2; EP2423600B1; JP2012047408A; CN102384474B; EP2423600A3; US20120047897A1

Abstract

本发明提供一种燃气轮机燃烧器。在燃气轮机燃烧器中，通过促进设置于燃烧嘴的混合室壁上的空气导入通道及混合室中的燃料与空气的混合，来实现预混合燃烧产生的NO_X的减少，同时实现点火特性及火焰传播特性的提高。燃气轮机燃烧器具备多个燃烧器(10)、火花塞(13)、以及在燃烧器彼此之间传播火焰的火焰传播管(15)。各燃烧器具备形成混合室(31)的混合室壁(32)，以及具有燃料喷嘴的燃烧嘴(30)。在混合室壁(32)上设有将燃烧用空气与来自燃料喷嘴的燃料一起导入混合室的多个空气导入孔(35、36)。从空气导入孔(35)喷出到混合室的燃烧用空气及燃料成为混合气(m1、m2)并指向火花塞及火焰传播管。

Description

燃气轮机燃烧器

技术领域

本发明涉及具备将燃料与空气的混合气燃烧而生成的燃烧气体供给到燃气轮机的多个燃烧器、火花塞、以及在上述燃烧器彼此之间传播火焰的火焰传播管的燃气轮机燃烧器。

背景技术

作为以往通常采用的燃气轮机所具备的燃气轮机燃烧器，已知存在具备多个罐型燃烧器的燃气轮机燃烧器，其各个燃烧器的构成为，使燃料与压缩空气反应，生成用于旋转驱动涡轮机的高温高压的燃烧气体(例如，参照专利文献1)。

这些多个燃烧器配置在沿涡轮机转子周向的圆上，在周向上相邻的燃烧器彼此之间通过连结管结合，在该连结管内设置有火焰传播管。火焰传播管为管状，由连接的燃烧器的压力差，燃烧气体通过火焰传播管。

启动时，燃气轮机由外部驱动装置驱动，旋转速度上升直到点火旋转速度，之后，燃料与空气被导入所有燃烧器。并且，通过对设置在一个或者两个燃烧器上的火花塞点火来开始燃烧。由于由燃烧器内的燃烧产生了高温的燃烧气体，所以燃烧器内部的压力上升。在相邻的燃烧器处于未点火的状态时，由与点火后的燃烧器的差压，通过火焰传播管，高温的燃烧气体流入未点火的燃烧器。这样，从仅对一个或者两个燃烧器点火开始，相邻的各个燃烧器被点火，所有的燃烧器都被点火。

现有技术文献

专利文献1：日本特许第3940705号公报

但是，构成燃气轮机燃烧器的多个燃烧器分别具备的燃烧嘴具有形成混合室的混合室壁与燃料喷嘴，通过在上述混合室壁上设置将燃烧用空气与从燃料喷嘴供给而来的燃料一起导入到上述混合室的多个空气导入通道，从而在空气导入通道及混合室中促进燃料与空气的混合，可以减少预混合燃烧产生的NO_X。

另一方面，燃气轮机启动时的点火特性及火焰传播特性显示为混合气的燃料浓度越大(即燃空比大)特性越好，由于在预混合燃烧中混合室内的混合气的燃料浓度存在均匀化的倾向，所以存在燃气轮机启动时的点火特性及火焰传播特性下降。

发明内容

本发明的目的在于，在燃气轮机燃烧器中，通过在设置于涡轮机的混合室壁的空气导入通道内以及混合室内促进燃料与空气的混合，来实现预混合燃烧产生的NO_X的减少，同时实现点火特性及火焰传播特性的提高。

技术方案一的发明具备：将燃料与从压缩机导入的燃烧用空气的混合气燃烧而生成的燃烧气体供给到燃气轮机的多个燃烧器；对上述混合气点火的火花塞；以及在上述燃烧器彼此之间传播由上述混合气的燃烧产生的火焰的火焰传播管，上述燃烧器具备燃烧嘴，该燃烧嘴具有形成在上述燃烧器的轴线方向上朝向下游敞开的混合室的混合室壁、以及供给燃料的燃料喷嘴，在上述混合室壁上，设有将燃烧用空气与来自上述燃料喷嘴的燃料一起导入上述混合室的多个空气导入通道，从上述空气导入通道喷出到上述混合室的燃烧用空气及燃料指向上述火花塞及上述火焰传播管中的至少一方而流动。

由此，在具备多个燃烧器、火花塞、以及火焰传播管的燃气轮机燃烧器中，从将燃烧用空气导入到各燃烧器所具备的燃烧嘴的混合室的空气导入通道，燃烧用空气与从燃料喷嘴供给而来的燃料一起成为混合气，喷出到混合室内，喷出的该混合气至少指向火花塞及火焰传播管中的一方而流动。其结果，因为在火花塞及火焰传播管中的至少一方的设置位置及其附近，存在燃料浓度高的混合气，所以点火变得容易，提高了点火特性及火焰传播特性中的至少一方，提高了燃气轮机的启动性能。

技术方案二所记载的发明，在技术方案一记载的燃气轮机燃烧器中，在上述混合室壁上，多个上述空气导入通道在上述轴线方向或者径向上并列配置成第一列及第二列，喷出指向上述火花塞而流动的燃烧用空气的上述空气导入通道属于上述第一列，喷出指向上述火焰传播管而流动的燃烧用空气的上述空气导入通道属于上述第二列。

由此，因为喷出指向火花塞及火焰传播管的混合气的空气导入通道分开设置为第一列及第二列，所以混合室壁中的空气导入通道的配置及形状的自由度变大，在提高点火特性及火焰传播特性的观点上良好的空气导入通道的设计变得容易。

技术方案三所记载的发明，在技术方案一记载的燃气轮机燃烧器中，上述燃气轮机燃烧器具备作为上述燃烧嘴的中央燃烧嘴、相对于上述中央燃烧嘴配置在外周侧的多个外周燃烧嘴，上述中央燃烧嘴具有作为上述混合室壁的中央混合室壁、以及作为上述燃料喷嘴的中央燃料喷嘴，其中，上述中央混合室壁形成作为上述混合室的中央混合室，上述外周燃烧嘴具有形成在上述轴线方向上朝向下游敞开的外周混合室的外周混合室壁、以及向上述外周混合室供给燃料的外周燃料喷嘴，上述中央混合室壁上，多个上述燃烧用空气导入通道在上述轴线方向上并列设置成第一列及第二列，喷出指向上述火花塞及上述火焰传播管中的至少一方而流动的燃烧用空气的上述空气导入通道属于上述第一列，从属于上述第二列的上述空气导入通道喷出的燃烧用空气指向上述外周混合室的出口而流动。

由此，通过从空气导入孔与燃料一起喷出的燃烧用空气指向外周燃烧嘴的出口而喷出，从属于第二列的空气导入通道喷出的混合气的燃烧而产生的高温燃烧气体供给到外周燃烧嘴的出口处，所以从外周燃烧嘴供给而来的混合气的燃烧变得容易，例如在外周燃烧嘴的混合气的燃料浓度低的情况下，也能够容易地开始燃烧。其结果，提高了具备外周燃烧嘴的燃烧器的燃烧性，可以扩大燃气轮机的应用负荷范围。

并且，空气导入通道分开设置为第一列及第二列，所以混合室壁中的空气导入通道的配置及形状的自由度变大，在提高点火特性及火焰传播特性、来自外周燃烧嘴的混合气开始燃烧的容易化的观点上良好的空气导入通道的设计变得容易。

技术方案四所记载的发明，在技术方案三记载的燃气轮机燃烧器中，构成上述中央燃烧嘴的上述第二列的上述空气导入通道的数量为上述外周燃烧嘴的数量的整数倍。

由此，借助空气导入通道的数量为外周燃烧嘴数量的整数倍，能够将喷出指向外周燃烧嘴流动的混合气的空气导入通道按照外周燃烧嘴均匀分配，并且因此多个空气导入通道的配置及形状的均匀化变得容易，所以可以在使燃烧嘴的结构变简单的同时，提高燃烧稳定性。

技术方案五所记载的发明，在技术方案三或四记载的燃气轮机燃烧器中，上述第一列及上述第二列中，在上述轴线方向上构成上游侧的列的上述空气导入通道为6个，构成下游侧的列的上述空气导入通道为12个，上述外周燃烧嘴为4个或6个。

由此，因为在下游侧列存在比上游侧列更多的空气导入通道，所以能够将朝向下游侧流动的混合气更加可靠地指向。此外，因为下游侧列的空气导入通道的数量成为外周燃烧嘴的数量的整数倍，能够起到与技术方案四所记载的发明相同的效果。

本发明的效果在于，根据本发明，在燃气轮机燃烧器中，通过在空气导入通道及混合室内促进燃料与空气的混合，可以减少预混合燃烧产生的NO_X，并且可以提高点火特性及火焰传播特性。

附图说明

图1是使用具备本发明的实施例一的燃气轮机燃烧器的燃气轮机的燃气轮机设备的主要部分概略剖视图。

图2是说明图1的燃气轮机燃烧器所具备的燃烧器及火焰传播管的概略图。

图3是图1的主要部分放大图，简略地表示了燃烧嘴的空气导入孔。

图4是沿图3的IV-IV线的剖视图。

图5是沿图3的V-V线的剖视图。

图6表示实施例一的变形实施例，是相当于图3的主要部分的图。

图7表示本发明的实施例二，是相当于图3的图。

图8是在实施例二中相当于图4的图。

图9是表示在实施例二中的燃气轮机的负荷与燃烧嘴的燃料流量的关系的图表。

图10表示本发明的实施例三，是相当于图3的图。

图11是在实施例三中相当于图4的图。

图12是在实施例三中相当于图9的图表。

图13表示本发明的实施例四，是相当于图3的图。

图14是在实施例四中相当于图4的图。

图中：

4-燃气轮机燃烧器，10-燃烧器，13-火花塞，15-火焰传播管，30、50、60、70、80、90、100-燃烧嘴，31、51、61、71、81、91-混合室，32、72、92-混合室壁，35、36、55、56、65、66、75、76、95、96-空气导入孔，38、59、69、79、89、98、99、109-燃料喷嘴，m1、m2、m3、m4、m5-混合气。

具体实施方式

参照图1～图14对本发明的实施例的燃气轮机燃烧器进行说明。

实施例一

参照图1～图5对本发明的实施例一的燃气轮机燃烧器4进行说明。

参照图1，具备燃气轮机1的燃气轮机设备是具备作为由该燃气轮机1驱动的驱动对象的发电机2的发电用燃气轮机设备。

燃气轮机1具备：压缩空气的压缩机3；利用作为由压缩机3获得的压缩空气的一部分的燃烧用空气来使燃料燃烧而生成燃烧气体的燃气轮机燃烧器4；由在燃气轮机燃烧器4生成的高温高压的燃烧气体驱动而旋转的涡轮机5；将该燃烧气体从燃气轮机燃烧器4导入到涡轮机5的过渡连接件6；向燃气轮机燃烧器4供给作为气体燃料(例如液化天然气)的燃料的燃料供给***7；以及在形成从压缩机3排出的压缩空气流动的机室9的同时支撑燃气轮机燃烧器4的壳体8。

压缩机3及发电机2与涡轮机5连结，由该涡轮机5旋转驱动。机室9中容纳有过渡连接件6。

同时参照图2，燃气轮机燃烧器4具备：将涡轮机5及压缩机3的旋转中心线C1作为中心在周向上隔开相等的间隔而配置的多个(这里为十个)罐型燃烧器10、对燃料与燃烧用空气混合而生成的混合气点火的火花塞13、将燃烧器10彼此之间连结的连结管14、以及容纳在连结管14内部的同时在燃烧器10彼此之间传播由混合气燃烧生成的火焰的火焰传播管15。

在构成燃气轮机燃烧器4的所有燃烧器10之中，一部分燃烧器10是作为设有火花塞13的一个或者多个(在这里为两个)特定燃烧器的第一燃烧器11，剩余的燃烧器10是没有设置火花塞13的第二燃烧器12。除第一燃烧器11中的有关火花塞13的结构以外，第一燃烧器11与第二燃烧器12具有基本相同的结构。另外，在以下的说明中，关于第一燃烧器11及第二燃烧器12，在不区别两者时仅记载为燃烧器10。

参照图1及图3，将燃料与燃烧用空气的混合气燃烧而生成的燃烧气体供给到燃气轮机1的各个燃烧器10具备：形成燃烧室20的圆筒状内筒21、包围内筒21而配置的同时在与内筒21之间形成来自压缩机3的燃烧用空气流动的环状空气通道23的圆筒状外筒22、构成上游端壁的端盖24、配置在燃烧器轴线C2上且将燃烧用空气及燃料供给到燃烧室20的燃烧嘴30、以及配置在燃烧嘴30的出口处并且作为辅助稳定燃烧火焰的稳焰部件的火焰稳定器25。

并且，由压缩机3压缩的空气从压缩机3流入机室9内，其中的一部分作为燃烧用空气供给到燃烧器10。

另外，燃烧器轴线C2(也可参照图2)是内筒21或者燃烧室20的中心轴线，轴线方向是与燃烧器轴线C2平行的方向，若未实现规定，径向及周向分别指以燃烧器轴线C2为中心的径向及周向。

此外，上游及下游分别涉及燃烧嘴30中的燃烧用空气或者燃烧嘴30及燃烧室20中的燃烧气体在轴线方向上的流动。

以大致位于燃烧器轴线C2上的中心的方式配置的燃烧嘴30具有形成在轴线方向上朝向燃烧室20敞开的混合室31的混合室壁32、以及供给燃料的燃料喷嘴38。混合室壁32配置地比燃烧室20在轴线方向上更靠近上游侧，且是以燃烧器轴线C2为中心轴线在轴线方向上朝向燃烧室20在径向上扩展开的中空圆锥状，在其内部由圆锥面状的混合室壁面33形成朝向下游以顶角α扩展开的圆锥状混合室31。因此，混合室壁面33是顶角为α的圆锥面状。

混合室壁32上设有分别形成将燃烧用空气导入混合室31内部的多个空气导入孔35、36及37。作为直线状圆孔的空气导入孔35、36及37对于混合室壁面33分别形成不同的角度β1、β2及β3。各角度β1、β2及β3是由空气导入孔35、36及37的中心线与圆锥面状的混合室壁面33的母线(混合室壁面33与包含燃烧器轴线C2的平面的交线)构成的角度。

燃料供给***7具备燃料供给装置41、燃料分配器42、以及燃料供给配管43。燃料喷嘴38与燃料供给配管43连接，上述燃料供给配管43用于与将来自燃料供给装置41的燃料向各燃烧器10分配的燃料分配器42道通。并且，配制成来自燃料供给配管43的燃料供给到具有燃料歧管部38a的燃料喷嘴38，从燃料喷嘴38喷出的燃料供给到所有空气导入孔35、36及37的内部。因此，各空气导入孔35、36及37将燃烧用空气与从燃料喷嘴38供给而来的燃料一起，在生成与该燃料的混合气的同时导入混合室31。

分别在两个燃烧器11中，火花塞13以其点火部13a位于燃烧室20之内的方式安装在外筒22上。

此外，在周向上彼此相邻的燃烧器10之间，通过将其外筒22彼此连结的连结管14连结。并且，这些燃烧器10的燃烧室20之间或者内筒21之间由火焰传播管15连通。火焰传播管15的两端开口构成在燃烧室20敞开的出入口15a。在此，各出入口15a是指流向相邻的燃烧器10的火焰的入口，以及来自该相邻的燃烧器10的火焰的出口的意思。

并且，由在具备火花塞13的燃烧器11中的该火花塞13点火的混合气燃烧而生成燃烧气体，作为内筒21的内部的燃烧室20中的压力上升，在由火焰传播管15连通的相邻燃烧器12的燃烧室20之间产生压力差，由该压力差向该相邻燃烧器12送入的燃烧气体27对在该相邻燃烧器12中生成的混合气点火。同样，相邻的燃烧器12的点火由火焰传播管15依次进行，对所有的燃烧器10点火。

参照图3及图4，形成于混合室壁32的空气导入孔35～37以在轴线方向上排列成多列(在该实施例一中排列成第一～第三列R1～R3)的方式配置。这些列R1～R3分别由在轴线方向上的形成位置的圆周上，在周向上隔开间隔地配置成环状的一个以上(在这里为多个)的空气导入孔35～37构成。

另外，为了避免附图的复杂，在图4中省略了在图3中已表示了的结构中的一部分。

并且，如在图4及图5中局部表示的，属于各列R1～R3的多个空气导入孔35～37以燃烧器轴线C2为中心同心状地配置在混合室壁32上。此外，为了利用从各空气导入孔35～37喷出的燃烧用空气在混合室31内生成回旋流，空气导入孔37在周向上偏向而形成，空气导入孔35及36在轴线方向及周向上偏向而形成。

此外，关于轴线方向上的第一列R1及第二列R2的位置，第一、第二列R1及R2中，第一列R1是位于上游侧的上游侧列，第二列R2是位于下游侧的下游侧列。此外，第二列R2比第一列R1位于靠径向外方处，比第一列R1配置在更大直径的圆周上。

参照图4，在各燃烧器10中，为了使从空气导入孔35～37中一个以上(在本实施例中为多个)的作为特定空气导入通道的特定空气导入孔35a、35b喷出到混合室31内的燃烧用空气与燃料一起，指向设置于内筒21上的火花塞13的点火部13a及火焰传播管15的出入口15a的设置位置，该特定空气导入孔35a及35b在轴线方向及周向上偏向而形成，其中上述燃料和燃烧用空气一起流经该特定空气导入孔35a及35b。

具体而言，在燃烧器11中，从第一特定空气导入孔35a喷出的燃烧用空气与燃料的混合气m1指向点火部13a流动，从两个第二特定空气导入孔35b喷出的燃烧用空气与燃料的混合气m2指向两个火焰传播管15的出入口15a流动。

此外，在燃烧器12(参照图1)中，从第二特定空气导入孔35b喷出的燃烧用空气与燃料的混合气指向两个火焰传播管15的出入口15a流动。

参照图5，由于空气导入孔37形成在从同时作为燃烧嘴30的燃烧嘴中心线的燃烧器轴线C2仅偏移了偏移距离s的位置上，因此从空气导入孔37流入的混合气在混合室31内生成回旋流。关于空气导入孔35及36，也与空气导入孔37一样，由于形成在从上述燃烧嘴中心线仅偏移了偏移距离s的位置上，可以在混合室31内生成回旋流。并且，通过该回旋流在燃烧嘴30的下游部生成稳定的循环流，可以确保燃烧稳定性。

在本实施例中，为了以从属于第一列R1的空气导入孔35中的特定空气导入孔35a及35b喷出的混合气m1及m2指向火花塞13、火焰传播管15流动的方式来形成空气导入孔35，由形成混合室31的混合室壁32的顶角α、空气导入孔35的形成角度β2、以及从上述燃烧嘴中心线(或者燃烧器轴线C2)的偏移距离s来决定混合气的流动方向。

此外，在本实施例中，通过任意设定从上述燃烧嘴中心线的偏移距离s对形成空气导入孔35～37的混合室31的内径d(参照图5)的比s/d，从而可以使从空气导入孔35喷出的燃料与燃烧用空气的混合气m1及m2(参照图4)偏向火花塞13、火焰传播管15的设置位置，并且通过控制空气导入孔35～37的比s/d可以在燃烧嘴30的下游部生成燃烧稳定性所需的循环流，所以可以提供点火特性及火焰传播特性优良、稳定燃烧的燃气轮机燃烧器4。

参照图3及图4，在这样构成的燃气轮机燃烧器4中，燃气轮机1启动时，在燃气轮机燃烧器4的点火时，来自燃料供给装置41(参照图1)的燃料供给到燃料喷嘴38。燃料从燃料喷嘴38朝向各空气导入孔35～37喷出，在空气导入孔35～37的内部及混合室31中与燃烧用空气混合生成混合气。并且，从空气导入孔35～37喷出的混合气由火花塞13的火花点火，进行预混合燃烧。

此时，以混合气m1及m2从构成第一～第三列R1～R3中的第一列R1，即从上游侧数第二列(图3中从左数第二列)的空气导入孔35的特定空气导入孔35a及35b，指向火花塞13的点火部13a及火焰传播管15的出入口15a并喷出的方式形成了特定空气导入孔35a及35b。

由此，在燃烧器11中，在火花塞13的点火部13a及其附近，由于存在燃料浓度高(即燃空比大)的混合气，点火变得容易，提高了点火性能。

此外，由于若对燃烧器11点火，则燃烧室20的压力就会上升，所以燃烧气体27经由火焰传播管15向相邻的未点火的燃烧器11喷出，但是在本实施例中，混合气m2从特定空气导入孔35a及35b指向火焰传播管15的出入口15a而喷出，所以燃烧器11中的出入口15a(此时，作为出口发挥作用)及其附近，由于存在燃料浓度高的混合气，所以能够生成温度高的燃烧气体。由此，该高温的燃烧气体(火焰)通过火焰传播管15向相邻的燃烧器12的燃烧室20喷出。

另一方面，在来自燃烧器11的火焰传播到的相邻的燃烧器12中，由于来自特定空气导入孔35b的高燃料浓度的混合气，指向火焰传播管15的出入口15a(此时，作为进口发挥作用)喷出，所以利用来自燃烧器11并通过火焰传播管15流入的燃烧气体，火焰传播变得容易，燃烧的开始也变得容易，提高了火焰传播特性。

在本实施例一中，混合室壁32以顶角α形成的同时形成了圆锥状的混合室31，并且由于从燃料喷嘴38喷出的燃料与从空气导入孔35～37喷出的燃烧用空气及燃料在混合室31内混合，所以通过提高了均匀化的混合气的预混合燃烧，可以期待进一步减少NO_X排出量的效果，以及通过混合室31内的混合气的回旋流被混合室壁32限制，从而可以期待增加旋转强度并提高燃烧稳定性的效果。

并且，由于中空圆锥状的混合室壁32，与混合室壁32为例如环状的平板的情况相比，混合室壁32中的空气导入孔35～37的形成区域增加，所以具有增加了在决定空气导入孔35～37的数量、空气导入孔35～37的直径等空气导入孔规格时的自由度的优点，此外空气导入孔35～37的形成变得容易。

关于内筒21的火花塞13或者火焰传播管15的轴线方向的位置，在将内筒21的内径设为D，将从内筒21的上游端到点火部13a或者出入口15a的轴线方向上的距离设为L时，比L/D为0.3＜L/D＜0.7的范围的情况在设计上较多。因此，优选以从特定空气导入孔35a及35b喷出的混合气指向内筒21中的成为0.3＜L/D＜0.7的位置的方式形成特定空气导入孔35a及35b。

此外，由于火花塞13通过调整***内筒21的径向位置可以改善点火特性，所以在火花塞13与火焰传播管15的轴线方向位置明显不同的情况下，优选以混合气m2指向火焰传播管15的出入口15a的形成位置喷出的方式来形成特定空气导入孔35b。

另外，空气导入孔35～37以在轴线方向上排列成多列的方式形成的情况下，作为实施例一的变形实施例，也可以以来自作为一个列的第一列R1的空气导入孔35的混合气m1指向火花塞13的点火部13a的方式偏向形成该空气导入孔35，以来自不同于第一列R1的第二列R2的空气导入孔36的混合气m2指向火焰传播管15的出入口15a的方式偏向形成该空气导入孔36，并且在存在作为剩下的一列的第三列R3(也可以为一个以上的列)时，以来自该第三列R3的空气导入孔37的混合气在混合室31内生成回旋流而有利于燃烧稳定性的方式形成该空气导入孔37。

由此，与实施例一相同，提高了点火特性及火焰传播特性，提高了燃气轮机1的启动性能，同时提供了燃烧稳定性优秀的燃烧嘴30。

此外，因为将喷出指向点火部13a及出入口15a的混合气m1及m2的特定空气导入孔35a及35b分成第一、第二列R1、R2而设置，所以混合室壁32中的空气导入孔35及36的配置及形状的自由度变大，在提高点火特性及火焰传播特性的观点上良好的空气导入孔35及36的设计变得容易。

此外，在实施例一的燃气轮机燃烧器4中，作为燃气轮机1的燃料，在气体燃料的基础上具有使用液体燃料(例如，A重油、轻油)的情况。参照图3及图4，主要是图6来说明实施例一的另一个变形实施例。

燃烧器10具备喷射作为第二燃料的液体燃料的作为第二燃料喷嘴的液体燃料喷嘴39，该液体燃料喷嘴39配置在具备将作为上述第一燃料的气体燃料供给到作为第一燃料喷嘴的燃料喷嘴38的燃烧嘴30的混合室31的上游侧。液体燃料从燃料供给***47所具备的燃料供给装置44供给到液体燃料喷嘴39。

液体燃料喷嘴39将液体燃料进行喷雾，使其与混合室31内的高温燃烧用空气5混合蒸发并燃烧，承担将液体燃料微粒化成小液滴的任务。为了将液体燃料微粒化，存在利用空气的剪切力来进行微粒化的空气喷雾式燃料喷嘴，以及利用液体燃料的供给压力来进行微粒化的压力喷雾式燃料喷嘴，但在本实施例中，即使采用任何一种方式，或者采用上述以外的采用喷雾方式的液体燃料喷嘴，也可以达到本发明的效果。

在本实施例中，由于液体燃料喷嘴39配置在燃烧嘴30的燃烧器轴线C2上，且设置在混合室31的上游侧，所以从液体燃料喷嘴39喷雾成圆锥状的液滴与从燃烧嘴30的空气导入孔35～37喷出的燃烧用空气在混合室31内混合。

与实施例一相同，以来自空气导入孔35的燃烧用空气指向设置在内筒21上的火花塞13的点火部13a与火焰传播管15的出入口15a而喷出的方式，向轴线方向及偏向周向而形成空气导入孔35，所以在点火部13a及出入口15a的设置位置上供给有来自空气导入孔35的混合气与来自液体燃料喷嘴39的微粒化了的液体燃料的混合气，所以通过高浓度的混合气，可以提高点火特性及火焰传播特性。

此外，配置在燃烧嘴30上的液体燃料喷嘴39的喷雾角度(液体燃料喷雾的扩展角度)设定的比混合室31的顶角α小。若液体燃料喷嘴39的喷雾角度比顶角α大，则从液体燃料喷嘴39喷雾出来的液滴将与混合室壁32碰撞，存在在该混合室壁32上发生液体燃料炭化的焦化，使燃烧嘴30所具有的各种性能劣化的危险。因此，通过将液体燃料喷嘴39的喷雾角度设定的比顶角α小，能够防止焦化的产生。

实施例二

参照图7～图9对本发明的实施例二进行说明。实施例二在燃烧嘴30的外周侧配置有多个主燃烧嘴50及60，其他与实施例一具有基本相同的结构。

另外，该实施例二以及后述的实施例三、四中，省略或简述与实施例一相同的部分的说明，以不同点为重点进行说明。此外，对于与实施例一的部件相同的部件或者对应的部件，根据需要使用了相同的符号。并且，实施例二～四起到了与实施例一相同的作用效果。

并且，在实施例二～四中，混合室壁、混合室31以及燃料喷嘴分别是中央混合壁、中央混合室以及中央燃料喷嘴，混合室壁、混合室及燃料喷嘴分别是外周混合壁、外周混合室及外周燃料喷嘴。此外，燃烧嘴及引燃嘴是中央燃烧嘴，主燃烧嘴是外周燃烧嘴。

并且，在关于实施例二～四的图中，为了避免使附图变复杂，仅表示了例如一部分指向主燃烧嘴的后述混合气m3及m4。

参照图7及图8，实施例二的燃气轮机燃烧器4所具备的燃烧器10的燃烧嘴30、50及60是由作为引燃嘴的燃烧嘴30、主燃烧嘴50及60构成。

相对于燃烧嘴30配置在外周侧(即径向外方)的一个以上(这里为作为多个的六个)的主燃烧嘴50及60分别由三个第一主燃烧嘴50及第二主燃烧嘴60构成。

各主燃烧嘴50及60具有作为外周混合壁的混合室壁52和62，以及作为供给燃料的外周燃料喷嘴的燃料喷嘴59和69，上述混合室壁52和62形成作为在轴线方向上朝向下游敞开的外周混合室的混合室51及61。在轴线方向上比燃烧室20配置在更靠上游侧的混合室壁52及62由上游壁部52a和62a，以及圆筒状的下游壁部52b和62b构成，在其内部形成混合室51及61，上述上游壁部52a及62a具有以燃烧器轴线C2为中心在轴线方向上朝向燃烧室20扩开的圆锥状的混合气室壁面53及63，上述下游壁部52b及62b与上述上游壁部52a及62a相连且朝向下游延伸。混合室壁52及62具有圆柱面形状的外周面。

虽然主燃烧嘴50及60基本上是与燃烧嘴30相同的结构，但是在该混合室51及61中，为了促进燃烧用空气与燃料的混合，轴线方向上的长度比燃烧嘴30的混合室31更长。

在上游壁部52a及62a上形成有将燃烧用空气，或者将燃烧用空气与燃料一起导入混合室51及61的多个空气导入孔55～57及65～67。空气导入孔55～57及65～67配置成在轴线方向上排列作为多列的三列。此外，第二列R2在轴线方向上比第一列R1靠近燃烧嘴30的出口以及主燃烧嘴50和60的出口。

燃料喷嘴59及69由形成在主燃烧嘴50及60的上游部的燃料歧管部59a及69a，以及使燃料歧管部59a及69a与空气导入孔55～57及65～67连通的燃料喷孔59b及69b构成。

从燃料供给***7所具备的燃料供给装置45及46供给到燃料歧管部59a及69a的燃料，从燃料喷孔59b及69b喷出并供给到空气导入孔55～57及65～67内。

供给到空气导入孔55～57及65～67的燃料在空气导入孔55～57和65～67的内部以及混合室51和61的内部与燃烧用空气混合，在主燃烧嘴50及60的下游的燃烧室20形成预混合火焰，开始预混合燃烧。

这样，主燃料喷嘴50的结构与主燃料喷嘴60的结构相同，另一方面从与主燃料喷嘴60的燃料供给装置46不同的燃料供给装置45供给燃料。因此，燃烧嘴30从燃料供给装置20供给燃料，三个主燃烧嘴50从燃料供给装置45供给燃料，其他三个主燃烧嘴60从燃料供给装置46供给燃料。

接着，参照图9对具备实施例二的燃气轮机燃烧器4的燃气轮机1(参照图1)的运转方法进行说明。

作为燃气轮机1运转状态的指标的负荷，从负荷a(无负荷)到未满负荷b的负荷状态下，燃料供给到燃烧嘴30，单独由燃烧嘴30来运转燃气轮机1。在从负荷b到未满负荷c的负荷状态下，在负荷b降低燃烧嘴30的燃料流量，另一方面燃料供给到主燃烧嘴50，由燃烧嘴30与主燃烧嘴50来运转燃气轮机1。从负荷c到额定负荷d的负荷状态下，在负荷c降低燃烧嘴30与主燃烧嘴50的燃料流量，另一方面燃料供给到主燃烧嘴60，由燃烧嘴30以及主燃烧嘴50和60的所有燃烧嘴来运转燃气轮机1。

在作为额定运转状态下的负荷的额定负荷d下，在确保了燃烧稳定性之后，通过调整燃烧嘴30的燃料流量与主燃烧嘴50及60的燃料流量的比例，可以进行低NO_X的燃烧。

这样，在实施例二中，燃烧嘴30配置在燃烧器10的燃烧器轴线C2的中央部上，在其外周侧配置有六个主燃烧嘴50及60，在额定运转状态下，通过调整进行扩散燃烧的燃烧嘴30与进行预混合燃烧的主燃烧嘴50及60的燃料流量比例，可以同时实现低NO_X运转与燃烧稳定性。

但是，认为：如图7及图8所示，在燃烧嘴30的外周侧配置有主燃烧嘴50及60，并且在其外周上配置有火花塞13及火焰传播管15的燃烧器中，燃烧器点火时，由于从主燃烧嘴50及60喷出的燃烧用空气，燃烧嘴30的点火特性及火焰传播特性会降低。

此外，在本实施例二的燃烧器10中，如图9所示，从作为引燃嘴的燃烧器30单独运转的状态开始，在负荷b下燃料供给到主燃烧嘴50并在主燃烧嘴50开始预混合燃烧，进一步在负荷c下燃料供给到主燃烧嘴60，所有燃烧嘴开始运转。因此，在主燃烧嘴50及60开始或停止预混合燃烧时，根据负荷状态存在燃烧变得不稳定的情况，因此，稳定地运转燃气轮机1的范围优选燃料供给到所有燃烧嘴30、50及60的负荷c以上的高负荷的运转状态。另一方面，通过将作为开始向所有燃烧嘴30、50及60供给燃料的运转状态的负荷c设定地低，从而由于扩大了能够应用的燃气轮机1的负荷范围，增加了运转自由度。

于是，在实施例二中，通过属于第二列R2的空气导入孔36形成为来自该空气导入孔36的混合气m3及m4分别指向主燃烧嘴50及60的出口喷出，使高温的燃烧气体供给到主燃烧嘴50及60的出口。因此，即使在从主燃烧嘴50及60供给而来的混合气的燃料浓度低的条件下，即燃气轮机1的负荷低的运转状态下，在主燃烧嘴50及60中也能够开始预混合燃烧，所以可以将所有燃烧嘴30、50及60中的燃烧的开始负荷即负荷c设定为低负荷，可以扩大燃气轮机1的应用负荷带。

此外，如图8所示，与实施例一相同，在燃烧器11中，由于来自特定空气导入孔35a的混合气m1指向火花塞13的点火部13a喷出，来自特定空气导入孔35b的混合气m2指向火焰传播管15a喷出，从而在火花塞13及火焰传播管15的设置位置上能够供给燃料浓度高的混合气m1及m2，所以提高了燃气轮机1启动时的点火特性及火焰传播特性。

并且，由于火花塞13及火焰传播管15在周向上配置在主燃烧嘴50与60的大致中间处，所以混合气m1及m2很难受到从主燃烧嘴50及60喷出的燃烧用空气或者混合气的影响，在这一点上也提高了点火特性及火焰传播特性。

此外，形成有六个燃烧嘴30的空气导入孔35，形成有十二个空气导入孔36，在燃烧嘴30的外周侧配置有六个主燃烧嘴50及60，如上所示，形成于燃烧嘴30上的空气导入孔36的数量为主燃烧嘴50及60的数量的整数倍，同时通过第一列R1的空气导入孔35在周向上位置的设定，能够将在燃烧嘴30产生的混合气有效地利用于提高燃气轮机1的启动时的点火特性及火焰传播特性，并且通过第二列R2的空气导入孔36的周向上的配置的设定，由于能够将燃烧嘴30的燃烧气体的热能量高效地传递到进行预混合燃烧的主燃烧嘴50及60，所以可以从燃气轮机1的负荷低的时候开始所有燃烧嘴的运转，在这一点上，也可以扩大使燃气轮机1稳定地运转的负荷范围。

此外，因为喷出指向点火部13a及出入口15a的混合气m1及m2的特定空气导入孔35a及35b，以及喷出指向主燃烧嘴50及60的混合气m3及m4的空气导入孔36分成第一、第二列R1、R2来设置，所以混合室壁32的空气导入孔35及36的配置及形状的自由度变大，在提高点火特性及火焰传播特性的观点上良好的空气导入孔35及36的设计变得容易。

此外，由于空气导入孔36的数量是主燃烧嘴50及60的数量的整数倍，所以能够将喷出指向主燃烧嘴50及60而流动的混合气的空气导入孔36均匀地分配到各主燃烧嘴50及60，并且由此多个空气导入孔36的配置及形状的均匀化变得容易，可以使燃烧嘴30的结构变简单，同时提高燃烧的稳定性。并且，因为在比第一例R1位于更下游的第二列R2上，存在比第一列R1多的空气导入孔，所以能够使向下游流动的混合气更加可靠地指向主燃烧嘴50及60。

实施例三

参照图10～图12对本发明的实施例三进行说明。

参照图10及图11，实施例三的燃气轮机燃烧器4所具备的燃烧器10的燃烧嘴70及80由相当于实施例二的燃烧嘴30的引燃嘴70，以及主燃烧嘴80构成。

引燃嘴70具有形成在轴线方向上朝向下游敞开的圆锥状混合室71的混合室壁72，以及作为供给燃料的中央喷嘴的燃料喷嘴79。混合室壁72的混合室壁面73形成为圆锥面状，并形成圆锥状的混合室71。

此外，在混合室壁72上，将燃烧用空气，或者将燃烧用空气与燃料一起导入混合室71的多个空气导入孔75及76以在轴线方向上排列为第一、第二列R1及R2的方式配置，其上游侧配置有向各空气导入孔75及76内喷出并供给燃料的燃料喷嘴79。

第一列R1由数量为一个以上(这里是作为多个的六个)的在周向上隔开间隔地形成的空气导入孔75构成，第二列R2由数量为一个以上(这里是作为多个的十二个)在周向上隔开间隔地形成的空气导入孔76构成。

此外，空气导入孔75及76具有直线部75c和76c，以及在直线部75c及76c下游侧相连的偏向部75d和76d。作为空气导入孔75及76的出口部的偏向部75d及76d向轴线方向及周向偏向而形成，以使在混合室71内由从空气导入孔75及76喷出的燃烧用空气或者混合气来生成回旋流。包含了空气导入孔75及76的入口部的直线部75c及76c从偏向部75d及76d朝向上游与轴线方向大致平行地延伸，轴线方向上的长度形成为比偏向部75d及76d的轴线方向方向长度的两倍还长。

此外，来自燃料供给装置41的燃料供给到具有燃料歧管部79a的燃料喷嘴79，以来自燃料喷嘴79的燃料供给到各空气导入孔75内的方式喷出。

相对于引燃嘴70配置在外周侧的主燃烧嘴80具有形成在轴线方向上朝向下游敞开的混合室81的圆筒状混合室壁82，以及供给燃料的燃料喷嘴89。作为外周混合室壁的混合室壁82由外周室壁82a及内周室壁82b构成。

轴线方向长度比混合室71的轴线方向长的混合室81在轴线方向上延伸并具有环状，在混合室81的上游侧设置有燃料喷嘴89，在混合室81的出口处设置有圆环状的阻流体84。

来自燃料供给***7所具备的燃料供给装置47的燃料供给到具有燃料歧管部88的燃料喷嘴89。从燃料喷嘴89喷出的燃料在混合室81内与燃烧用空气混合并生成混合气。该混合气朝向燃烧室20流向下游，通过在阻流体84下游形成的循环流的作用，稳定地进行预混合燃烧。此外，径向上在引燃嘴70与主燃烧嘴30之间，设置有引燃嘴圆锥体78。

参照图11，主燃烧嘴80的混合室81通过设置在该混合室71内的四个作为隔壁部件的隔壁87，被分割成作为四个分割混合室的混合室81a81d。还有，与四个混合室81a～81d对应，燃料供给装置47也分割为数量与混合室81a～81d相同的四个作为分割燃料供给装置的燃料供给装置47a～47d而单独构成，同样，燃料喷嘴89分割为四个作为分割燃料喷嘴的燃料喷嘴89a～89d，以使来自各燃料供给装置47a～47d的燃料单独进行供给。

因此，主燃烧嘴80由作为四个分割主燃烧嘴的主燃烧嘴80a～80d构成，主燃烧嘴80a～80d具备由形成各混合室81a～81d的混合室壁82的各部分及隔壁87构成的混合室壁，以及燃料喷嘴89a～89d。并且，可以对供给到四个燃料喷嘴89a～89d的燃料单独进行控制。

这样，在实施例3中的燃烧器10具备主燃烧嘴80以及引燃嘴70，其中，主燃烧嘴通过混合室81在轴线方向上比引燃嘴70的混合室71更长，构成促进了燃料与燃烧用空气的混合的超低NO_X型燃烧嘴，引燃嘴70通过空气导入孔75及76的轴线方向长度具有直线部75c及76c，从而比仅大致相当于偏向部75d及76d实施例一及二的空气导入孔35及36更长。

在引燃嘴70中，混合室壁面73为圆锥面状，上游端壁面74为平板状，从而在空气导入孔75及76上能够将直线部75c及76c形成为与轴线方向平行地延伸的形状，所以在空气导入孔75及76内充分促进燃烧用空气与燃料的混合，可以减少来自在引燃嘴70形成的火焰的NO_X排出量。

此外，在本实施例3中，引燃嘴70的内周侧(或者上游侧)的空气导入孔75以在周向上的数量为六个的方式形成，外周侧(或者下游侧)的空气导入孔76以在周向上的数量为十二个的方式形成。由此，在相对于空气导入孔75成为径向外方的空气导入孔76中，其长度比空气导入孔75的长度还长，所以在数量多的空气导入孔76中，燃烧用空气与燃料的混合距离变长，促进了混合，有利于低NO_X化。

并且，空气导入孔75及76的偏向部75d及76d向轴线方向及周向偏向，所以与此相关的效果与实施例一及二相同。

具体而言，根据实施例三，从燃料喷嘴79喷出的燃料在各空气导入孔75及76内与燃烧用空气混合，喷出到混合室71内。并且，由于空气导入孔75及76向轴线方向及周向偏向，在混合室71内生成回旋流。此外，通过调整空气导入孔75及76的偏向角，可以控制从空气导入孔75及76喷出的混合气的喷出方向。

并且，如图11所示，由于混合气m1及m2从空气导入孔75的特定空气导入孔75a及75b指向火花塞13的点火部13a及火焰传播管15的出入口15a而喷出，在点火部13a、出入口15a及其附近形成了燃料浓度高的混合气，在燃气轮机1(参照图1)的启动时，提高了点火特性及火焰传播特性。

此外，通过从空气导入孔76喷出的混合气m3向主燃烧嘴80的各主燃烧嘴80a～80d的阻流体84(参照图10)的下游部喷出，从而在主燃烧嘴80开始预混合燃烧时，高温的燃烧气体供给到阻流体84的下游部，所以可以在燃料浓度低的条件下开始预混合燃烧，提高了在主燃烧嘴80中开始预混合燃烧时的燃烧特性(以下称为“切换特性”)。

接着，参照图10及图11，主要是参照图12对本实施例三的燃气轮机燃烧器4的运转方法进行以下说明。

燃气轮机1(参照图1)启动后，燃气轮机1达到无负荷额定旋转速度状态的图12所示的负荷e，这是燃料仅供给到引燃嘴70的状态，燃气轮机1的负荷上升。

若燃气轮机1的负荷达到负荷f，则使流向引燃嘴70的燃料流量下降，燃料供给到主燃烧嘴80a，在阻流体84中，与混合室81a对应的部分的下游侧形成预混合火焰。此时，引燃嘴70与主燃烧嘴80a的燃料流量大致相等，从混合室71喷出的混合气在阻流体84的下游侧能够得到来自引燃嘴70的高温燃烧气体的高的热能量，所以形成于混合室81a的下游的预混合火焰的切换特性良好。

若燃气轮机1的负荷上升并达到负荷g，则燃料也供给到主燃烧嘴80b，在负荷h下燃料也供给到主燃烧嘴80b，虽然分别开始预混合燃烧，但是相对于进行预混合燃烧的燃烧流量的引燃嘴70的燃料流量的比例下降，所以存在切换裕度下降(或者变小)的倾向。

这里，切换裕度是切换时用于确保燃烧稳定性的燃空比的允许范围的宽度的指标，切换裕度越高(或者大)，越能够在大燃空比范围内进行确保了所需的燃烧稳定性的切换，提高了切换特性。

负荷i是引燃嘴70及主燃烧嘴80的整体(因此，主燃烧嘴80a～80d)开始燃烧的负荷，是为了使引燃嘴70的燃料流量相对于主燃烧嘴80的燃料流量的比例下降，从引燃嘴70供给而来的热能量变小，切换特性的上述切换裕度下降的运转状态。

但是，在本实施例三中，因为混合气m5从第一列R1的空气导入孔75喷出到各混合室81a～81d的下游侧，并且混合气m3从第二列R2的空气导入孔76喷出到各混合室81a～81d的下游侧，所以可以在与各混合室81a～81d对应的位置上，将高温的燃烧气体集中在阻流体84的下游，可以提高在负荷i的切换特性。

此外，在主燃烧嘴80的混合室81分割为数量为四的混合室81a～81d的本实施例三中，引燃嘴70的空气导入孔76的数量为12个，空气导入孔76的数量是混合室81a～81d的数量的整数倍，从而可以将引燃嘴70产生的燃烧气体的热能量均匀地供给到各混合室81a～81d的下游。

并且，通过使属于引燃嘴70的内周侧的第一列R1的空气导入孔75的数量为六，从而在火花塞13的点火部13a、火焰传播管15的出入口15a以及其附近形成燃料浓度高的混合气，同时在切换裕度最大程度地下降的负荷i中，从空气导入孔75及76喷出的混合气m5及m3喷出到混合室81d的出口及其附近，与混合室81b及81c相比从内周侧的空气导入孔75供给而来的混合气的量增倍，所以能够有效地利用燃烧气体的热能量，可以提高切换特性。

此外，如图12所示，在负荷i下，虽然通过增加引燃嘴70的燃料流量，以提高切换特性的方式来进行控制，但是若来自引燃嘴70的热能量过大，则预混合火焰部的温度上升，热NO_X的排出量将增加。于是，在负荷i下切换到全燃烧嘴燃烧后，通过降低引燃嘴70的燃烧流量，并增加主燃烧嘴80的燃烧流量，来降低NO_X排出量。

这样，根据实施例三，能够延长空气导入孔75的轴线方向长度，通过将在空气导入孔75及76的出口处可调整从空气导入孔75喷出的燃烧用空气及混合气的喷出方向的引燃嘴70与，将混合室81在轴线方向上延长了的主燃烧嘴80组合，能够提供点火特性及火焰传播特性优良，且能够降低燃气轮机1的切换负荷，同时在额定负荷下可进行超低NO_X燃烧的燃气轮机燃烧器4。

实施例四

参照图13及图14对本发明的实施例四进行以下说明。

实施例四的燃气轮机燃烧器4所具备的燃烧器10的燃烧嘴90及100由相当于实施例二的燃烧嘴30的引燃嘴90，以及主燃烧嘴100构成。

引燃嘴90具有形成在轴线方向朝向燃烧室20敞开的混合室壁92，以及供给燃料的燃料喷嘴98及99。混合室壁92的混合室壁面93形成为圆锥面状，并形成圆锥状的混合室91。在混合室壁92上，喷出燃烧用空气与燃料的混合气的多个空气导入孔95及96在轴线方向上以排列成第一、第二列R1、R2两列的方式配置，在轴线方向上其上游侧相对的位置上，配置有将燃料喷出并供给到各空气导入孔95及96内的燃料喷嘴98。各空气导入孔95及96向轴线方向及周向偏向形成，以使在混合室91内由从空气导入孔95及96喷出的燃烧用空气或者混合气生成回旋流。

燃料喷嘴98及99由作为第一燃料喷嘴的气体燃料喷嘴98，以及作为第二燃料喷嘴的液体燃料喷嘴99构成，气体燃料喷嘴98供给作为第一燃料的气体燃料，液体燃料喷嘴99供给作为第二燃料的液体燃料。

来自燃料供给***7所具备的燃料供给装置41的燃料从具有燃料歧管部98a的燃料喷嘴98喷出供给到空气导入孔95及96内。

此外，作为来自燃料供给***7所具备的燃料供给装置47的液体燃料的燃料从设置在燃烧器轴线C2上的燃烧室20的上游侧的液体燃料喷嘴99喷出到混合室91。这样，因为各燃料喷嘴98及99的燃料是单独供给的，所以在引燃嘴90中，可以进行气体燃料的单独燃烧、液体燃料的单独燃烧、以及气体燃料与液体燃料的混合燃烧。

主燃烧嘴100在与引燃嘴90相对的外周侧，在周向上隔开间隔地配置有六个。各主燃烧嘴100以配置在同心圆上的多个空气导入孔105～107在以主燃烧嘴100的燃烧嘴中心线为中心的径向上排列成三列的方式配置。并且，主燃烧嘴100的上游侧，相对于空气导入孔105、106及107与大致同轴方向平行地配置有喷出并供给燃料的燃料喷嘴109。

作为来自燃料供给***7(参照图1)所具备的燃料供给装置48的气体燃料的燃料供给到具有燃料歧管部109a的燃料喷嘴109，来自燃料喷嘴109的燃料喷出并供给到各空气导入孔105～107内。

燃烧用空气与从燃料喷嘴109喷出的燃料一起，通过各空气导入孔105～107喷出到燃烧室20。由于燃烧用空气与燃料的混合气从空气导入孔105～107的狭窄空间喷出到燃烧室20的宽阔空间时，混合气的流动发生大的紊乱，促进了燃烧用空气与燃料在燃烧室20中的混合。

在本实施例四中，在主燃烧嘴100上形成了多个空气导入孔105、106及107，由于以分别对应该多个空气导入孔105～107的方式来配置燃料喷嘴109，所以燃料预先对应于多个空气导入孔105～107的数量分散，增加了燃烧用空气与燃料的边界面积。由此，即使混合的轴线方向的距离短，也能够促进燃烧用空气与燃料的混合，进行超低NO_X燃烧。

一般，混合室91的轴线方向长度较长的情况下，存在火焰逆流到混合室91内部的危险，但是实施例四的主燃烧嘴100使燃料与燃烧用空气在燃烧室20中混合，所以能够避免火焰逆流到主燃烧嘴100的危险性。

在本实施例四中，如上所述，由于促进了燃料与燃烧用空气的混合，喷出到主燃烧嘴100的下游的混合气的燃料浓度均匀，有利于低NO_X燃烧。

但是，从由引燃嘴90形成的火焰接受热能量并开始预混合燃烧时，从主燃烧嘴100喷出的混合气中不存在燃料浓度均匀的浓度高的部分，所以认为混合气变得难于点火且点火特性下降。由此，如果燃气轮机1(参照图1)的负荷不变高，则所有燃烧嘴90及100中的燃烧将无法进行，其结果，存在运转燃气轮机1的负荷范围变窄的可能性。

于是，如图14所示，在本实施例四中与实施例二相同，构成第一列R1的一个以上(这里是作为多个的六个)的空气导入孔95在周向上隔开间隔地形成，构成第二列R2的一个以上(这里是作为多个的十二个)的空气导入孔96在周向上隔开间隔地形成。因此，空气导入孔96的数量是主燃烧嘴100的数量的整数倍。

并且，来自空气导入孔95的特定空气导入孔95a及95b的混合气m1及m2分别指向火花塞13的点火部13a及火焰传播管15的出入口15a而喷出，来自空气导入孔96的混合气m3指向各主燃烧嘴100的出口而喷出。由此，由引燃嘴90形成的火焰(即燃烧气体)的热能量被高效率地利用于点火、火焰传播以及预混合火焰的点火，所以提高了点火特性、火焰传播特性以及切换特性。其结果，可以提供点火特性及火焰传播特性优良，且能够降低燃气轮机1的切换负荷，同时在额定负荷条件下可进行超低NO_X燃烧的燃气轮机燃烧器4。

此外，由于本实施例四所使用的主燃烧嘴100不存在火焰逆流的情况，可以作为含有燃料速度快的氢的燃料所使用的低NO_X燃烧器来应用。将含有氢的燃料作为燃气轮机的燃料来利用时，由于氢的可燃范围广阔，一般以避免因点火时的点火失败而引起***为目的，进行液体燃料(例如轻油)的点火及火焰传播之后，再进行含有氢的燃料的燃烧。

与此相对，本实施例四中，引燃嘴90具备气体燃料用的燃料喷嘴98及液体燃料用燃料喷嘴99中的两者，能够进行气体燃料的单独燃烧、气体燃料与液体燃料的混合燃烧、以及液体燃料的单独燃烧，并且液体燃料时的点火特性及火焰传播特性优良。因此，实施例四的燃气轮机燃烧器4对于将含有氢的燃料作为燃料的燃气轮机燃烧器有效。

下面，关于对上述实施例的一部分结构进行变更而得到的实施例，对进行变更了的结构进行说明。

虽然实施例一的燃烧嘴11及实施例二～四的引燃嘴的混合室做成了朝向燃烧器的下游扩开的圆锥状，但是也可以是引燃嘴的下游侧形状为平板状或者中心部向下游侧突出的凸型，形成为来自空气导入孔的燃烧用空气、燃料与燃烧用空气的混合气指向火花塞的点火部、火焰传播管的出入口或者进行预混合燃烧的主燃烧嘴的出口而喷出，以有效地利用引燃嘴火焰的热能量的方式调整引燃嘴的空气导入孔的喷出方向即可。

空气导入通道也可以由管部件来形成。

特定空气导入孔以外的空气导入孔中，也可以存在燃料不供给到该空气导入孔内的空气导入孔，在此时，该空气导入孔仅向混合室内喷出燃烧用空气。

从特定空气导入孔喷出的包含燃烧用空气以及燃料的混合气，在到达点火部13a或者出入口15a以及其附近之前，也可以通过偏向装置(例如偏向板、偏向用空气流)以指向点火部13a或者出入口15a以及其附近的方式进行偏向。

也可以是第一列R1为下游侧，第二列R2为上游侧。

多个空气导入通道也可以在径向上形成多列，在此时，起到与列在轴线方向上形成时相同的作用效果。此外，多个空气导入通道在轴线方向或者径向上形成三列以上的多列时，对于该多列的任意两列应用技术方案二中的第一、第二列。

本发明不仅可以应用于发电用燃气轮机，还可以应用于构成同时供给热与电的热电联供***的燃气轮机，或者泵、压缩机等的机械驱动用燃气轮机，以及其他各种燃气轮机的燃气轮机燃烧器。

Claims

1.一种燃气轮机燃烧器，具备：将燃料与从压缩机导入的燃烧用空气的混合气燃烧而生成的燃烧气体供给到燃气轮机的多个燃烧器；对上述混合气点火的火花塞；以及在上述燃烧器彼此之间传播由上述混合气的燃烧产生的火焰的火焰传播管，上述燃气轮机燃烧器的特征在于，

上述燃烧器具备燃烧嘴，该燃烧嘴具有形成在上述燃烧器的轴线方向上朝向下游敞开的混合室的混合室壁、以及供给燃料的燃料喷嘴，

在上述混合室壁上，设有将燃烧用空气与来自上述燃料喷嘴的燃料一起导入上述混合室的多个空气导入通道，

从上述空气导入通道喷出到上述混合室的燃烧用空气及燃料指向上述火花塞及上述火焰传播管中的至少一方而流动。

2.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于，

在上述混合室壁上，多个上述空气导入通道在上述轴线方向或者径向上并列配置成第一列及第二列，

喷出指向上述火花塞而流动的燃烧用空气的上述空气导入通道属于上述第一列，

喷出指向上述火焰传播管而流动的燃烧用空气的上述空气导入通道属于上述第二列。

3.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于，

上述燃气轮机燃烧器具备作为上述燃烧嘴的中央燃烧嘴、相对于上述中央燃烧嘴配置在外周侧的多个外周燃烧嘴，

上述中央燃烧嘴具有作为上述混合室壁的中央混合室壁、以及作为上述燃料喷嘴的中央燃料喷嘴，其中，上述中央混合室壁形成作为上述混合室的中央混合室，

上述外周燃烧嘴具有形成在上述轴线方向上朝向下游敞开的外周混合室的外周混合室壁、以及向上述外周混合室供给燃料的外周燃料喷嘴，

上述中央混合室壁上，多个上述燃烧用空气导入通道在上述轴线方向上并列设置成第一列及第二列，

喷出指向上述火花塞及上述火焰传播管中的至少一方而流动的燃烧用空气的上述空气导入通道属于上述第一列，

从属于上述第二列的上述空气导入通道喷出的燃烧用空气指向上述外周混合室的出口而流动。

4.根据权利要求3所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于，

构成上述中央燃烧嘴的上述第二列的上述空气导入通道的数量为上述外周燃烧嘴的数量的整数倍。

5.根据权利要求3或4所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于，

上述第一列及上述第二列中，在上述轴线方向上构成上游侧的列的上述空气导入通道为6个，构成下游侧的列的上述空气导入通道为12个，

上述外周燃烧嘴为4个或6个。