CN110651154B - 燃烧器及具备该燃烧器的燃气涡轮 - Google Patents

燃烧器及具备该燃烧器的燃气涡轮 Download PDF

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Abstract

燃烧器具备：沿周向设置的多个喷嘴(2)、在多个喷嘴的出口部的内周侧沿周向延伸的保焰环及在保焰环的上游侧沿周向延伸并具有用于经由多个喷嘴(2)的出口部的内周侧的环状空间朝向保焰环供给空气的多个空气入口(30)的上游侧壁部(54)，上游侧壁部(54)在其周向上包括：第一区域(31)，是空气入口(30)的形成密度低的区域；及第二区域(32)，是在与第一区域(31)沿周向偏离的位置空气入口(30)的形成密度比第一区域(31)高的区域。

Description

燃烧器及具备该燃烧器的燃气涡轮
技术领域
本公开涉及燃烧器及具备该燃烧器的燃气涡轮。
背景技术
燃气涡轮使用的燃烧器为了形成预混合火焰而具备沿圆周方向配置的多个喷嘴。为了实现预混合火焰的稳定化而在多个喷嘴的出口部的内周侧设置沿周向延伸的保焰环(例如，专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2015/178149号
发明内容
发明要解决的课题
然而，本发明者们的仔细研讨的结果可知，在保焰环的保焰效果在周向上均匀的情况下，在保焰环附近的比较上游侧的位置处，在预混合充分进展之前产生燃烧而温度局部性地上升，NOx会增加。
鉴于上述的情况，本发明的至少一个实施方式目的在于提供一种一边进行保焰一边抑制局部性的火焰温度的上升而能够减少NOx的产生量的燃烧器及具备该燃烧器的燃气涡轮。
用于解决课题的方案
(1)本发明的至少一个实施方式的燃烧器具备：多个喷嘴，沿周向设置；保焰环，在所述多个喷嘴的出口部的内周侧沿所述周向延伸；及上游侧壁部，在所述保焰环的上游侧沿所述周向延伸，具有用于经由所述多个喷嘴的所述出口部的内周侧的环状空间朝向所述保焰环供给空气的多个空气入口，所述上游侧壁部包括：第一区域；及第二区域，设置在相对于所述第一区域而沿所述周向偏离的位置，且所述空气入口的形成密度比所述第一区域高。
根据上述(1)的结构，在位于保焰环的上游侧的上游侧壁部中，设有与第一区域相比空气入口的形成密度相对高的第二区域，因此经由上游侧壁部的空气入口朝向保焰环供给的空气流量在周向上具有分布。因此，在与第一区域对应的周向区域中，在保焰环的下游侧的低流速域被保焰，另一方面，在与第二区域对应的周向区域中通过从上游侧壁部供给的空气的流动而阻碍保焰，结果使保焰环的保焰效果在周向上变得不均匀。因此，能够在至少一部分的周向区域中抑制预混合不充分的上游侧的燃烧，能够一边进行保焰一边抑制以局部性的火焰温度的上升为起因的NOx的产生量的增加。
(2)在若干的实施方式中，以上述(1)的结构为基础，所述保焰环包括位于所述第二区域的下游侧的第一开口。
根据上述(2)的结构，以位于上游侧壁部的第二区域的下游侧的方式在保焰环设有第一开口，因此经由保焰环的第一开口，将来自上游侧壁部的第二区域的比较大流量的空气向保焰环的下游侧引导。因此，在保焰环的设有第一开口的周向区域中，有效地阻碍保焰环的保焰，能够容易实现保焰环的保焰效果的周向上的不均匀的分布。由此，能够更进一步抑制预混合不充分的上游侧的燃烧，能够一边进行保焰一边有效地抑制以局部性的火焰温度的上升为起因的NOx的产生量的增加。
(3)在若干的实施方式中，以上述(2)的结构为基础，所述第一开口包括从所述保焰环的外周缘朝向所述保焰环的径向内侧切缺至比所述保焰环的内周缘靠外周侧的位置的至少一个缺口。
根据上述(3)的结构，缺口与从保焰环的外周缘切缺至内周缘的开口相比开口面积减小，因此能够抑制在缺口流动的空气的流量。如果在缺口流动的空气的流量大，则燃烧使用的空气的量下降，NOx的产生量增加，但是在上述(3)的结构中，通过抑制在缺口流动的空气的流量，能够抑制NOx的产生量的增加。
(4)在若干的实施方式中，以上述(3)的结构为基础，所述缺口的最大的缺口深度在所述保焰环的径向上为从所述外周缘至所述内周缘的距离的2/3以下。
根据上述(4)的结构，与缺口从外周缘切缺至内周缘的结构相比能抑制在缺口流动的空气的流量，因此能够抑制NOx的产生量的增加。
(5)在若干的实施方式中，以上述(2)的结构为基础，所述第一开口包括形成于所述保焰环的外周缘与所述保焰环的内周缘之间的至少一个贯通孔。
根据上述(5)的结构，贯通孔与从保焰环的外周缘切缺至内周缘的开口相比开口面积减小，因此能够抑制在贯通孔中流动的空气的流量。如果在贯通孔中流动的空气的流量大，则燃烧使用的空气的量下降，预混合气中的燃料浓度上升，但是在上述(5)的结构中，通过抑制在贯通孔中流动的空气的流量而能够抑制NOx的产生量的增加。
(6)在若干的实施方式中，以上述(1)至(5)中任一结构为基础，所述第二区域的所述周向上的延伸范围包括在所述周向上相邻的一对所述喷嘴之间的周向位置，所述第一区域的所述周向上的延伸范围包括与所述喷嘴的位置对应的周向位置。
根据上述(6)的结构，从喷嘴间的周向位置供给的空气的流量比从与喷嘴的位置对应的周向位置供给的空气的流量大，在喷嘴间的周向位置的下游阻碍保焰。在喷嘴间的下游的区域中，预混合气的混合状态比较差，因此如果在该区域进行保焰，则容易产生以局部性的火焰温度的上升为起因的NOx的产生量的增加。因此，通过阻碍该区域的保焰，能够抑制NOx的产生量的增加。
(7)在若干的实施方式中，以上述(1)至(6)中任一结构为基础，燃烧器还具备在所述上游侧壁部与所述保焰环之间的所述环状空间内沿轴向延伸并将该环状空间分隔成与所述第一区域对应的第一空间和与所述第二区域对应的第二空间的至少一个分隔部件。
根据上述(7)的结构，分隔部件抑制在第二空间内流动的空气向第一空间流入而第二空间内的空气量减少的情况。由此，能够维持空气流量的相对于周向的分布，并使保焰环的保焰效果在周向上不均匀。
(8)在若干的实施方式中，以上述(1)至(7)中任一结构为基础，燃烧器还具备：导向锥，在下游端具有所述保焰环；及冷却环，设置在所述导向锥的外周侧且所述多个喷嘴的所述出口部的内周侧，在所述导向锥与所述冷却环之间形成有间隙。
根据上述(8)的结构，通过空气在导向锥与冷却环之间的间隙中流动而能够对导向锥及保焰环进行冷却。
(9)在若干的实施方式中，以上述(8)的结构为基础，所述保焰环包括位于所述第二区域的下游侧的第一开口，所述上游侧壁部的所述空气入口与所述保焰环的所述第一开口经由所述冷却环的外周侧且所述多个喷嘴的所述出口部的内周侧的空间而连通。
根据上述(9)的结构，以位于上游侧壁部的第二区域的下游侧的方式在保焰环设置第一开口，上游侧壁部的空气入口与保焰环的第一开口经由冷却环的外周侧且多个喷嘴的出口部的内周侧的空间而连通，因此经由保焰环的第一开口，将来自上游侧壁部的第二区域的比较大流量的空气向保焰环的下游侧引导。因此，在保焰环的设有第一开口的周向区域中，有效地阻碍保焰环的保焰，能够容易实现保焰环的保焰效果的周向上的不均匀分布。由此，更进一步抑制比预混合不充分的保焰环靠上游侧的燃烧，能够一边进行保焰一边有效地抑制以局部性的火焰温度的上升为起因的NOx的产生量的增加。
(10)在若干的实施方式中，以上述(8)或(9)的结构为基础，所述上游侧壁部具有向所述导向锥与所述冷却环之间的所述间隙开口的冷却空气取入口。
根据上述(10)的结构，通过了冷却空气取入口的空气在导向锥与冷却环之间的间隙流动，由此能够对导向锥及保焰环进行冷却。
(11)在若干的实施方式中，以上述(8)至(10)中任一结构为基础，位于所述导向锥的所述下游端的所述保焰环包括位于所述第二区域的下游侧的第一开口，所述冷却环包括位于所述保焰环的上游侧的凸缘部，所述凸缘部具有与所述保焰环的所述第一开口对应的第二开口。
根据上述(11)的结构，以位于上游侧壁部的第二区域的下游侧的方式在保焰环设置第一开口，以与保焰环的第一开口对应的方式在冷却环的凸缘部设有第二开口，因此经由保焰环的第一开口及冷却环的凸缘部的第二开口，将来自上游侧壁部的第二区域的比较大流量的空气向保焰环的下游侧引导。因此，在保焰环的设有第一开口的周向区域中，有效地阻碍保焰环的保焰，能够容易实现保焰环的保焰效果的周向上的不均匀的分布。由此，更进一步抑制预混合不充分的上游侧的燃烧，能够一边进行保焰，一边有效地抑制以局部性的火焰温度的上升为起因的NOx的产生量的增加。
(12)在若干的实施方式中，以上述(8)至(11)中任一结构为基础，具备用于在所述导向锥与所述冷却环之间形成所述间隙的至少一个间隔部。
根据上述(12)的结构，能够简单且可靠地在导向锥与冷却环之间形成间隙，通过使空气向该间隙流动，能够对导向锥及保焰环进行冷却。
(13)在若干的实施方式中，以上述(12)的结构为基础，所述冷却环包括位于所述保焰环的上游侧的凸缘部，所述凸缘部具有与所述保焰环的所述第一开口对应的第二开口，所述至少一个间隔部包括以朝向所述保焰环而向下游侧突出的方式设置于所述凸缘部的多个凸部，所述多个凸部包括在所述周向上位于所述凸缘部的各个所述第二开口的两侧的一对凸部。
根据上述(13)的结构，在保焰环与凸缘部之间能够遍及周向形成均匀的间隙，因此能够将导向锥及保焰环均匀地冷却。
(14)本发明的至少一个实施方式的燃烧器具备：多个喷嘴，沿周向设置；及保焰环，在所述多个喷嘴的出口部的内周侧沿所述周向延伸，所述保焰环在所述保焰环的外周缘部具有分别设置于在所述周向上相邻的一对所述喷嘴之间的周向位置的多个缺口，所述保焰环的各个所述缺口在所述周向上，与在相邻的一对所述喷嘴之间设置于所述出口部的隔壁的下游侧端部相比宽度宽，所述保焰环的各个所述缺口的径向上的缺口深度在所述周向上的所述缺口的两端部比在所述周向上的所述缺口的中央部小。
根据上述(14)的结构，在周向上相邻的一对喷嘴之间的周向位置处形成有缺口的部分保焰能力小或未保焰，另一方面，在未形成缺口或缺口的缺口深度小的部分进行保焰，因此能够容易实现保焰环的保焰效果的周向上的不均匀的分布。由此，抑制预混合不充分的上游侧的燃烧，能够一边进行保焰一边抑制以局部性的火焰温度的上升为起因的NOx的产生量的增加。
另外，根据上述(14)的结构，缺口与隔壁的下游侧端部相比宽度宽，因此在隔壁的下游侧端部的下游的区域阻碍保焰。在隔壁的下游侧端部的下游的区域中预混合气的混合状态比较差，因此如果在该区域进行保焰，则容易产生以局部性的火焰温度的上升为起因的NOx的产生量的增加。因此，通过阻碍该区域的保焰，能够抑制NOx的产生量的增加。
此外，根据上述(14)的结构，缺口的径向上的缺口深度在周向上的缺口的两端部比周向上的缺口的中央部小，因此相对于周向从缺口的两端部朝向中央部而保焰能力减小。由此，在与隔壁对应的周向位置的下游能够可靠地阻碍保焰。
(15)在若干的实施方式中，以上述(14)的结构为基础，所述缺口在所述隔壁的所述下游侧端部的周向位置处，所述缺口深度最大。
根据上述(15)的结构，在隔壁的下游侧端部的周向位置处保焰能力最低，因此在与隔壁对应的周向位置的下游能够可靠地阻碍保焰。
(16)在若干的实施方式中，以上述(14)或(15)的结构为基础，所述缺口设置于比所述保焰环的内周缘靠外周侧。
根据上述(16)的结构，与从所述保焰环的外周缘切缺至内周缘的缺口相比开口面积减小，因此能够抑制在缺口流动的空气的流量。如果在缺口流动的空气的流量大，则燃烧使用的空气的量下降，但是在上述(16)的结构中，通过抑制在缺口流动的空气的流量而能够抑制NOx的产生量的增加。
(17)在若干的实施方式中，以上述(14)至(16)中任一结构为基础，所述缺口的最大的缺口深度在所述保焰环的径向上为从所述外周缘至所述内周缘的距离的2/3以下。
根据上述(17)的结构，与缺口从外周缘切缺至内周缘的情况相比能抑制在缺口流动的空气的流量，因此能够抑制NOx的产生量的增加。
(18)在若干的实施方式中，以上述(14)至(17)中任一结构为基础，所述燃烧器还具备上游侧壁部，该上游侧壁部在所述保焰环的上游侧沿所述周向延伸，具有用于形成经由所述多个喷嘴的所述出口部的内周侧的环状空间朝向所述保焰环的空气流的多个空气入口，所述上游侧壁部包括：第一区域；及第二区域，在所述保焰环的所述缺口的上游侧设置于相对于所述第一区域而沿所述周向偏离的位置，且所述空气入口的形成密度比所述第一区域高。
根据上述(18)的结构，在位于保焰环的上游侧的上游侧壁部中，设有与第一区域相比空气入口的形成密度相对高的第二区域，因此经由上游侧壁部的空气入口朝向保焰环供给的空气流量在周向上具有分布。因此，在与第一区域对应的周向区域中，在保焰环的下游侧的低流速域保焰，另一方面，在与第二区域对应的周向区域中通过从上游侧壁部供给的空气的流动而阻碍保焰，其结果是，保焰环的保焰效果在周向上变得不均匀。因此，能够在至少一部分的周向区域中抑制预混合不充分的上游侧的燃烧，能够一边进行保焰，一边有效地抑制以局部性的火焰温度的上升为起因的NOx的产生量的增加。
(19)本发明的至少一个实施方式的燃气涡轮具备：上述(1)至(18)中任一燃烧器；及涡轮，构成为由来自所述燃烧器的燃烧气体驱动。
根据上述(19)的结构，能够减少从燃烧器产生的NOx的量，因此能够实现能够减少NOx的产生量的燃气涡轮。
发明效果
根据本发明的至少一个实施方式，保焰环的保焰效果在周向上变得不均匀，因此能够一边进行保焰一边在至少一部分的周向上抑制预混合不充分的上游侧的燃烧，能够一边进行保焰一边抑制以局部性的火焰温度的上升为起因的NOx的产生量的增加。
附图说明
图1是表示一实施方式的燃气涡轮的概略构成图。
图2是一实施方式的燃烧器的剖视图。
图3是图2的A-A向视图。
图4是另一实施方式的燃烧器的剖视图。
图5是图4的B-B向视图。
图6是在一实施方式的燃烧器的保焰环形成的第一开口的放大图。
图7是在一实施方式的燃烧器的保焰环形成的第一开口的放大图。
图8是表示在一实施方式的燃烧器设置的保焰环的变形例的俯视图。
图9是又一实施方式的燃烧器的主视图。
图10是又一实施方式的燃烧器的主视图。
图11是若干的实施方式的燃烧器的上游侧壁部的局部俯视图。
图12是在若干的实施方式的燃烧器设置的冷却环的立体图。
图13是图2及图4的沿线X-X的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明的若干的实施方式。但是，本发明的范围没有限定为以下的实施方式。以下的实施方式记载的构成元件的尺寸、材质、形状、其相对配置等不是将本发明的范围仅限定于此的意旨，只不过是说明例。
首先，参照图1，说明一实施方式的燃气涡轮的结构。
一实施方式的燃气涡轮100具备：用于生成作为氧化剂的压缩空气的压缩机102；使用压缩空气及燃料而用于产生燃烧气体的燃烧器50；及构成为由燃烧气体驱动而旋转的涡轮106。在发电用的燃气涡轮100的情况下，在涡轮106连结未图示的发电机，通过涡轮106的旋转能量进行发电。
说明燃气涡轮100的各部位的具体的构成例。
压缩机102具备：压缩机机室110；设置在压缩机机室110的入口侧且用于取入空气的空气取入口112；以将压缩机机室110及后述的涡轮机室122一起贯通的方式设置的转子108；及配置在压缩机机室110内的各种叶片。各种叶片包括：设置于空气取入口112侧的入口引导叶片114；固定于压缩机机室110侧的多个静叶116；及以相对于静叶116交替排列的方式设置于转子108的多个动叶118。需要说明的是，压缩机102可以具备未图示的抽气室等其他的构成要素。在这样的压缩机102中，从空气取入口112取入的空气在多个静叶116及多个动叶118中通过而被压缩，由此成为高温高压的压缩空气，高温高压的压缩空气从压缩机102向后段的燃烧器50传送。
燃烧器50配置在壳体120内。燃烧器50可以在壳体120内以转子108为中心呈环状地配置多个。向燃烧器50供给燃料和在压缩机102中生成的压缩空气，通过使燃料燃烧而产生涡轮106的工作流体即燃烧气体。产生的燃烧气体从燃烧器50向后段的涡轮106传送。
涡轮106具备涡轮机室122和配置在涡轮机室122内的各种叶片。各种叶片包括：固定于涡轮机室122侧的多个静叶124；及以相对于静叶124交替排列的方式设置于转子108的多个动叶126。需要说明的是，涡轮106可以具备出口引导叶片等其他的构成要素。在涡轮106中，燃烧气体在多个静叶124及多个动叶126中通过，由此驱动转子108旋转。由此，驱动与转子108连结的发电机。
在涡轮机室122的下游侧经由排气机室128连结排气室130。驱动了涡轮106之后的燃烧气体通过排气机室128及排气室130向外部排出。
接下来，说明燃烧器50的若干的实施方式。
图2及图3示出一实施方式的燃烧器50。燃烧器50具备沿燃烧器50的周向排列的多个第一喷嘴2。第一喷嘴2收容于第一喷嘴筒3内。第一喷嘴2是例如预混合燃烧喷嘴。这种情况下，各个第一喷嘴2构成为，将向第一喷嘴筒3的内部空间7供给的压缩空气a与从第一喷嘴2或第一旋流器5的燃料喷射孔6供给的燃料f预先混合而形成预混合气，使该预混合气燃烧。
在该实施方式中，可以还具备以由多个第一喷嘴2包围的方式配置的一个第二喷嘴11。第二喷嘴11收容于圆筒状的第二喷嘴筒12内。在第二喷嘴筒12的内部，在第二喷嘴11与第二喷嘴筒12之间设有第二旋流器13。在第二喷嘴11的下游侧端部设有燃料喷射孔14。
第二喷嘴11是例如扩散燃烧喷嘴。这种情况下，第二喷嘴11从设置于下游侧端部的燃料喷射孔14朝向燃烧器50的燃烧室55喷出燃料，进行扩散燃烧。但是，第二喷嘴11没有限定为扩散燃烧喷嘴，可以是预混合燃烧喷嘴等其他的类型的喷嘴。
在该实施方式中，多个第一喷嘴2的出口部20包括：内侧环22，位于多个第一喷嘴筒3的下游侧，沿周向延伸；及外侧环23，在多个第一喷嘴筒3的下游侧位于内侧环22的外周侧，以与内侧环22之间形成环状的中间流路8的方式沿周向延伸。而且，中间流路8可以具有以位于相邻的第一喷嘴2、2之间的方式设置的隔壁24。隔壁24能够作为停滞抑制部24a，停滞抑制部24a可以朝向下游侧而宽度缩窄。通过停滞抑制部24a朝向下游侧而宽度缩窄的结构，能够抑制从第一喷嘴筒3的内部空间7向中间流路8流入的预混合气的流动在第一喷嘴筒3的下游端停滞的情况。
图4及图5示出另一实施方式的燃烧器50。图4及图5所示的燃烧器50与图2及图3所示的燃烧器50仅多个第一喷嘴2的出口部20的结构不同，因此以下仅说明图4及图5所示的燃烧器50的出口部20的结构。
出口部20在第一喷嘴筒3的下游侧包括与第一喷嘴筒3同轴地延伸的筒状的延长管27。如图5所示，在相邻的一对延长管27、27之间形成间隙28。在该实施方式中，之间形成有间隙28的相邻的一对延长管27、27的相对的壁部27’、27’构成以位于相邻的第一喷嘴2、2之间的方式设置的隔壁24。
在图2及图3、图4及图5所示的实施方式中，燃烧器50具备在多个第一喷嘴2的出口部20的内周侧沿燃烧器50的周向延伸的保焰环16。燃烧器50可以还具备一端连接于第二喷嘴筒12的下游端且另一端连接于保焰环16的导向锥(pilot cone)15。导向锥15可以具有从上游端朝向下游端而直径增大那样的圆锥台形状。保焰环16从导向锥15的下游端朝向燃烧器50的半径方向外侧延伸。在图2及图3、图4及图5所示的实施方式中，保焰环16以相对于第一喷嘴2的长度方向成为垂直的方式朝向燃烧器50的半径方向外侧延伸，但也可以是以相对于第一喷嘴2的长度方向呈任意的角度的方式朝向燃烧器50的半径方向外侧延伸。而且，保焰环16可以朝向燃烧器50的半径方向外侧逐级地相对于第一喷嘴2的长度方向呈不同的角度地朝向燃烧器50的半径方向外侧延伸。
如图3及图5所示，保焰环16沿保焰环16的周向空出间隔地形成第一开口35。如图6所示，第一开口35可以是从保焰环16的外周缘16b切缺至比内周缘16a靠外周侧即外周缘部的缺口35a的方式。缺口35a的外周缘16b的保焰环16的周向的宽度W与隔壁24的厚度t相比宽度宽。而且，关于保焰环16的径向上的缺口35a的缺口深度，保焰环16的周向上的缺口35a的两端部的深度D2比保焰环16的周向上的缺口35a的中央部的深度D1小。
如图7所示，缺口35a优选在隔壁24的下游侧端部的周向位置P具有最大的缺口深度Dmax。但是，该特征仅适合于图7的实施方式，不适合于图3的实施方式。在图7中，周向位置P关于隔壁24的下游侧端部的周向而表示为中央的位置，但是缺口35a可以不是准确地在周向位置P具有最大的缺口深度Dmax，而在以周向位置P为中心的距离L1的周向的区域R内具有最大的缺口深度Dmax。在此，距离L1相对于外周缘16b的保焰环16的周向的缺口35a的宽度W而优选为L1≤0.3W。需要说明的是，最大的缺口深度Dmax关于保焰环16的径向而优选为从外周缘16b至内周缘16a的距离L2的2/3以下。
需要说明的是，第一开口35没有限定为上述的缺口35a的方式。例如如图8的(a)所示，第一开口35可以包含沿保焰环16的周向空出间隔地设置的多个贯通孔35b。而且，没有限定为一个个贯通孔35b沿保焰环16的周向空出间隔设置的方式，也可以是如图8的(b)所示相同或不同直径的多个贯通孔35c沿保焰环16的周向空出间隔设置的方式。
如图2及图4所示，在保焰环16的上游侧，在第一喷嘴筒3与第二喷嘴筒12之间设置朝向燃烧器50的圆周方向且半径方向外侧延伸的上游侧壁部54。上游侧壁部54将出口部20的上游端或第一喷嘴筒3的下游端与导向锥15的上游端或第二喷嘴筒12的下游端连接。在上游侧壁部54形成有使从压缩机102(参照图1)传送的压缩空气a的一部分流通的空气入口30。流通了空气入口30的压缩空气a经由出口部20的内周侧的环状空间29朝向保焰环16供给。
保焰环16在其下游侧形成流速低的低速区域，由此使保焰性提高。然而，如图3及图5所示，在保焰环16沿保焰环16的周向空出间隔地形成第一开口35。从形成有第一开口35的部分被大量地供给与燃料未混合的压缩空气，因此保焰能力小或未保焰，保焰被阻碍，因此保焰环16的保焰效果在周向上成为不均匀的分布。在保焰受到阻碍的部分，在比保焰环16靠下游侧处，通过周围的火焰而产生燃烧。
通常，越上游侧则预混合气的混合越不充分，如果在预混合气的混合不充分的场所产生燃烧，则局部性地产生火焰温度高的燃烧而NOx的产生量增加。然而，通过沿保焰环16的周向空出间隔地设置第一开口35，在设有第一开口35的部分，保焰被阻碍而在比保焰环16靠下游侧处产生燃烧，因此在设有第一开口35的部分，能够抑制预混合不充分的上游侧的燃烧，抑制以局部性的火焰温度的上升为起因的NOx的产生量的增加。另一方面，在未设置第一开口35的部分，保焰被阻碍而在保焰环16附近产生燃烧，因此能够进行稳定的燃烧。设有第一开口35的部分通过该稳定燃烧部分来保焰。
第一开口35即缺口35a在保焰环16的周向上设置于隔壁24的下游侧端部，与隔壁24的下游侧端部相比宽度宽。通过这样的结构，在隔壁24的下游侧端部的下游的区域阻碍保焰。在隔壁24的下游侧端部的下游的区域中，与相邻的一对隔壁24、24之间的下游的区域相比预混合气的混合状态比较差，因此如果在隔壁24的下游侧端部的下游的区域进行保焰，在上游侧产生燃烧，则如上所述以局部性的火焰温度的上升为起因而NOx的产生量容易增加。因此，通过在隔壁24的下游侧端部的下游的区域阻碍保焰，能够抑制NOx的产生量的增加。
另外，关于保焰环16的径向上的缺口35a的缺口深度，保焰环16的周向上的缺口35a的两端部比保焰环16的周向上的缺口35a的中央部小，优选的是，缺口35a在隔壁24的下游侧端部的周向位置具有最大的缺口深度。通过这样的结构，相对于保焰环16的周向从缺口35a的两端部朝向中央部而保焰能力减小。因此，在与隔壁24对应的周向位置的下游处可靠地阻碍保焰，由此能够抑制NOx的产生量的增加。
缺口35a设置在比保焰环16的内周缘16a靠外周侧、即外周缘部。缺口35a与从保焰环16的外周缘16b切缺至内周缘16a的缺口相比开口面积减小，因此能够抑制在缺口35a流动的压缩空气的流量。如果在缺口35a流动的空气的流量大，则燃烧使用的压缩空气的量下降，NOx的产生量增加，但是通过抑制在缺口35a流动的压缩空气的流量，能够抑制NOx的产生量的增加。
图9及图10分别示出又一实施方式的燃烧器50。图9所示的燃烧器50除了在保焰环16未形成第一开口35(参照图3)的情况及后述的空气入口30(参照图2)的结构以外，具有与图2及图3所示的燃烧器50相同的结构。图10的燃烧器50除了在保焰环16未形成第一开口35(参照图5)的情况及后述的空气入口30(参照图4)的结构以外，具有与图4及图5所示的燃烧器50相同的结构。
接下来，在图9及图10所示的燃烧器50中，说明空气入口30的结构。
如图11所示，上游侧壁部54的第一部分54a包括：空气入口30的形成密度低的区域即第一区域31；及在与第一区域31沿周向偏离的位置空气入口30的形成密度比第一区域31高的区域即第二区域32。空气入口30的形成密度的高低通过形成于第二区域32的空气入口的个数比形成于第一区域31的空气入口30的个数多的情况、及/或形成于第二区域32的空气入口的尺寸比形成于第一区域31的空气入口30的尺寸大而能够调整。
从压缩机102(参照图1)供给的压缩空气的一部分经由空气入口30穿过上游侧壁部54的第一部分54a向环状空间29(参照图1或图3)内流入，朝向保焰环16(参照图9及图10)流动。由于在第一部分54a沿其周向设有空气入口30的形成密度不同的第一区域31及第二区域32，因此朝向保焰环16流动的空气流量在周向上具有分布。因此，在与第一区域31对应的周向区域中，在保焰环16的下游侧的低流速域被保焰，另一方面，在与第二区域32对应的周向区域中，通过从上游侧壁部54供给的比较大流量的压缩空气的流动而阻碍保焰，其结果是，保焰环16的保焰效果在周向上变得不均匀。在保焰被阻碍的部分，在比保焰环16靠下游侧处，通过周围的火焰而产生燃烧。
通常，越上游侧则预混合气的混合越不充分，如果在预混合气的混合不充分的场所产生燃烧，则局部性地产生火焰温度高的燃烧而NOx的产生量增加。然而，通过设置沿上游侧壁部54的第一部分54a的周向而空气入口30的形成密度不同的第一区域31及第二区域32，在与流量比第一区域31大的压缩空气流动的第二区域32对应的周向区域中保焰被阻碍，在比保焰环16靠下游侧处产生燃烧，因此在与第二区域32对应的周向区域中，能够抑制预混合不充分的上游侧的燃烧，抑制以局部性的火焰温度的上升为起因的NOx的产生量的增加。
需要说明的是，在图2及图3、图4及图5所示的实施方式的燃烧器50中，也可以设置沿上游侧壁部54的第一部分54a的周向而空气入口30的形成密度不同的第一区域31及第二区域32。在上述实施方式的情况下，在保焰环16形成有第一开口35的部分的上游的区域成为第二区域32(参照图11)。通过第一开口35与第二区域32的这样的位置关系，经由第一开口35将来自第一部分54a的第二区域32的比较大流量的空气向保焰环16的下游侧引导。因此，在保焰环16的设有第一开口35的周向区域中，有效地阻碍保焰环16的保焰，能够容易地实现保焰环16的保焰效果的周向上的不均匀的分布。由此，能够更进一步抑制预混合不充分的上游侧的燃烧，有效地抑制以局部性的火焰温度的上升为起因的NOx的产生量的增加。
如图11所示，第一区域31的周向上的延伸范围优选为与第一喷嘴2的位置对应的周向位置，第二区域32的周向上的延伸范围优选为在周向上相邻的一对第一喷嘴2、2之间的周向位置。这种情况下，从第一喷嘴2、2间的周向位置经由空气入口30供给的压缩空气的流量比从与第一喷嘴2的位置对应的周向位置经由空气入口30供给的压缩空气的流量大，在第一喷嘴2、2间的周向位置的下游处保焰被阻碍。第一喷嘴2、2间的下游的区域与第一喷嘴2的下游的区域相比预混合气的混合状态比较差，因此如果在该区域进行保焰，则如上所述容易产生以局部性的火焰温度的上升为起因的NOx的产生量的增加。因此，通过阻碍该区域的保焰，能够抑制NOx的产生量的增加。
在图2及图3、图4及图5、图9及图10所示的实施方式中，燃烧器50可以在出口部20的内周侧且导向锥15的外周侧沿周向延伸的环状空间29内具有冷却环17。冷却环17在导向锥15的外周侧且出口部20的内周侧与上游侧壁部54接近设置。如图12所示，冷却环17具有：以从一端朝向另一端而直径扩大的方式延伸的筒状主体部17a；以沿着外径大的一方的筒状主体部17a的端部沿圆周方向延伸的方式设置的凸缘部17b。筒状主体部17a可以是至少一部分与导向锥15平行地延伸，凸缘部17b可以是至少一部分与保焰环16平行地延伸。凸缘部17b从筒状主体部17a的端部朝向筒状主体部17a的径向外侧延伸。在凸缘部17b中，在冷却环17设置于环状空间29(参照图2及图4)内时，在与形成于保焰环16的第一开口35(参照图3及图5)对应的位置形成第二开口40。换言之，第一开口35与第二开口40希望分别一半以上，优选90％以上的区域从轴向观察时重叠。第二开口40优选为与第一开口35相同的形状，在图12的冷却环17形成有与缺口35a相同形状的缺口40a。由此，缺口35a及缺口40a重合，因此在该部分能够阻碍保焰。
另外，冷却环17可以具有用于在与导向锥15及保焰环16(参照图2及图4)之间形成间隙56的间隔部51。间隔部51可以具有以从筒状主体部17a的内表面突出的方式设置的多个凸部51a、及/或相对于凸缘部17b的周向而位于缺口40a的两侧并以从凸缘部17b的表面突出的方式设置的多个凸部51b。在冷却环17设置于环状空间29(参照图1或图3)内时，成为凸部51a朝向导向锥15(参照图1或图3)突出且凸部51b朝向保焰环16(参照图1或图3)突出的状态。由此，如图2及图4所示，能够在导向锥15及筒状主体部17a之间、保焰环16及凸缘部17b之间分别形成间隙56。特别是通过凸部51b相对于凸缘部17b的周向而位于缺口40a的两侧的情况，能够在保焰环16与凸缘部17b之间遍及周向地形成均匀的间隙56。需要说明的是，各凸部51a设置于在周向上相邻的一对凸部51b、51b之间的周向位置。而且，间隙56比冷却环17与出口部20之间的空间窄。
如图2及图4所示，在保焰环16的上游侧设置的上游侧壁部54具有：支承第一喷嘴筒3并从第一喷嘴筒3的外侧向圆周方向内侧延伸的板状的第一部分54a；及支承第二喷嘴筒12并从第二喷嘴筒12的外侧向圆周方向外侧延伸但是延伸方向与第一部分54a不同的圆锥台形状的第二部分54b。在上游侧壁部54的径向上，可以是比冷却环17靠外侧的部分为第一部分54a，比冷却环17靠内侧的部分设为第二部分54b。在第一部分54a形成空气入口30，在第二部分54b形成向导向锥15与冷却环17之间的间隙56开口的冷却空气取入口36。
从压缩机102(参照图1)供给的压缩空气的一部分除了经由空气入口30之外，还经由冷却空气取入口36而穿过上游侧壁部54的第二部分54b，向导向锥15与冷却环17之间的间隙56流入，流通保焰环16与凸缘部17b之间的间隙56，从出口部20向燃烧室55排气。在该流通过程中，导向锥15及保焰环16被冷却。如果通过上述的间隔部51的结构而间隙56变得均匀，则流通间隙56的空气的流速变得均匀，因此能够将导向锥15及保焰环16均匀地冷却。
如图13所示，可以将环状空间29通过板状的分隔部件45分隔成与第一区域31对应的第一空间60和与第二区域32对应的第二空间61。这种情况下，成为第一空间60及第二空间61沿圆周方向交替设置的结构。例如如图12所示，分隔部件45可以在冷却环17的筒状主体部17a的外表面设置成沿筒状主体部17a的轴向延伸。这种情况下，分隔部件45在凸缘部17b的上游侧以相对于凸缘部17b的周向而位于缺口40a的两侧的方式设置。在分隔部件45设置于冷却环17的方式中，如图2及图4所示，分隔部件45接近上游侧壁部54，在分隔部件45与上游侧壁部54之间空出微小的间隙。需要说明的是，分隔部件45没有限定为设置于冷却环17的情况，也可以设置于内侧环22(参照图13)，也可以是一部分的分隔部件45设置于内侧环22且其他的分隔部件45设置于冷却环17。而且，在没有冷却环17的情况下，分隔部件45可以设置于内侧环22及导向锥15的任一方或双方。此外，分隔部件45可以设置成从上游侧壁部54的第一部分54a朝向下游侧延伸。
环状空间29由分隔部件45分隔成第一空间60和第二空间61，因此分隔部件45抑制在第二空间61内流动的空气向第一空间60流入而第二空间61内的空气量减少的情况。由此，能够维持空气流量的相对于周向的分布，并在周向上不均匀地维持保焰环的保焰效果。
如上所述，根据本发明的至少若干的实施方式，由于保焰环16的保焰效果在周向上不均匀，因此能够一边进行保焰一边在至少一部分的周向区域中抑制预混合不充分的上游侧的燃烧，一边进行保焰一边抑制以局部性的火焰温度的上升为起因的NOx的产生量的增加。
在上述的实施方式中，说明了保焰环16可以从导向锥15的下游端朝向燃烧器50的半径方向外侧相对于第一喷嘴2的长度方向呈任意的角度地延伸的情况，但是该说明包含以保焰环16相对于第一喷嘴2的长度方向所成的角度与导向锥15相对于第一喷嘴2的长度方向所成的角度成为相同的方式保焰环16从导向锥15的下游端朝向燃烧器50的半径方向外侧延伸的方式。这种情况下，在多个第一喷嘴2的出口部20的内周侧沿燃烧器50的周向延伸的部分相当于保焰环16，比保焰环16靠上游侧的部分相当于导向锥15。
在上述的实施方式中，说明了凸缘部17b从以从一端朝向另一端而直径扩大的方式延伸的筒状主体部17a的另一端朝向筒状主体部17a的径向外侧延伸的情况，但是该说明包含以从筒状主体部17a及凸缘部17b各自的一端朝向另一端而直径扩大的方式延伸的方向相同的方式，即，筒状主体部17a及凸缘部17b在整体上构成1个圆锥台形状的方式。这种情况下，保焰环16的上游侧、即从轴向观察时与保焰环16重叠的区域相当于凸缘部17b，比凸缘部17b靠上游侧的区域相当于筒状主体部17a。
在上述的实施方式中，第一部分54a是从第一喷嘴筒3的外侧向圆周方向内侧延伸的板状的部件，第二部分54b是从第二喷嘴筒12的外侧向圆周方向外侧延伸但是延伸方向与第一部分54a不同的圆锥台形状的部件，但是没有限定为该方式。可以是第一部分54a的延伸方向与第二部分54b的延伸方向相同，即，第一部分54a及第二部分54b在第一喷嘴筒3与第二喷嘴筒12之间构成1个板状的部件，或者构成1个圆锥台形状的部件。
在上述的实施方式中，燃烧器50具有第二喷嘴11，但也可以是不具有第二喷嘴11而仅设有多个第一喷嘴2的燃烧器及具备该燃烧器的燃气涡轮。
在上述的实施方式中，燃烧器50适用于燃气涡轮100，但是燃烧器50的适用处没有限定为燃气涡轮100。
附图标记说明
2 第一喷嘴(喷嘴)
15 导向锥
16 保焰环
16a 内周缘
16b 外周缘
17 冷却环
17b 凸缘部
20 出口部
24 隔壁
29 环状空间
30 空气入口
31 第一区域
32 第二区域
35 第一开口
35a 缺口
35b 贯通孔
35c 贯通孔
36 冷却空气取入口
40 第二开口
40a 缺口
45 分隔部件
50 燃烧器
51 间隔部
51a 凸部
51b 凸部
54 上游侧壁部
56 间隙
60 第一空间
61 第二空间
100 燃气涡轮
106 涡轮。

Claims (18)

1.一种燃烧器，具备：
多个喷嘴，沿周向设置；
保焰环，在所述多个喷嘴的出口部的内周侧沿所述周向延伸；及
上游侧壁部，在所述保焰环的上游侧沿所述周向延伸，具有用于经由所述多个喷嘴的所述出口部的内周侧的环状空间朝向所述保焰环供给空气的多个空气入口，
所述上游侧壁部包括：
第一区域；及
第二区域，设置在相对于所述第一区域而沿所述周向偏离的位置，且所述空气入口的形成密度比所述第一区域高，
所述保焰环包括位于所述第二区域的下游侧的第一开口。
2.根据权利要求1所述的燃烧器，其中，
所述第一开口包括从所述保焰环的外周缘朝向所述保焰环的径向内侧切缺至比所述保焰环的内周缘靠外周侧的位置的至少一个缺口。
3.根据权利要求2所述的燃烧器，其中，
所述缺口的最大的缺口深度在所述保焰环的径向上为从所述外周缘至所述内周缘的距离的2/3以下。
4.根据权利要求1所述的燃烧器，其中，
所述第一开口包括形成于所述保焰环的外周缘与所述保焰环的内周缘之间的至少一个贯通孔。
5.根据权利要求1所述的燃烧器，其中，
所述第二区域的所述周向上的延伸范围包括在所述周向上相邻的一对所述喷嘴之间的周向位置，
所述第一区域的所述周向上的延伸范围包括与所述喷嘴的位置对应的周向位置。
6.根据权利要求1所述的燃烧器，其中，
所述燃烧器还具备在所述上游侧壁部与所述保焰环之间的所述环状空间内沿轴向延伸并将该环状空间分隔成与所述第一区域对应的第一空间和与所述第二区域对应的第二空间的至少一个分隔部件。
7.根据权利要求1所述的燃烧器，其中，
所述燃烧器还具备：
导向锥，在下游端具有所述保焰环；及
冷却环，设置在所述导向锥的外周侧且所述多个喷嘴的所述出口部的内周侧，
在所述导向锥与所述冷却环之间形成有间隙。
8.根据权利要求7所述的燃烧器，其中，
所述保焰环包括位于所述第二区域的下游侧的第一开口，
所述上游侧壁部的所述空气入口与所述保焰环的所述第一开口经由所述冷却环的外周侧且所述多个喷嘴的所述出口部的内周侧的空间而连通。
9.根据权利要求7所述的燃烧器，其中，
所述上游侧壁部具有向所述导向锥与所述冷却环之间的所述间隙开口的冷却空气取入口。
10.根据权利要求7所述的燃烧器，其中，
位于所述导向锥的所述下游端的所述保焰环包括位于所述第二区域的下游侧的第一开口，
所述冷却环包括位于所述保焰环的上游侧的凸缘部，
所述凸缘部具有与所述保焰环的所述第一开口对应的第二开口。
11.根据权利要求7所述的燃烧器，其中，
所述燃烧器具备用于在所述导向锥与所述冷却环之间形成所述间隙的至少一个间隔部。
12.根据权利要求11所述的燃烧器，其中，
所述冷却环包括位于所述保焰环的上游侧的凸缘部，
所述凸缘部具有与所述保焰环的所述第一开口对应的第二开口，
所述至少一个间隔部包括以朝向所述保焰环而向下游侧突出的方式设置于所述凸缘部的多个凸部，
所述多个凸部包括在所述周向上位于所述凸缘部的各个所述第二开口的两侧的一对凸部。
13.一种燃烧器，具备：
多个喷嘴，沿周向设置；及
保焰环，在所述多个喷嘴的出口部的内周侧沿所述周向延伸，
所述保焰环在所述保焰环的外周缘部具有分别设置于在所述周向上相邻的一对所述喷嘴之间的周向位置的多个缺口，
所述保焰环的各个所述缺口在所述周向上，与在相邻的一对所述喷嘴之间设置于所述出口部的隔壁的下游侧端部相比宽度宽，
所述保焰环的各个所述缺口的径向上的缺口深度在所述周向上的所述缺口的两端部比在所述周向上的所述缺口的中央部小。
14.根据权利要求13所述的燃烧器，其中，
所述缺口在所述隔壁的所述下游侧端部的周向位置处，所述缺口深度最大。
15.根据权利要求13所述的燃烧器，其中，
所述缺口设置于比所述保焰环的内周缘靠外周侧。
16.根据权利要求13所述的燃烧器，其中，
所述缺口的最大的缺口深度在所述保焰环的径向上为从所述外周缘至所述保焰环的内周缘的距离的2/3以下。
17.根据权利要求13所述的燃烧器，其中，
所述燃烧器还具备上游侧壁部，该上游侧壁部在所述保焰环的上游侧沿所述周向延伸，具有用于形成经由所述多个喷嘴的所述出口部的内周侧的环状空间朝向所述保焰环的空气流的多个空气入口，
所述上游侧壁部包括：
第一区域；及
第二区域，在所述保焰环的所述缺口的上游侧设置于相对于所述第一区域而沿所述周向偏离的位置，且所述空气入口的形成密度比所述第一区域高。
18.一种燃气涡轮，具备：
权利要求1～17中任一项所述的燃烧器；及
涡轮，构成为由来自所述燃烧器的燃烧气体驱动。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6956035B2 (ja) * 2018-03-20 2021-10-27 三菱重工業株式会社 燃焼器
WO2019194817A1 (en) * 2018-04-06 2019-10-10 General Electric Company Premixer for low emissions gas turbine combustor

Citations (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1042599A (zh) * 1987-11-05 1990-05-30 通用电气公司 气体冷却火焰稳定器组件
JPH05141657A (ja) * 1991-11-20 1993-06-08 Hitachi Ltd ガスタービン燃焼器
JPH08261466A (ja) * 1995-12-18 1996-10-11 Hitachi Ltd ガスタービン燃焼器
JP2002130676A (ja) * 2000-08-21 2002-05-09 Alstom Power Nv 予混合バーナの流体力学的な安定性を高めるための方法並びにこの方法を実施するための予混合バーナ
JP2003130351A (ja) * 2001-10-18 2003-05-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃焼器、ガスタービン及びジェットエンジン
CN1836134A (zh) * 2004-03-03 2006-09-20 三菱重工业株式会社 燃烧器
EP2058590A1 (de) * 2007-11-09 2009-05-13 ALSTOM Technology Ltd Verfahren zum Betrieb eines Brenners
CN101556043A (zh) * 2008-04-08 2009-10-14 通用电气公司 用于在燃气涡轮发动机内混合空气和燃气的燃烧管预混合器和方法
CN101776283A (zh) * 2009-01-13 2010-07-14 北京航空航天大学 带射流注入的火焰稳定装置
JP2012047408A (ja) * 2010-08-27 2012-03-08 Hitachi Ltd ガスタービン燃焼器
CN102538007A (zh) * 2010-12-06 2012-07-04 通用电气公司 空气分级扩散喷嘴
JP2012517575A (ja) * 2008-12-31 2012-08-02 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ 保炎器が冷却される旋回カップ
CN103277795A (zh) * 2013-05-27 2013-09-04 中国科学院广州能源研究所 可调节烟气自身再循环燃气燃烧器
JP2013190196A (ja) * 2012-02-14 2013-09-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン燃焼器
WO2014069289A1 (ja) * 2012-10-31 2014-05-08 三菱重工業株式会社 ガスタービン燃焼器及びガスタービン
CN204026741U (zh) * 2014-08-13 2014-12-17 三菱日立电力***株式会社 火焰保持构件及燃烧器
CN104334972A (zh) * 2012-06-07 2015-02-04 川崎重工业株式会社 燃料喷射装置
JP5674340B2 (ja) * 2010-05-21 2015-02-25 三菱日立パワーシステムズ株式会社 燃焼器用部材、燃焼器用部材の製造方法、及び燃焼器
CN104728865A (zh) * 2013-12-24 2015-06-24 阿尔斯通技术有限公司 运行燃气涡轮的燃烧器的方法和燃气涡轮的燃烧器
TW201540940A (zh) * 2013-11-29 2015-11-01 Mitsubishi Hitachi Power Sys 噴嘴、燃燒器、及燃氣渦輪機
DE102015113418A1 (de) * 2014-08-19 2016-02-25 General Electric Company Brennkammerkappenanordnung
CN106133446A (zh) * 2014-05-23 2016-11-16 三菱日立电力***株式会社 燃气涡轮燃烧器以及燃气涡轮
CN107076419A (zh) * 2014-09-25 2017-08-18 三菱日立电力***株式会社 燃烧器、燃气轮机

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6122916A (en) 1998-01-02 2000-09-26 Siemens Westinghouse Power Corporation Pilot cones for dry low-NOx combustors
JP2001153362A (ja) 1999-11-26 2001-06-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン燃焼器
JP2003028425A (ja) * 2001-07-17 2003-01-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 予混合燃焼器のパイロットバーナー、予混合燃焼器、およびガスタービン
JP3970139B2 (ja) 2002-09-10 2007-09-05 三菱重工業株式会社 燃焼器
JP4070758B2 (ja) * 2004-09-10 2008-04-02 三菱重工業株式会社 ガスタービン燃焼器
US20090139236A1 (en) * 2007-11-29 2009-06-04 General Electric Company Premixing device for enhanced flameholding and flash back resistance
JP5173393B2 (ja) * 2007-12-21 2013-04-03 三菱重工業株式会社 ガスタービン燃焼器
JP2011208926A (ja) * 2010-03-30 2011-10-20 Nagoya Univ ガスジェネレータの環状２段燃焼器
JP5984770B2 (ja) * 2013-09-27 2016-09-06 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ガスタービン燃焼器およびこれを備えたガスタービン機関
CN104266226B (zh) * 2014-07-25 2018-03-16 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 一种贫燃料多孔喷射燃烧***
KR101906080B1 (ko) 2014-10-06 2018-10-08 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 연소기 및 가스 터빈

Patent Citations (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1042599A (zh) * 1987-11-05 1990-05-30 通用电气公司 气体冷却火焰稳定器组件
JPH05141657A (ja) * 1991-11-20 1993-06-08 Hitachi Ltd ガスタービン燃焼器
JPH08261466A (ja) * 1995-12-18 1996-10-11 Hitachi Ltd ガスタービン燃焼器
JP2002130676A (ja) * 2000-08-21 2002-05-09 Alstom Power Nv 予混合バーナの流体力学的な安定性を高めるための方法並びにこの方法を実施するための予混合バーナ
JP2003130351A (ja) * 2001-10-18 2003-05-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃焼器、ガスタービン及びジェットエンジン
CN1836134A (zh) * 2004-03-03 2006-09-20 三菱重工业株式会社 燃烧器
EP2058590A1 (de) * 2007-11-09 2009-05-13 ALSTOM Technology Ltd Verfahren zum Betrieb eines Brenners
CN101556043A (zh) * 2008-04-08 2009-10-14 通用电气公司 用于在燃气涡轮发动机内混合空气和燃气的燃烧管预混合器和方法
JP2012517575A (ja) * 2008-12-31 2012-08-02 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ 保炎器が冷却される旋回カップ
CN101776283A (zh) * 2009-01-13 2010-07-14 北京航空航天大学 带射流注入的火焰稳定装置
JP5674340B2 (ja) * 2010-05-21 2015-02-25 三菱日立パワーシステムズ株式会社 燃焼器用部材、燃焼器用部材の製造方法、及び燃焼器
JP2012047408A (ja) * 2010-08-27 2012-03-08 Hitachi Ltd ガスタービン燃焼器
CN102538007A (zh) * 2010-12-06 2012-07-04 通用电气公司 空气分级扩散喷嘴
JP2013190196A (ja) * 2012-02-14 2013-09-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン燃焼器
CN104334972A (zh) * 2012-06-07 2015-02-04 川崎重工业株式会社 燃料喷射装置
WO2014069289A1 (ja) * 2012-10-31 2014-05-08 三菱重工業株式会社 ガスタービン燃焼器及びガスタービン
CN103277795A (zh) * 2013-05-27 2013-09-04 中国科学院广州能源研究所 可调节烟气自身再循环燃气燃烧器
TW201540940A (zh) * 2013-11-29 2015-11-01 Mitsubishi Hitachi Power Sys 噴嘴、燃燒器、及燃氣渦輪機
CN104728865A (zh) * 2013-12-24 2015-06-24 阿尔斯通技术有限公司 运行燃气涡轮的燃烧器的方法和燃气涡轮的燃烧器
CN106133446A (zh) * 2014-05-23 2016-11-16 三菱日立电力***株式会社 燃气涡轮燃烧器以及燃气涡轮
CN204026741U (zh) * 2014-08-13 2014-12-17 三菱日立电力***株式会社 火焰保持构件及燃烧器
DE102015113418A1 (de) * 2014-08-19 2016-02-25 General Electric Company Brennkammerkappenanordnung
CN107076419A (zh) * 2014-09-25 2017-08-18 三菱日立电力***株式会社 燃烧器、燃气轮机

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
不同燃烧条件对燃气火焰NOx生成量的影响;宋在乐、谢广录、范卫东、陆杰、章明川;《动力工程》;20071015;第27卷(第5期);第771-776页 *

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Publication number Publication date
KR102225831B1 (ko) 2021-03-11
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