CN105051457B - 燃烧器以及燃气轮机 - Google Patents
燃烧器以及燃气轮机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105051457B CN105051457B CN201480013694.0A CN201480013694A CN105051457B CN 105051457 B CN105051457 B CN 105051457B CN 201480013694 A CN201480013694 A CN 201480013694A CN 105051457 B CN105051457 B CN 105051457B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- burner
- fuel
- phase adjusted
- adjusted portion
- main
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
- F23R3/04—Air inlet arrangements
- F23R3/10—Air inlet arrangements for primary air
- F23R3/12—Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex
- F23R3/14—Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex by using swirl vanes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/22—Fuel supply systems
- F02C7/222—Fuel flow conduits, e.g. manifolds
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F23M20/00—Details of combustion chambers, not otherwise provided for, e.g. means for storing heat from flames
- F23M20/005—Noise absorbing means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
- F23R3/286—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
- F23R3/34—Feeding into different combustion zones
- F23R3/343—Pilot flames, i.e. fuel nozzles or injectors using only a very small proportion of the total fuel to insure continuous combustion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
- F23R3/46—Combustion chambers comprising an annular arrangement of several essentially tubular flame tubes within a common annular casing or within individual casings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/96—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/96—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
- F05D2260/963—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise by Helmholtz resonators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2270/00—Control
- F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
- F05D2270/333—Noise or sound levels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D2210/00—Noise abatement
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
- F23R2900/00014—Reducing thermo-acoustic vibrations by passive means, e.g. by Helmholtz resonators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)
Abstract
燃烧器(4)具备多个燃料喷嘴(20),该燃料喷嘴(20)在燃烧器主体的轴线方向上延伸,且能够从配置在燃烧室侧的喷射孔(24)喷射燃料。该燃烧器(4)具备相位调节部(33),该相位调节部(33)使至少一个燃料喷嘴(20)的流路截面积在轴线方向上局部变化,以使得燃料的流量变动的相位在多个燃料喷嘴(20)中的至少两个燃料喷嘴(20)之间不一致。
Description
技术领域
本发明涉及燃烧器以及具备燃烧器的燃气轮机。
本申请基于2013年3月22日在日本申请的特愿2013-59587号主张优先权,在此援引其内容。
背景技术
普通的燃气轮机具备生成压缩空气的压缩机、使用由压缩机生成的压缩空气而生成燃烧气体的燃烧器、以及通过由燃烧器生成的燃烧气体而进行旋转驱动的涡轮。
所述燃气轮机的燃烧器使被压缩机压缩后的压缩空气与燃料混合并燃烧。但是,此时,有时产生较大的燃烧振动。该燃烧振动成为燃烧室的压力变动使喷射燃料的主喷嘴内的燃料流量变动的一个因素。若主喷嘴内的燃料流量变动,伴随着流量变动而形成使燃料燃烧时的发热变动。该发热变动引起进一步的燃烧器的压力变动。
在专利文献1中记载有,为了实现主喷嘴内的燃料流量难以与燃烧室内的压力变动响应的声特性,在分支连接有主喷嘴的总管的上游侧的燃料配管中设置降低其流路截面积的节流孔。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-137629号公报
然而,上述燃烧器通过增大分支出主喷嘴前的上游侧的燃料配管的声阻抗从而实现流量变动的抑制。但是,在多个主喷嘴具有相同的声特性的情况下,在各主喷嘴处以相同相位产生流量变动。若从各主喷嘴喷射以相同相位发生流量变动后的燃料,则配置在主喷嘴的周围的旋流器内的空燃比变动的振幅在燃烧室内加合。因此,燃烧室内的空燃比变动的振幅增大,在燃烧室产生较大的发热变动以及压力变动,存在无法充分降低燃烧振动的课题。
这里,为了使在主喷嘴产生的流量变动的相位错开,例如,考虑改变各主喷嘴的内径来改变声特性。然而,在这种情况下,虽然燃料变动的相位错开,但各主喷嘴的压力损失不均匀。因此,从各主喷嘴供给的燃料流量产生偏差。由此,诱发燃烧区域中的燃烧的不稳定化,或在火焰中形成热点(hot spot),导致NOx(氮氧化物)增加。
发明内容
本发明提供一种燃烧器以及燃气轮机,其能够抑制向燃烧区域供给的燃料的流量变动,实现充分的燃烧振动的降低。
用于解决课题的手段
根据本发明的第一方式,燃烧器具备多个燃烧喷嘴,该燃烧喷嘴在燃烧器主体的轴线方向上延伸,且能够从配置在燃烧室侧的喷射孔喷射燃料。燃烧器具备相位调节部,该相位调节部使至少一个燃料喷嘴的流路截面积在所述轴线方向上局部变化,以使得所述燃料的流量变动的相位在多个所述燃料喷嘴中的至少两个燃料喷嘴之间不一致。
根据本发明的第二方式,燃烧器也可以采用如下方式,即,上述第一方式的燃烧器的多个燃料喷嘴均具备所述相位调节部,相邻的所述燃料喷嘴的所述相位调节部彼此在所述轴线方向上错开配置。
根据本发明的第三方式,燃烧器也可以采用如下方式,即,上述第一方式的燃烧器的多个所述燃料喷嘴成列配置,所述相位调节部相对于多个所述燃料喷嘴在排列方向上每隔一个燃料喷嘴而设置。
根据本发明的第四方式,燃烧器也可以采用如下方式,即,在所述第一~第三方式的燃烧器的基础上,具备所述相位调节部的所述燃料喷嘴具有喷射孔,该喷射孔的大小与因所述相位调节部而产生的压力损失的大小相应。
根据本发明的第五方式,燃烧器也可以采用如下方式,即,所述第一~第四的任一方式的燃烧器的相位调节部使相邻的所述燃料喷嘴彼此的所述燃料的流量变动的相位形成为彼此反相。
根据本发明的第六方式,燃烧器也可以采用如下方式,即,所述第一~第五的任一方式的燃烧器的相位调节部具备使所述流路截面积增加的腔部。
根据本发明的第七方式,燃烧器也可以采用如下方式,即,所述第一~第六的任一方式的燃烧器的相位调节部是使所述流路截面积减小的节流孔部。
根据本发明的第八方式,燃烧器也可以采用如下方式,即,所述第一~第七方式的燃烧器的相位调节部是配置在所述燃料喷嘴的流路内的多孔质材料。
根据本发明的第九方式,燃烧器也可以采用如下方式,即,所述第一~第八方式的燃烧器的多个燃料喷嘴从总管分支连接。
根据本发明的第十方式,燃气轮机具备所述第一~第九方式的燃烧器。
发明效果
根据上述燃烧器,能够抑制向燃烧区域供给的燃料的流量变动,实现充分的燃烧振动的降低。
根据上述燃气轮机,由于能够降低燃烧器中的燃烧振动,因此能够抑制因该燃烧振动而引起的部件的损伤。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的燃气轮机的局部剖视图。
图2是示出上述燃气轮机的燃烧器的结构的剖视图。
图3是上述燃烧器的主喷嘴、向主喷嘴供给主燃料的总管以及燃料配管的简要结构图。
图4是示出上述主喷嘴中的流量变动的关系的示意图。
图5是本发明的第二实施方式的与图3相当的简要结构图。
图6是本发明的第三实施方式的与图3相当的简要结构图。
图7是上述第三实施方式的变形例的与图3相当的简要结构图。
图8是本发明的第四实施方式的与图3相当的简要结构图。
图9是上述各实施方式的变形例中的设置于相邻的主喷嘴的各相位调节部的局部放大图。
具体实施方式
接下来,根据附图对本发明的第一实施方式的燃气轮机以及燃烧器进行说明。
图1是示出该实施方式的燃气轮机的局部剖视图。
如图1所示,该实施方式的燃气轮机1从其轴线P方向的第一端部e1朝向第二端部e2具备空气导入口2、压缩机3、燃烧器4、涡轮5。
首先,燃气轮机1通过压缩机3对从空气导入口2导入的空气进行压缩。接下来,燃气轮机1通过燃烧器4使由压缩机3压缩后的压缩空气与燃料混合并燃烧,从而形成高温高压的燃烧气体。之后,燃气轮机1通过将高温高压的燃烧气体向涡轮5供给而使涡轮5旋转。该涡轮5的旋转力例如通过发电机等转换为电力。
如图2所示,燃烧器4具备燃烧器内筒10和燃烧器外筒11。燃烧器内筒10以及燃烧器外筒11均形成为中空状。燃烧器外筒11配置为覆盖燃烧器内筒10。燃烧器内筒10以及燃烧器外筒11的中心轴配置在燃烧器4的轴线O上。在轴线O方向上,在燃烧器内筒10的基部侧(纸面左侧)的径向外侧配置有上述燃烧器外筒11。
燃烧器内筒10在其内筒主体部12的基部侧具备内筒支承件13。内筒支承件13配置在内筒主体部12与燃烧器外筒11的背面壁14之间。内筒主体部12经由内筒支承件13被背面壁14支承。
燃烧器4在其轴线O上还具备在轴线O方向上延伸的先导喷嘴15。为了提高火焰稳定性,先导喷嘴15喷射先导燃料进行扩散燃烧。在该先导喷嘴15的前端部15a形成有用于喷射与压缩空气混合后的燃料的先导喷射口16。该先导喷嘴15的前端部15a以与先导锥部17隔开间隔的方式被先导锥部17从外侧覆盖。该先导锥部17在与先导喷嘴15的外周面对置的部分,形成为在轴线O方向上粗度恒定的管状。此外,先导锥部17随着从先导喷射口16沿轴线O方向离开而扩径。
燃烧器4在先导喷嘴15的周围还具备多个(例如八个)主喷嘴20。多个主喷嘴20沿轴线O方向平行地延伸而形成。各主喷嘴20的轴线O方向的长度为相同的长度L1(参照图3)。这些主喷嘴20以包围先导喷嘴15的方式彼此在周向上隔开间隔地排列成以轴线O为中心的环状。各主喷嘴20的前端部21形成为逐渐缩径的尖头形状。在这些前端部21的附近的喷嘴主体部22的周壁23上形成有多个用于喷射燃料的主喷射孔24。除了配置后述的相位调节部33的部分之外,各主喷嘴20的喷嘴主体部22的内径、即流路截面积形成为相同的流路截面积。主喷嘴20通过从主喷射孔24喷射燃料而进行预混合燃烧。这里,主喷嘴20的数量也可以是偶数。
燃烧器4还具备主喷烧器26。主喷烧器26配置在主喷嘴20的前端部21侧。该主喷烧器26形成为以在径向上与前端部21隔开间隔的方式从外侧覆盖前端部21。在主喷烧器26与主喷嘴20之间配置有主旋流器27,该主旋流器27用于将从压缩机3供给的压缩空气与从主喷嘴20喷射的主燃料混合。在图2中,省略配置在先导喷嘴15的周围且用于将先导燃料与压缩空气混合的先导旋流器的图示。
燃烧器4在燃烧器内筒10与燃烧器外筒11之间具备供从压缩机3供给的压缩空气流动的空气流路28。空气流路28在轴线O方向上,在与燃烧器外筒11的背面壁14相反一侧,与安装有由穿孔金属板等构成的整流板29的入口30连接。这里,上述内筒支承件13例如从周向上相邻的主喷嘴20之间朝向燃烧器外筒11的背面壁14延伸。流入到空气流路28的压缩空气从上述内筒支承件13彼此之间朝向径向内侧、换言之朝向轴线O侧流入。于是,压缩空气与流入到空气流路28的压缩空气在轴线O方向上将流动方向改变180度,沿着主喷嘴20以及先导喷嘴15朝向各前端部21、15a侧均匀地流动。
图3示出上述燃烧器4的主喷嘴20、向主喷嘴20供给主燃料的总管31以及燃料配管32的简要结构。
如图3所示,燃烧器4具备分支连接有主喷嘴20的总管31。经由燃料配管32向该总管31供给主燃料。总管31将从燃料配管32供给的主燃料向多个主喷嘴20均匀地分配。这里,在主喷嘴20的内部流动的主燃料承受燃烧器4的燃烧室(未图示)的内部的压力变动,其流量周期性地变动。因此,来自各主喷嘴20的燃料喷射量也周期性地变动。
主喷嘴20均具备相位调节部33。这些相位调节部33设置为用于使各主喷嘴20的声特性不同,以使得在各主喷嘴20的内部产生的主燃料的流量变动的相位(以下,简称为流量变动的相位)在相邻的主喷嘴20彼此之间不一致。该实施方式中的相位调节部33由腔部构成,该腔部用于使主喷嘴20的流路截面积在轴线O方向(图3中的箭头的方向)上局部增加。
这里,若主喷嘴20通过相位调节部33而使其流路截面积在轴线O方向上局部增加,则主喷嘴20的声特性相对于流路截面积不增加的主喷嘴20的声特性发生变化。换言之,通过设置相位调节部33而能够使流量变动的相位错开。例如,在由腔部构成的相位调节部33的形状相同的情况下,根据相位调节部33的轴线O方向上的配置,主喷嘴20的声特性发生变化,流量变动的相位发生变化。
该实施方式中的各主喷嘴20的轴线O方向上的相位调节部33的位置与配置在旁边的主喷嘴20的相位调节部33的位置不一致。更具体而言,设置于相邻的主喷嘴20的相位调节部33彼此一定配置为在轴线O方向上错开。
各相位调节部33的相邻的主喷嘴20彼此的流量变动的相位配置为彼此为反相。换句话说,如图4所示,主喷嘴20的流量变动在排列方向上交替地呈现出峰顶(图4中用“+”表示)与谷底(图4中用“-”表示)。需要说明的是,相位彼此为反相的相位调节部33的配置关系根据主喷嘴20的配管直径、厚度等各种条件而变化。因此,通过模拟等求出各种条件下的主喷嘴20的声特性,由此能够求出相位彼此为反相的配置关系。
因此,根据上述的第一实施方式的燃烧器4,由于能够通过相位调节部33使主喷嘴20的流量变动的相位错开,因此,能够抑制主喷嘴20彼此的流量变动的相位一致。其结果是,能够降低多个主喷嘴20的流量变动加合的燃烧室中的空燃比的变动的振幅,能够充分降低燃烧振动。
此外,由于相位调节部33设置于各主喷嘴20,从而能够抑制在各主喷嘴20的内部产生的压力损失不均。此外,由于相位调节部33在轴线O方向上局部形成,从而能够使对形成在主喷嘴20的周围的空气流路造成的影响为最小限。
此外,由于能够根据相位调节部33的轴线O方向的配置改变各主喷嘴20的声特性,因此能够容易地调节在各主喷嘴20产生的流量变动的相位。
此外,通过使在相邻的主喷嘴20产生的流量变动彼此的相位为反相,从而相邻的主喷嘴20彼此的流量变动以抵消彼此的流量变动的方式发挥作用。因此,能够抑制燃烧室中的空燃比的变动的振幅,实现燃烧振动的进一步降低。
特别是,在相对于总管31分支连接有多个主喷嘴20的情况下,能够抑制在比总管31靠燃烧室侧的各主喷嘴20内,根据燃烧室的压力变动而产生的流量变动的影响波及燃烧室内的燃烧。
此外,根据具备所述燃烧器4的燃气轮机1,能够降低供给至燃烧室的燃料的变动,能够抑制燃烧器4的燃烧振动。因此,能够抑制因燃烧振动而引起的部件损伤等。
接下来,根据图5对本发明的第二实施方式的燃烧器4进行说明。该第二实施方式的燃烧器4将上述的第一实施方式的燃烧器4的相位调节部33形成为节流孔部,而不是腔部。因此,在第二实施方式中,对与上述的第一实施方式相同的部分标注相同附图标记而进行说明。
如图5所示,该实施方式的燃烧器4与上述的第一实施方式的燃烧器4相同,具备多个主喷嘴20。多个主喷嘴20沿轴线O方向平行地延伸而形成。多个主喷嘴20的轴线O方向上的长度设为相同的长度L1。这些主喷嘴20以彼此在周向上隔开间隔的方式排列成以轴线O为中心的环状。各主喷嘴20具备逐渐缩径的尖头的前端部21。在这些前端部21的附近的喷嘴主体部22的周壁上形成有用于喷射燃料的多个主喷射孔24。除了相位调节部133之外,各喷嘴主体部22的流路截面积设为相同的流路截面积。这些主喷嘴20具备在轴线O方向上局部改变流路截面积的相位调节部133。
该实施方式的相位调节部133由在轴线O方向上局部减小流路截面积的节流孔部构成。通过设置这些由节流孔部构成的相位调节部133,与上述的第一实施方式的相位调节部33的情况相同,相对于未设置相位调节部133的主喷嘴20能够使声特性发生变化,从而使流量变动的相位错开。在由节流孔部构成的相位调节部133的形状相同的情况下,主喷嘴20的声特性根据相位调节部133的轴线O方向上的配置而变化。因此,通过改变相位调节部133的轴线O方向上的配置,能够改变流量变动的相位。
该实施方式的各主喷嘴20所具备的相位调节部133与第一实施方式的相位调节部33相同,配置为轴线O方向上的位置在相邻的主喷嘴20彼此中不一致。更具体而言,配置为相邻的主喷嘴20彼此的流量变动的相位相互为反相。
各主喷嘴20具有与因相位调节部133而增加的压力损失的大小相应的大小的主喷射孔24。换句话说,与因由节流孔部构成的相位调节部133而增加的压力损失相应地扩大形成主喷射孔24。由此,主喷嘴20整体的压力损失与未设置相位调节部133的情况下的主喷嘴20整体的压力损失相等。
因此,根据上述的第二实施方式的燃烧器4,由于在轴线O方向上局部减小流路截面积,因此,能够使在各主喷嘴20产生的压力损失的增加达到最小限,并且能够使在燃料喷嘴内产生的燃料的流量变动的相位错开。其结果是,能够充分降低伴随于主喷嘴20内部的流量变动而产生的燃烧振动。
此外,无需使相位调节部133比主喷嘴20的周壁23进一步向外侧突出就能够使在主喷嘴20内产生的燃料的流量变动的相位错开。因此,例如,能够提高主喷嘴20的周围的部件等的配置自由度。
此外,通过调节主喷射孔24的大小来补偿因相位调节部133而增加的压力损失。因此,不需要增加供给主燃料的压力,能够容易地实现燃烧振动的降低。
接下来,根据附图对本发明的第三实施方式的燃烧器4进行说明。该第三实施方式的燃烧器4与上述的第一实施方式的燃烧器4的不同之处在于,在成列配置的多个主喷嘴20上,沿排列方向每隔一个主喷嘴20设置有相位调节部33。因此,对相同部分标注相同的附图标记而进行说明。
如图6所示,该实施方式的燃烧器4与上述的第一实施方式的燃烧器4相同,具备多个主喷嘴20。多个主喷嘴20沿轴线O方向(图6中用箭头表示)平行地延伸而形成。多个主喷嘴20的轴线O方向上的长度设为相同的长度L1。这些主喷嘴20以彼此在周向上隔开间隔的方式排列成以轴线O为中心的环状。各主喷嘴20具备逐渐缩径的尖头的前端部21。在这些前端部21的附近的喷嘴主体部22的周壁23上形成有多个用于喷射主燃料的主喷射孔24。除了配置有相位调节部33的位置之外,各喷嘴主体部22的流路截面积设为相同的流路截面积。
成列配置成环状的多个主喷嘴20在其排列方向上每隔一个主喷嘴20具备相位调节部33。该实施方式的相位调节部33由使主喷嘴20的流路截面积在轴线O方向上局部扩大的腔部构成。这里,具备相位调节部33的主喷嘴20的流量变动的相位与不具备相位调节部33的主喷嘴20的流量变动的相位错开。相位调节部33配置于相邻的主喷嘴20的流量变动的相位彼此为反相的轴线O方向上的规定位置。设置于多个主喷嘴20的各相位调节部33在轴线O方向配置于相同的位置。
具有相位调节部33的主喷嘴20具有与因设置相位调节部33而变化的压力损失的大小相应的大小的主喷射孔24。换句话说,调节主喷射孔24的大小,以使得具有相位调节部33的主喷嘴20的整体的压力损失与不具有相位调节部33的主喷嘴20的整体的压力损失相等。
因此,根据上述的第三实施方式的燃烧器4,与第一实施方式的燃烧器4相同,能够降低燃烧振动。此外,由于在轴线O方向上将相位调节部33配置于相同的位置,因此,只要准备区别仅在于有无相位调节部33的两种主喷嘴20即可。由于只要交替配置这两种主喷嘴20即可,因此能够抑制组装作业复杂化。其结果是,能够实现组装作业者的负担降低。
在上述的第三实施方式中,说明了具备由腔部构成的相位调节部33的情况,但是,例如,此时作为第三实施方式的变形例,如图7所示,也可以将相位调节部33替换为由节流孔部构成的相位调节部133。
接下来,根据附图对本发明的第四实施方式的燃烧器4进行说明。需要说明的是,该第四实施方式的燃烧器4与上述的第一实施方式的燃烧器4的不同之处仅在于相位调节部的结构不同。因此,对相同部分标注相同的附图标记而进行说明。
如图8所示,该实施方式的燃烧器4与上述的第一实施方式的燃烧器4相同,具备多个主喷嘴20。多个主喷嘴20沿轴线O方向(图8中用箭头表示)平行地延伸而形成。多个主喷嘴20的轴线O方向上的长度设为相同的长度L1。这些主喷嘴20以彼此在周向上隔开间隔的方式排列成以轴线O为中心的环状。各主喷嘴20具备逐渐缩径的尖头的前端部21。在这些前端部21的附近的喷嘴主体部22的周壁23上形成有用于喷射主燃料的多个主喷射孔24。各主喷嘴20的流路截面积设为相同的流路截面积。这些主喷嘴20具备在轴线O方向上局部改变流路截面积的相位调节部233。
该实施方式的相位调节部233由在轴线O方向上局部减小流路截面积的泡沫金属等多孔质材料构成。这里,相位调节部233通过塞入主喷嘴20的流路内而配置。在上述由多孔质材料构成的相位调节部233中,形成于内部的气孔相连。主燃料能够通过这些气孔的内部。换句话说,主喷嘴20的流路截面积因相位调节部233而减小。
与上述的第一实施方式的相位调节部33相同,具备上述相位调节部233的主喷嘴20的声特性相对于不具备相位调节部233的主喷嘴20的声特性发生变化,从而流量变动的相位错开。在相位调节部233的形状相同的情况下,主喷嘴20的声特性根据相位调节部233的轴线O方向上的配置而变化。这里,作为上述相位调节部33的形状,有气孔占相位调节部233整体的比例、轴线O方向上的长度等。因此,通过改变相邻的主喷嘴20中的相位调节部233的轴线O方向上的配置,能够改变在相邻的主喷嘴20内产生的流量变动的相位。
此外,各相位调节部233以相邻的主喷嘴20内部的流量变动的相位彼此为反相的方式在轴线O方向上错开配置。
另外,与第二实施方式的主喷射孔24相同,所述主喷嘴20具备与因相位调节部233而增加的压力损失相应的大小的主喷射孔24。由此,不会因设置相位调节部233而导致主喷嘴20整体的压力损失增加。
因此,根据上述的第四实施方式的燃烧器4,通过在主喷嘴20上设置由多孔质材料构成的相位调节部233,能够增加主喷嘴20的内部的声阻抗。因此,与上述的各实施方式相同,能够使相邻的主喷嘴20彼此的流量变动的相位错开,使燃烧室的空燃比的振幅减小。另外,由于声阻抗增加,因此能够减小主喷嘴20内的流量变动的振幅本身。
本发明不限于上述的各实施方式的结构,能够在不脱离其宗旨的范围内进行设计变更。
例如,在上述的第一实施方式的燃烧器4中,也可以与因设置相位调节部33而产生的压力损失的变化量相应地调节主喷射孔24的大小。
此外,在第二实施方式的燃烧器4中,说明了与由节流孔部构成的相位调节部133的压力损失相应地调节主喷射孔24的大小的情况。但是,也可以不调节主喷射孔24的大小而增加供给燃料的压力。
另外,在上述的各实施方式的相邻的主喷嘴20中,通过使轴线O方向上的相位调节部33、133、233的配置错开,从而使燃料变动的相位错开,但不限于此。例如,也可以改变腔部、节流孔部以及多孔质材料的轴线O方向上的长度、腔部、节流孔部的径向的大小、多孔质材料中的气孔的比例等,从而使相邻的主喷嘴20彼此的流量变动的相位错开。
另外,在上述的各实施方式中,构成为相邻的主喷嘴20彼此的流量变动的相位为反相,但不限于此。只要各主喷嘴20的流量变动的相位略微错开,与它们的相位一致的情况相比,就能够获得减小燃烧室的空燃比的变动的振幅的效果。
此外,在第一实施方式中,说明了在所排列的多个主喷嘴20上全部设置相位调节部33的情况。在第三实施方式中,说明了每隔一个主喷嘴20设置相位调节部33的情况。但是,只要在多个主喷嘴20中的至少一个主喷嘴20上设置相位调节部33,使在至少两个主喷嘴20产生的流量变动的相位错开即可。在这种情况下,能够获得与在至少两个主喷嘴20内产生的流量变动的相位差相应地减小燃烧室的空燃比的变动的振幅的效果。
另外,在上述的第三实施方式的燃烧器4中,说明了设置于多个主喷嘴20的各相位调节部33在轴线O方向上配置于相同位置的情况。但是,只要相邻的主喷嘴20彼此的流量变动的相位为反相或者仅错开配置即可,轴线O方向上的位置也可以不同。
此外,以使主燃料的流量变动的相位在主喷嘴20彼此中错开的情况为例进行了说明。但是,在先导喷嘴15与主喷嘴20的流量变动的相位一致的情况等之下,也可以在先导喷嘴15与主喷嘴20的至少一方设置相位调节部33(133、233)。由此,能够使先导喷嘴15与主喷嘴20的流量变动的相位错开。
此外,说明了根据相位调节部33(133、233)的有无、相位调节部33(133、233)的轴线O方向上的配置的不同,来改变主喷嘴20内的流量变动的相位的情况,但不限于此。将由腔部构成的相位调节部33、由节流孔部构成的相位调节部133、以及由多孔质材料构成的相位调节部233安装于主喷嘴20时的各声特性均不同。因此,也可以改变相位调节部的种类,而使流量变动的相位错开。例如,如图9所示,通过在相邻的主喷嘴20中的一方的主喷嘴20上设置由腔部构成的相位调节部33,在另一方的主喷嘴20上设置由节流孔部构成的相位调节部133等,能够使流量变动的相位错开。另外,也可以将种类不同的相位调节部33、133、233在轴线O方向上错开配置,或在主喷嘴20的排列方向上每隔一个主喷嘴20配置。
工业上的可利用性
本发明涉及燃烧器以及具备燃烧器的燃气轮机,该燃烧器具备多个燃料喷嘴,该燃料喷嘴在燃烧器主体的轴线方向上延伸,且能够从配设在燃烧室侧的喷射孔喷射燃料。根据本发明的燃烧器以及燃气轮机,能够降低燃烧器中的燃烧振动,因此能够抑制因该燃烧振动而引起的部件的损伤。
附图标记说明
1:燃气轮机
2:空气导入口
3:压缩机
4:燃烧器
5:涡轮
10:燃烧器内筒
11:燃烧器外筒
12:内筒主体部
13:内筒支承件
14:背面壁
15:先导喷嘴(燃料喷嘴)
16:喷射口
17:先导锥部
20:主喷嘴(燃料喷嘴)
21:前端部
22:喷嘴主体部
23:周壁
24:主喷射孔
26:主喷烧器
27:主旋流器
28:空气流路
29:整流板
31:总管
32:燃料配管
33:相位调节部
133:相位调节部
233:相位调节部
O:轴线
P:轴线
Claims (9)
1.一种燃烧器,其具备多个燃料喷嘴,该燃料喷嘴在燃烧器主体的轴线方向上延伸,且能够从配置在燃烧室侧的喷射孔喷射燃料,其中,
所述燃烧器具备相位调节部,该相位调节部使至少一个燃料喷嘴的流路截面积在所述轴线方向上局部变化,以使得所述燃料的流量变动的相位在多个所述燃料喷嘴中的至少两个燃料喷嘴之间不一致,
具备所述相位调节部的所述燃料喷嘴具有喷射孔,该喷射孔的大小与因所述相位调节部而产生的压力损失的大小相应。
2.根据权利要求1所述的燃烧器,其中,
所述相位调节部具备使所述流路截面积增加的腔部。
3.根据权利要求1所述的燃烧器,其中,
所述相位调节部具备使所述流路截面积减小的节流孔部。
4.一种燃烧器,其具备多个燃料喷嘴,该燃料喷嘴在燃烧器主体的轴线方向上延伸,且能够从配置在燃烧室侧的喷射孔喷射燃料,其中,
所述燃烧器具备相位调节部,该相位调节部使至少一个燃料喷嘴的流路截面积在所述轴线方向上局部变化,以使得所述燃料的流量变动的相位在多个所述燃料喷嘴中的至少两个燃料喷嘴之间不一致,
所述相位调节部在所述燃料喷嘴的流路内具备多孔质材料。
5.根据权利要求1或4所述的燃烧器,其中,
多个所述燃料喷嘴均具备所述相位调节部,
相邻的所述燃料喷嘴的所述相位调节部彼此在所述轴线方向上错开配置。
6.根据权利要求1或4所述的燃烧器,其中,
多个所述燃料喷嘴成列配置,
所述相位调节部相对于多个所述燃料喷嘴在排列方向上每隔一个燃料喷嘴而设置。
7.根据权利要求1或4所述的燃烧器,其中,
所述相位调节部使相邻的所述燃料喷嘴彼此的所述燃料的流量变动的相位形成为彼此反相。
8.根据权利要求1或4所述的燃烧器,其中,
多个所述燃料喷嘴从总管分支连接。
9.一种燃气轮机,其具备权利要求1至8中的任一项所述的燃烧器。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013059587A JP6021705B2 (ja) | 2013-03-22 | 2013-03-22 | 燃焼器、および、ガスタービン |
JP2013-059587 | 2013-03-22 | ||
PCT/JP2014/053475 WO2014148166A1 (ja) | 2013-03-22 | 2014-02-14 | 燃焼器、および、ガスタービン |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105051457A CN105051457A (zh) | 2015-11-11 |
CN105051457B true CN105051457B (zh) | 2017-03-15 |
Family
ID=51579860
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201480013694.0A Active CN105051457B (zh) | 2013-03-22 | 2014-02-14 | 燃烧器以及燃气轮机 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10480414B2 (zh) |
JP (1) | JP6021705B2 (zh) |
KR (1) | KR101690446B1 (zh) |
CN (1) | CN105051457B (zh) |
DE (1) | DE112014001594B4 (zh) |
WO (1) | WO2014148166A1 (zh) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20180363905A1 (en) * | 2016-01-13 | 2018-12-20 | General Electric Company | Fuel nozzle assembly for reducing multiple tone combustion dynamics |
CN106524154B (zh) * | 2016-11-28 | 2018-11-27 | 北京水木星源环保科技有限公司 | 一种分级燃气低氮燃烧器 |
CN106524152B (zh) * | 2016-11-28 | 2018-11-27 | 北京水木星源环保科技有限公司 | 一种分级燃气低氮燃烧器 |
CN106524153B (zh) * | 2016-11-28 | 2018-11-06 | 北京水木星源环保科技有限公司 | 一种分级燃气低氮燃烧器 |
DE102017212616A1 (de) * | 2017-07-21 | 2019-01-24 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Düsenbaugruppe für eine Brennkammer eines Triebwerks |
JP6895867B2 (ja) | 2017-10-27 | 2021-06-30 | 三菱パワー株式会社 | ガスタービン燃焼器、ガスタービン |
CN112066415B (zh) * | 2019-06-10 | 2022-04-01 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | 燃烧室、燃气轮机以及抑制振荡燃烧的方法 |
JP2021055971A (ja) * | 2019-10-01 | 2021-04-08 | 三菱パワー株式会社 | ガスタービン燃焼器 |
KR102460672B1 (ko) | 2021-01-06 | 2022-10-27 | 두산에너빌리티 주식회사 | 연료 노즐, 연료 노즐 모듈 및 이를 포함하는 연소기 |
US11692709B2 (en) * | 2021-03-11 | 2023-07-04 | General Electric Company | Gas turbine fuel mixer comprising a plurality of mini tubes for generating a fuel-air mixture |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6490864B1 (en) * | 1999-10-08 | 2002-12-10 | Alstom (Switzerland) Ltd | Burner with damper for attenuating thermo acoustic instabilities |
JP2004085120A (ja) * | 2002-08-28 | 2004-03-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃焼器 |
CN101278153A (zh) * | 2005-09-30 | 2008-10-01 | 索拉透平公司 | 具有声学调谐的燃料喷嘴的涡轮发动机 |
CN101949541A (zh) * | 2009-07-08 | 2011-01-19 | 通用电气公司 | 具有集成谐振器的喷射器 |
CN102116478A (zh) * | 2010-01-04 | 2011-07-06 | 通用电气公司 | 用以减轻燃烧动态特性的燃料***声学特征和方法 |
WO2012025427A1 (de) * | 2010-08-27 | 2012-03-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Brenneranordnung |
Family Cites Families (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5225860B2 (zh) | 1972-04-27 | 1977-07-11 | ||
US5349811A (en) * | 1992-12-16 | 1994-09-27 | Avco Corporation | Pulsed fuel injection system for reducing NOx emissions |
JP3494753B2 (ja) | 1995-04-26 | 2004-02-09 | 株式会社日立製作所 | ガスタービン燃焼器 |
DE19608349A1 (de) * | 1996-03-05 | 1997-09-11 | Abb Research Ltd | Druckzerstäuberdüse |
US6269646B1 (en) * | 1998-01-28 | 2001-08-07 | General Electric Company | Combustors with improved dynamics |
EP0935097B1 (en) * | 1998-02-09 | 2004-09-01 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Combustor |
SE9802707L (sv) * | 1998-08-11 | 2000-02-12 | Abb Ab | Brännkammaranordning och förfarande för att reducera inverkan av akustiska trycksvängningar i en brännkammaranordning |
JP2001254946A (ja) * | 2000-03-14 | 2001-09-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービン燃焼器 |
JP2002039533A (ja) | 2000-07-21 | 2002-02-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃焼器、ガスタービン及びジェットエンジン |
JP4508474B2 (ja) * | 2001-06-07 | 2010-07-21 | 三菱重工業株式会社 | 燃焼器 |
US6820431B2 (en) | 2002-10-31 | 2004-11-23 | General Electric Company | Acoustic impedance-matched fuel nozzle device and tunable fuel injection resonator assembly |
CN100590359C (zh) * | 2004-03-03 | 2010-02-17 | 三菱重工业株式会社 | 燃烧器 |
US7827797B2 (en) | 2006-09-05 | 2010-11-09 | General Electric Company | Injection assembly for a combustor |
FR2919348A1 (fr) * | 2007-07-23 | 2009-01-30 | Centre Nat Rech Scient | Dispositif d'injection d'un combustible ou d'un pre-melange combustible/comburant comprenant des moyens permettant un controle passif des instabilites de combustion |
US20090077945A1 (en) | 2007-08-24 | 2009-03-26 | Delavan Inc | Variable amplitude double binary valve system for active fuel control |
JP4979615B2 (ja) * | 2008-03-05 | 2012-07-18 | 株式会社日立製作所 | 燃焼器及び燃焼器の燃料供給方法 |
US20100089065A1 (en) * | 2008-10-15 | 2010-04-15 | Tuthill Richard S | Fuel delivery system for a turbine engine |
US8015791B2 (en) * | 2008-11-18 | 2011-09-13 | General Electric Company | Fuel control system for gas turbine and feed forward control method |
JP5448762B2 (ja) * | 2009-12-02 | 2014-03-19 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービン用燃焼バーナ |
EP2415993B1 (en) * | 2010-08-05 | 2017-01-11 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Advanced humid air turbines and fuel control method for advanced humid air turbines |
US20140137558A1 (en) * | 2012-11-19 | 2014-05-22 | General Electric Company | Fuel supply system for supplying fuel to a combustion section of a gas turbine |
WO2014080758A1 (ja) * | 2012-11-21 | 2014-05-30 | 三菱重工業株式会社 | 発電システム及び発電システムの駆動方法ならびに燃焼器 |
CN105874255B (zh) * | 2014-01-09 | 2018-10-23 | 通用电气公司 | 用于管路单元的减振组件 |
-
2013
- 2013-03-22 JP JP2013059587A patent/JP6021705B2/ja active Active
-
2014
- 2014-02-14 CN CN201480013694.0A patent/CN105051457B/zh active Active
- 2014-02-14 WO PCT/JP2014/053475 patent/WO2014148166A1/ja active Application Filing
- 2014-02-14 US US14/777,060 patent/US10480414B2/en active Active
- 2014-02-14 DE DE112014001594.6T patent/DE112014001594B4/de active Active
- 2014-02-14 KR KR1020157025378A patent/KR101690446B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6490864B1 (en) * | 1999-10-08 | 2002-12-10 | Alstom (Switzerland) Ltd | Burner with damper for attenuating thermo acoustic instabilities |
JP2004085120A (ja) * | 2002-08-28 | 2004-03-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃焼器 |
CN101278153A (zh) * | 2005-09-30 | 2008-10-01 | 索拉透平公司 | 具有声学调谐的燃料喷嘴的涡轮发动机 |
CN101949541A (zh) * | 2009-07-08 | 2011-01-19 | 通用电气公司 | 具有集成谐振器的喷射器 |
CN102116478A (zh) * | 2010-01-04 | 2011-07-06 | 通用电气公司 | 用以减轻燃烧动态特性的燃料***声学特征和方法 |
WO2012025427A1 (de) * | 2010-08-27 | 2012-03-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Brenneranordnung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6021705B2 (ja) | 2016-11-09 |
US10480414B2 (en) | 2019-11-19 |
KR101690446B1 (ko) | 2016-12-27 |
DE112014001594B4 (de) | 2021-07-15 |
US20160032842A1 (en) | 2016-02-04 |
DE112014001594T5 (de) | 2016-01-21 |
CN105051457A (zh) | 2015-11-11 |
WO2014148166A1 (ja) | 2014-09-25 |
JP2014185791A (ja) | 2014-10-02 |
KR20150119923A (ko) | 2015-10-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105051457B (zh) | 燃烧器以及燃气轮机 | |
JP5179525B2 (ja) | タービン・エンジンにおける燃料噴射用装置 | |
CN102628592B (zh) | 构造为用于减轻高频动态性的涡轮燃烧器及相关方法 | |
US5640851A (en) | Gas turbine engine combustion chamber | |
JP6401463B2 (ja) | 管体レベルの空気流調整のためのシステム及び方法 | |
CN101988702B (zh) | 用于涡轮机燃烧器的燃料喷嘴及其形成方法 | |
CN104654361B (zh) | 燃气轮机燃烧器 | |
CN106524222A (zh) | 燃气轮机燃烧器 | |
US20070227147A1 (en) | Device for injecting a mixture of air and fuel, combustion chamber and turbomachine both equipped with such a device | |
KR101752114B1 (ko) | 노즐, 연소기, 및 가스 터빈 | |
CN105987401A (zh) | 用于控制燃烧***中的燃烧动态的***和方法 | |
CN106662328A (zh) | 具有流体振荡器的用于燃气轮机的燃烧器和具有至少一个这种燃烧器的燃气轮机 | |
CN103988023B (zh) | 燃烧器 | |
JP6940393B2 (ja) | ノズル | |
JP6940394B2 (ja) | ノズル | |
CN104169651A (zh) | 燃烧器及燃气轮机 | |
US9746185B2 (en) | Circumferential biasing and profiling of fuel injection in distribution ring | |
CN107923619B (zh) | 用于燃烧涡轮发动机的装置 | |
CN105318354A (zh) | 用于燃烧***中的相干性降低的***和方法 | |
US20230266009A1 (en) | Combustor fuel assembly | |
KR20030053435A (ko) | 가스 터빈 버너용의 액체 연료 인젝터 | |
JP5075086B2 (ja) | 燃料噴射装置 | |
US20230313994A1 (en) | Combustor and gas turbine | |
JP7171496B2 (ja) | 燃焼器及びガスタービン | |
CN103032897A (zh) | 包括燃烧动力减缓***的涡轮机燃烧室总成 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |