专利名称：喷嘴及燃气涡轮燃烧器、燃气涡轮的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于进行扩散燃烧的喷嘴、具有该喷嘴的燃气涡轮燃烧器、及搭载有该燃气涡轮燃烧器的燃气涡轮。
背景技术：
通常的燃气涡轮由压缩机、燃烧器及涡轮构成。并且，从空气取入口取入的空气通过压缩机压缩而成为高温 高压的压缩空气，在燃烧器中，通过对于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)，通过该燃烧气体驱动涡轮，从而对与该涡轮连结的发电机进行驱动。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多个主燃烧嘴，在先导燃烧嘴中组入先导喷嘴，在主燃烧嘴中组入主喷嘴，且先导燃烧嘴及多个主燃烧嘴配置在燃气涡轮的内筒的内部。作为这样的燃气涡轮燃烧器，已有下述专利文献1、2记载的结构。该专利文献I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有具有与燃料通路连通的燃料喷射喷嘴的喷嘴尖75而构成先导喷嘴。另外，专利文献2记载的燃气涡轮燃烧器为，在燃料喷嘴上设有作为供燃料或空气、或者它们的混合气通过并同主预混合回路一起发挥功能的通路的扩散头。在先技术文献
专利文献专利文献I:日本特开2009-168397号公报专利文献2:日本特开2010-159757号公报发明的概要发明所要解决的课题在上述的现有的燃气涡轮燃烧器中，从主喷嘴喷射出的燃料和空气的混合气成为回旋流(新气体)，向先导喷嘴的前端部再循环，由此与从该先导喷嘴喷射出的空气流冲撞，并燃烧而形成火焰。在这种情况下，从先导喷嘴喷射出的空气流受其流量等的波动的影响而变动。当来自先导喷嘴的空气流减少时，混合气的循环流向先导喷嘴侧大量流入，导致温度上升，有可能使先导喷嘴的前端部发生损伤，另外，NOx的产生量也增加。另一方面，当来自先导喷嘴的空气量增加时，先导锥体内部的速度分布大幅变化，导致燃烧变得不稳定。
发明内容
本发明就是为了解决上述的课题而作出的，其目的在于，提供既能够对冷却空气量或速度分布进行控制来防止喷嘴的烧损，并且能够抑制NOx的产生量的喷嘴及燃气涡轮燃烧器、燃气润轮。用于解决课题的手段
为了实现上述的目的，本发明的喷嘴的特征在于，具备:喷嘴主体，其具有燃料通路；覆盖件，其隔开规定间隙地配置在该喷嘴主体的前端外周部的外侧，由此形成内侧空气通路且能够朝向所述喷嘴主体的前方喷射空气；燃料喷射喷嘴，其沿着周向隔开规定间隔地装配在该覆盖件的前端部并与所述燃料通路连通；回旋力赋予装置，其对通过所述内侧空气通路而喷射的空气赋予回旋力。因而，在回旋力赋予装置的作用下，通过内侧空气通路而从覆盖件朝向喷嘴主体的前方喷射的空气成为回旋流，因此，即便其空气流量等发生波动，轴向的空气流速分布也不会大幅变动，而能够使燃烧稳定化，另外，通过对喷嘴附近的温度上升进行抑制，由此能够防止喷嘴的前端部的损伤，并且能够使NOx的产生量减少，其结果是，能够实现稳定的燃
Jyti ο在本发明的喷嘴中，其特征在于，所述回旋力赋予装置具有在所述内侧空气通路的出口设置的引导部。因而，通过将回旋力赋予装置形成为在内侧空气通路的出口设置的引导部，由此能够容易地使从覆盖件朝向喷嘴主体的前方喷射的空气成为回旋流。在本发明的喷嘴中，其特征在于，所述燃料喷射喷嘴设置在能够向来自所述内侧空气通路的喷射空气的外侧喷射燃料的多个喷嘴尖上，所述引导部设置在所述多个喷嘴尖上。因而，通过在多个喷嘴尖设置引导部，能够实现结构的简化。在本发明的喷嘴中，其特征在于，所述引导部设置在所述覆盖件中的与所述多个喷嘴尖不处于周向的同列的位置上。因而，能够促进从覆盖件喷射的空气的回旋流与从喷嘴尖喷射的燃料的混合。在本发明的喷嘴中，其特征在于，设有套筒，该套筒隔开规定间隙地配置在所述覆盖件的外周部的外侧，由此形成外侧空气通路且能够朝向来自所述燃料通路的喷射燃料的外侧喷射空气。因而，通过内侧空气通路而喷射的空气和通过外侧空气通路而喷射的空气将喷射燃料夹入，由此能够促进两者的混合，并且能够将空燃比维持为最佳值。另外，本发明的燃气涡轮燃烧器具备:燃烧筒，其使高压空气与燃料在其内部燃烧而产生燃烧气体；先导燃烧嘴，其配置在该燃烧筒内的中央部；多个主燃烧嘴，其以包围所述燃烧筒内的所述先导燃烧嘴的方式配置，所述燃气涡轮燃烧器的特征在于，所述先导燃烧嘴具有:先导锥体；先导喷嘴，其配置在该先导锥体的内部；回旋叶片，其设置在该先导喷嘴的外周部，所述先导锥体具有:喷嘴主体，其具有燃料通路；覆盖件，其隔开规定间隙地配置在该喷嘴主体的前端外周部的外侧，由此形成内侧空气通路且能够朝向所述喷嘴主体的前方喷射空气；燃料喷射喷嘴，其沿着周向隔开规定间隔地装配在该覆盖件的前端部并与所述燃料通路连通；回旋力赋予装置，其对在所述内侧空气通路中流动的空气赋予回旋力。因而，在先导燃烧嘴中，在回旋力赋予装置的作用下，通过内侧空气通路而从覆盖件朝向喷嘴主体的前方喷射的空气成为回旋流，因此，即便其空气流量等发生波动，轴向的空气流速分布也不会大幅变动，而能够使燃烧稳定化，另外，通过对先导喷嘴附近的温度上升进行抑制，由此能够防止先导喷嘴的前端部的损伤，并且能够使NOx的产生量减少，其结果是，能够实现稳定的燃烧。另外，本发明的燃气涡轮为，利用燃烧器向由压缩机压缩后的压缩空气供给燃料并使其燃烧，将产生的燃烧气体向涡轮供给，由此获得旋转动力，所述燃气涡轮的特征在于，所述燃烧器具有:燃烧筒，其使高压空气与燃料在其内部燃烧而产生燃烧气体；先导燃烧嘴，其配置在该燃烧筒内的中央部；多个主燃烧嘴，其以包围所述燃烧筒内的所述先导燃烧嘴的方式配置，所述先导燃烧嘴具有:先导锥体；先导喷嘴，其配置在该先导锥体的内部；回旋叶片，其设置在该先导喷嘴的外周部，所述先导锥体具有:喷嘴主体，其具有燃料通路；覆盖件，其隔开规定间隙地配置在该喷嘴主体的前端外周部的外侧，由此形成内侧空气通路且能够朝向所述喷嘴主体的前方喷射空气；燃料喷射喷嘴，其沿着周向隔开规定间隔地装配在该覆盖件的前端部并与所述燃料通路连通；回旋力赋予装置，其对在所述内侧空气通路中流动的空气赋予回旋力。因而，在先导燃烧嘴 中，在回旋力赋予装置的作用下，通过内侧空气通路而从覆盖件朝向喷嘴主体的前方喷射的空气成为回旋流，因此，即便其空气流量等发生波动，轴向的空气流速分布也不会大幅变动，而能够使燃烧稳定化，另外，通过对先导喷嘴附近的温度上升进行抑制，由此能够防止先导喷嘴的前端部的损伤，并且能够使NOx的产生量减少，其结果是，能够实现稳定的燃烧，从而能够使涡轮效率提高。发明效果根据本发明的喷嘴、燃气涡轮燃烧器、燃气涡轮，由于设有对从喷嘴向喷射燃料的内侧喷射的空气赋予回旋力的回旋力赋予装置，故能够实现稳定的燃烧。
图1-1是表示本发明的实施例1所涉及的先导喷嘴的前端部的有喷嘴尖的位置处的剖视图。图1-2是表示实施例1的先导喷嘴中的引导面的作用的剖视图。图2是表示实施例1的先导喷嘴的前端部的无喷嘴尖位置处的剖视图。图3是表示实施例1的先导喷嘴的前端部的主视图。图4是实施例1的燃气涡轮的简要结构图。图5是表示实施例1的燃气涡轮燃烧器的简要结构图。图6是实施例1的燃气涡轮燃烧器中的主要部分剖视图。图7是表示本发明的实施例2所涉及的先导喷嘴的前端部的简要主视图。图8是表示本发明的实施例3所涉及的先导喷嘴的前端部的主视图。
具体实施例方式以下，参考附图，对本发明所涉及的喷嘴、燃气涡轮燃烧器、燃气涡轮的最佳的实施例进行详细地说明。需要说明的是，并不是通过本实施例对本发明加以限定，另外，在存在多个实施例的情况下，还包括组合各实施例而构成的结构。实施例1图1-1是表示本发明的实施例1所涉及的先导喷嘴的前端部的有喷嘴尖的位置处的剖视图，图1-2是表示实施例1的先导喷嘴中的引导面的作用的剖视图，图2是表示实施例I的先导喷嘴的前端部的无喷嘴尖位置处的剖视图，图3是表示实施例1的先导喷嘴的前端部的主视图，图4是表示实施例1的燃气涡轮的简要结构图，图5是表示实施例1的燃气涡轮燃烧器的简要结构图，图6是实施例1的燃气涡轮燃烧器中的主要部分剖视图。如图4所示，实施例1的燃气涡轮由压缩机11、燃烧器12及涡轮13构成。该燃气涡轮与未图示的发电机连结，从而能够发电。压缩机11具有取入空气的空气取入口 20，在压缩机机室21内配设有入口引导叶片(IGV:1nlet Guide Vane) 22，并且沿着前后方向(后述的转子32的轴向)交替地配设有多个静叶片23和动叶片24，在该静叶片23和动叶片24的外侧设有抽气室25。燃烧器12对于由压缩机11压缩后的压缩空气供给燃料，从而能够通过点火而进行燃烧。涡轮13在涡轮机室26内沿着前后方向(后述的转子32的轴向)交替地配设有多个静叶片27和动叶片28。在该涡轮机室26的下游侧经由排气机室29而配设有排气室30，排气室30具有与涡轮13连续的排气扩散 器31。另外，转子(旋转轴)32以贯通压缩机11、燃烧器12、涡轮13、排气室30的中心部的方式设置。转子32的压缩机11侧的端部由轴承部33支承为旋转自如，而排气室30侧的端部由轴承部34支承为旋转自如。并且，该转子32在压缩机11中，将装配有各动叶片24的盘层叠多个并固定，在涡轮13中，将装配有各动叶片28的盘层叠多个并固定，且在排气室30侧的端部连结有未图示的发电机的驱动轴。并且，该燃气涡轮中，压缩机11的压缩机机室21由支腿部35支承，涡轮13的涡轮机室26由支腿部36支承，排气室30由支腿部37支承。因而，从压缩机11的空气取入口 20取入的空气通过入口引导叶片22、多个静叶片
23、动叶片24而被压缩，从而成为高温.高压的压缩空气。在燃烧器12中，对于该压缩空气供给规定的燃料并使其燃烧。然后，由该燃烧器12生成的作为工作流体的高温 高压的燃烧气体通过构成涡轮13的多个静叶片27和动叶片28而驱动转子32旋转，并驱动与该转子32连结的发电机。另一方面，排气气体(燃烧气体)的能量通过排气室30的排气扩散器31转换为压力并在减速之后向大气放出。在上述的燃烧器12中，如图5所示，燃烧器外筒41在内部隔开规定间隔地支承有燃烧器内筒42,在该燃烧器内筒42的前端部连结有燃烧器尾筒43而构成燃烧器壳体。燃烧器内筒42配置有位于内部的中心的先导燃烧嘴44，并且在燃烧器内筒42的内周面上沿着周向以包围先导燃烧嘴44的方式配置有多个主燃烧嘴45。另外，尾筒43与旁通管46连结，在该旁通管46上设有旁通阀47。详细而言，如图6所示，燃烧器外筒41中，外筒盖部52紧贴于外筒主体51的基端部，且由多个紧固螺栓53紧固而构成，燃烧器内筒42的基端部嵌接于该外筒盖部52，且在外筒盖部52与燃烧器内筒42之间形成有空气通路54。并且，燃烧器内筒42配置有位于内部的中心的先导燃烧嘴44，且在该先导燃烧嘴44的周围配置有多个主燃烧嘴45。先导燃烧嘴44由支承于燃烧器内筒42的先导锥体55、配置在先导锥体55的内部的先导喷嘴56、及设置在先导喷嘴56的外周部的回旋叶片(旋流叶片)57构成。另外，主燃烧嘴45由嘴筒58、配置在嘴筒58的内部的主喷嘴59及设于主喷嘴59的外周部的回旋叶片(旋流叶片)60构成。另外，在外筒盖部52上嵌合有顶帽部61，且由多个紧固螺栓62紧固，在该顶帽部61上设有燃料口 63、64。并且，未图示的先导燃料管线与先导喷嘴56的燃料口 63连结，未图示的主燃烧管线与各主喷嘴59的燃料口 64连结。因而，当高温 高压的压缩空气的空气流向空气通路54流入时，该压缩空气流入到燃烧器内筒42内，在该燃烧器内筒42内，该压缩空气与从主燃烧嘴45喷射出的燃料混合，成为预混合气的回旋流而向燃烧器尾筒43内流入。另外，压缩空气与从先导燃烧嘴44喷射出的燃料混合，通过未图示的引燃火焰而被点火进行燃烧，成为燃烧气体并向燃烧器尾筒43内喷出。此时，燃烧气体的一部分在燃烧器尾筒43内伴随着火焰而向周围扩散地喷出，由此从各主燃烧嘴45向燃烧器尾筒43内流入的预混合气被点火而进行燃烧。即，在基于从先导燃烧嘴44喷射出的先导燃料的扩散火焰的作用下，能够进行用于进行来自主燃烧嘴45的稀薄预混合燃料的稳定燃烧的保焰。在此，关于实施例1的先导喷嘴56进行详细地说明。在该先导喷嘴56的前端部中，如图1-1、图1-2以及图3所示，喷嘴主体71呈中空圆筒形状，在内部形成有使燃料与压缩空气的混合气(先导燃料)朝向前端侧流动的燃料通路72，该燃料通路72的基端部侧与燃料口 63 (参考图6)连通，而前端部侧被闭塞。喷嘴主体71在外侧隔开规定间隙地配置有呈圆筒形状的套筒73，在喷嘴主体71与该套筒73的间隙中形成有空气通路74，从而能够使压缩后的空气(压缩空气)在该空气通路74中朝向前端侧流动。并且，该空气通路74在前端侧配置有覆盖件75，该覆盖件75呈圆筒形状，并且前端部侧朝向内侧折弯。S卩，喷嘴主体71具有:圆筒部71a ;从该圆筒部71a的前端部朝向其内侧以规定角度弯曲倾斜的圆锥部71b ;将该圆锥部71b的前端部闭塞的圆盘部71c。另外，覆盖件75具有:位于喷嘴主体71与套筒73之间的圆筒部75a ;从该圆筒部75a的前端部沿着喷嘴主体71的前端部71a而以规定角度向内侧弯曲倾斜的圆锥部75b。并且，喷嘴主体71和覆盖件75通过在它们之间沿着周向隔开规定间隔地夹装有多个内侧间隔件76，由此确保规定的间隙。另外，覆盖件75和套筒73通过在它们之间夹装有外侧间隔件77，由此确保规定的间隙。由此，形成在喷嘴主体7 1与套筒73之间的空气通路74通过覆盖件75而分支为内侧空气通路78和外侧空气通路79。另外，覆盖件75在圆锥部75b上沿着周向隔开规定间隔(均等间隔)地固定有多个喷嘴尖80。并且，以从喷嘴主体71的圆锥部71b贯通过各喷嘴尖80的方式贯通设有多个燃料喷射喷嘴81，且该各燃料喷射喷嘴81的基端部与燃料通路72连通。由此，在喷嘴主体71的前端外周部的外侧隔开规定间隙地配置覆盖件75，由此能够在两者之间形成内侧空气通路78，从而能够在喷嘴主体71的前方朝向喷嘴主体71的内侧喷射空气。另外，在覆盖件75的前端部上沿着周向隔开规定间隔地装配多个喷嘴尖80并装配与燃料通路72连通的燃料喷射喷嘴81，由此能够朝向来自内侧空气通路78的喷射空气的外侧喷射燃料。进而，在覆盖件75的外周部的外侧隔开规定间隙地配置套筒73，由此能够形成外侧空气通路79，从而能够朝向来自燃料通路72的喷射燃料的外侧喷射空气。另外，该先导喷嘴56设有对在内侧空气通路78中流动的空气赋予回旋力的回旋力赋予装置。在实施例1中，将该回旋力赋予装置形成为在内侧空气通路78的出口设置的引导部，并将该引导部形成为在多个喷嘴尖80设置的引导面82。S卩，喷嘴尖80沿着周向隔开均等间隔地在覆盖件75中的圆锥部75b固定多个，且设有位于覆盖件75的外周侧的燃料喷射喷嘴81。并且，该各喷嘴尖80从覆盖件75的圆锥部75b朝向喷嘴主体71的中心轴线C延伸，前端部位于内侧空气通路78的出口前方，在一端面侧形成有弯曲的引导面82。以下，关于实施例1的先导喷嘴56以及燃烧器12的作用进行说明。在先导喷嘴56中，如图1-1及图3所示，从燃料喷射喷嘴81喷射出的混合气(燃料)F通过未图示的引燃火焰被点火而进行燃烧，成为高温的燃烧气体FG并伴随着火焰向周围扩散地喷出。另一方面，在空气通路74中通过的空气由覆盖件75分割为在内侧空气通路78中通过的前端冷却空气Al和在外侧空气通路79中通过的外侧冷却空气A2。然后，前端冷却空气Al被向覆盖件75的内侧引导，因此，由圆锥部75b向内侧改变方向而行进，朝向喷嘴主体71的圆盘部71c的前方而向混合气F的内侧喷射。此时，如图1-2所示，从内侧空气通路78喷射出的前端冷却空气Al在设于各喷嘴尖80的各引导面82的作用下，成为以喷嘴主体71的中心轴线C为中心的回旋流。另外，外侧冷却空气A2被向覆盖件75的外侧引导，故从圆锥部75b的外侧朝向前方而向混合气F的外侧喷射。另一方面，在燃烧器12中，如图6所示，从主喷嘴59喷射出的燃料与压缩空气的预混合气在回旋叶片60的作用下而成为回旋流，因此，在燃烧器内筒42内从外周侧向中央部侧再循环，成为循环流而向先导喷嘴56的前端部侧流入。由此，从先导喷嘴56喷射出而成为了回旋流的前端冷却空气Al与从主喷嘴59喷射出而成为了循环流的预混合气在规定的位置处发生冲撞。在此，通过使两者适当地混合，由此成为向外侧流动的火焰，从而能够进行稳定的燃烧。在这种情况下，来自先导喷嘴56的前端冷却空气Al为回旋流，故轴向的空气流速分布不会大幅变动，而能够使燃烧稳定化。其结果是，通过对先导喷嘴56附近的温度上升进行抑制，由此能够防止先导喷嘴56的损伤，并且能够使NOx的产生量减少。如此在实施例1的先导喷嘴中设有:具有燃料通路72的喷嘴主体71 ;在喷嘴主体71的前端外周部的外侧隔开规定间隙地配置，由此形成内侧空气通路78且能够朝向喷嘴主体71的前方喷射空气的覆盖件75 ;沿着周向隔开规定间隔地装配在覆盖件75的前端部，具有与燃料通路72连通的燃料喷射喷嘴81且能够向来自内侧空气通路78的喷射空气的外侧喷射燃料的多个喷嘴尖80 ;对通过内侧空气通路78而喷射的空气赋予回旋力的回旋力赋予装置。因而，在回旋力赋予装置的作用下，通过内侧空气通路78而从覆盖件75朝向喷嘴主体71的前方喷射的空气成为回旋流，因此，轴向的空气流速分布不会大幅变动，而能够对先导锥体内部的冷却空气分布进行控制，故能够使燃烧稳定化。另外，通过抑制温度上升，能够防止先导喷嘴45的前端部的损伤，并且能够使NOx的产生量减少，其结果是，能够实现稳定的燃烧。另外，在实施例1的先导喷嘴中，作为回旋力赋予装置，在内侧空气通路78的出口设有引导面(引导部)82。因而，能够容易地使从覆盖件75朝向喷嘴主体71的前方喷射的空气成为回旋流。另外，在实施例1的先导喷嘴中，在多个喷嘴尖80上形成引导面82。因而，能够实现结构的简化、制造的容易化、低成本化。在这种情况下，通过形成在喷嘴尖80的引导面82而使内侧空气通路78的通路面积缩小，由此喷射空气的贯通力增加,故能够使空气流量稳定。另外，通过从先导喷嘴56导入空气，由此能够防止回火或喷嘴前端的烧损。另外，在实施例1的先导喷嘴中，在覆盖件75的外周部的外侧隔开规定间隙地配置套筒73而形成外侧空气通路79，从而能够朝向来自燃料通路72的喷射燃料的外侧喷射空气。因而，通过内侧空气通路78而喷射的空气和通过外侧空气通路79而喷射的空气将喷射燃料夹入，由此能够促进两者的混合，并且能够将空燃比维持为最佳值。另外，在实施例1的燃气涡轮燃烧器及燃气涡轮中具备:使高压空气与燃料在其内部燃烧而产生燃烧气体的燃烧器内筒42及燃烧器尾筒43 ;配置在该燃烧器内筒42及燃烧器尾筒43的中央部的先导燃烧嘴44 ;以包围先导燃烧嘴44的方式配置的多个主燃烧嘴45。因而，在先导燃烧嘴44中，通过内侧空气通路78而从覆盖件75朝向喷嘴主体71的前方喷射的空气成为回旋流，因此，即便其空气流量等发生波动，轴向的空气流速分布也不会大幅变动，而能够控制先导锥体内部的冷却空气分布，故能够使燃烧稳定化。另外，通过冷却空气的回旋流来抑制先导喷嘴附近的温度上升，由此能够防止先导喷嘴56的前端部的损伤，并且能够使NOx的产生量减少，其结果是，能够进行稳定的燃烧，从而能够提高涡轮效率。实施例2图7是表示本发明的实施例2所涉及的先导喷嘴的前端部的简要主视图。需要说明的是，本实施例的先导喷嘴的基本结构为与上述的实施例1大致同样的结构，采用图1及图2进行说明，并且对于具有与上述的实施例同样的功能的构件标以相同的符号而省略详细的说明。在实施例2中，如图1及图2、图7所示，在先导喷嘴56中，在覆盖件75的圆锥部75b上沿着周向隔开规定间隔(均等间隔)地固定有多个喷嘴尖90。并且，以从喷嘴主体71的圆锥部71b贯通各喷嘴尖90的方式贯通设有多个燃料喷射喷嘴91，该各燃料喷射喷嘴91的基端部与燃料通路72 连通。由此，在喷嘴主体71的前端外周部的外侧隔开规定间隙地配置覆盖件75，由此能够在两者之间形成内侧空气通路78，从而能够在喷嘴主体71的前方朝向喷嘴主体71的内侧喷射空气。另外，在覆盖件75的前端部上沿着周向隔开规定间隔地装配多个喷嘴尖90并装配与燃料通路72连通的燃料喷射喷嘴91，由此能够朝向来自内侧空气通路78的喷射空气的外侧喷射燃料。而且，在覆盖件75的外周部的外侧隔开规定间隙地配置套筒73，由此能够形成外侧空气通路79，从而能够朝向来自燃料通路72的喷射燃料的外侧喷射空气。另外，该先导喷嘴56设有对在内侧空气通路78中流动的空气赋予回旋力的回旋力赋予装置。在实施例2中，将该回旋力赋予装置形成为在内侧空气通路78的出口设置的引导部，并将该引导部形成为在多个喷嘴尖90设置的引导面92。S卩，喷嘴尖90沿着周向隔开均等间隔地在覆盖件75中的圆锥部75b固定多个，且设有位于覆盖件75的外周侧的燃料喷射喷嘴91。并且，该各喷嘴尖90的整体呈叶片形状，并从覆盖件75的圆锥部75b朝向喷嘴主体71的中心轴线C延伸，前端部位于内侧空气通路78的出口前方，在一端面侧形成有弯曲的引导面92。因而，先导喷嘴56使从燃料喷射喷嘴91喷射出的混合气燃烧而成为高温的燃烧气体FG并伴随着火焰向周围扩散地喷出。另一方面，在空气通路74中通过的空气由覆盖件75分割为在内侧空气通路78中通过的前端冷却空气Al和在外侧空气通路79中通过的外侧冷却空气A2。然后，内侧的前端冷却空气Al在设于各喷嘴尖90的各引导面92的作用下，成为以喷嘴主体71的中心轴线C为中心的回旋流。并且，从主喷嘴59喷射出的燃料与压缩空气的预混合气向中央部侧再循环，成为循环流而向先导喷嘴56的前端部侧流入。由此，从先导喷嘴56喷射出而成为了回旋流的前端冷却空气Al与从主喷嘴59喷射出而成为了循环流的预混合在规定的位置处发生冲撞。在此，通过使两者适当地混合，由此成为向外侧流动的火焰，从而能够进行稳定的燃烧。S卩，来自先导喷嘴56的前端冷却空气Al为回旋流，故轴向的空气流速分布不会大幅变动，而能够控制先导锥体内部的冷却空气分布，故能够使燃烧稳定化。另外，通过冷却空气的回旋流来抑制先导喷嘴附近的温度上升，因此，能够防止先导喷嘴56的损伤，并且能够使NOx的产生量减少。如此在实施例2的先导喷嘴中，设有对通过内侧空气通路78而喷射的空气赋予回旋力的回旋力赋予装置，作为回旋力赋予装置，在多个喷嘴尖90上形成引导面92。因而，通过内侧空气通路78而从覆盖件75朝向喷嘴主体71的前方喷射的空气在喷嘴尖90的引导面92的作用下成为回旋流，因此，能够抑制先导喷嘴附近的温度上升来防止先导喷嘴56的前端部的损伤，并且能够使NOx的产生量减少，其结果是，能够实现稳定的燃烧。实施例3图8是表示本发明的实施例3所涉及的先导喷嘴的前端部的主视图。需要说明的是，本实施例的先导喷嘴的基本结构为与上述的实施例1大致同样的结构，采用图1及图2进行说明，并且对于具有与上述的实施例同样的功能的构件标以相同的符号而省略详细的说明。在实施例3中，如图1及图2、图8所示，在先导喷嘴56中，在覆盖件75的圆锥部75b上沿着周向隔开规定间隔(均等间隔)地 固定有多个喷嘴尖95。并且，以从喷嘴主体71的圆锥部71b贯通过各喷嘴尖95的方式贯通设有多个燃料喷射喷嘴96，该各燃料喷射喷嘴96的基端部与燃料通路72连通。由此，在喷嘴主体71的前端外周部的外侧隔开规定间隙地配置覆盖件75，由此能够在两者之间形成内侧空气通路78，从而能够在喷嘴主体71的前方朝向喷嘴主体71的内侧喷射空气。另外，在覆盖件75的前端部上沿着周向隔开规定间隔地装配多个喷嘴尖95并且装配与燃料通路72连通的燃料喷射喷嘴96，由此能够朝向来自内侧空气通路78的喷射空气的外侧喷射燃料。而且，在覆盖件75的外周部的外侧隔开规定间隙地配置套筒73，由此能够形成外侧空气通路79，从而能够朝向来自燃料通路72的喷射燃料的外侧喷射空气。另外，该先导喷嘴56设有对在内侧空气通路78中流动的空气赋予回旋力的回旋力赋予装置。在实施例3中，将该回旋力赋予装置形成为在内侧空气通路78的出口设置的引导部，并将该引导部设为多个回旋叶片97，该多个回旋叶片97设置在覆盖件75中的与多个喷嘴尖95在径向上不处于周向的同列的位置处。S卩，喷嘴尖95沿着周向隔开均等间隔地在覆盖件75中的圆锥部75b固定多个，且设有位于覆盖件75的外周侧的燃料喷射喷嘴96。并且，回旋叶片97的整体呈叶片形状，并从覆盖件75的圆锥部75b朝向喷嘴主体71的中心轴线C并且向相对于放射方向倾斜规定角度的方向突出。
因而，先导喷嘴56使从燃料喷射喷嘴95喷射出的混合气F燃烧而成为高温的燃烧气体FG并伴随着火焰向周围扩散地喷出。另一方面，在空气通路74中通过的空气由覆盖件75分割为在内侧空气通路78中通过的前端冷却空气Al和在外侧空气通路79中通过的外侧冷却空气。然后，内侧的前端冷却空气Al在各回旋叶片97的作用下，成为以喷嘴主体71的中心轴线C为中心的回旋流。并且，从主喷嘴59喷射出的燃料与压缩空气的预混合气向中央部侧再循环，成为循环流而向先导喷嘴56的前端部侧流入。由此，从先导喷嘴56喷射出而成为了回旋流的前端冷却空气Al与从主喷嘴59喷射出而成为了循环流的预混合气在规定的位置处发生冲撞。在此，通过使两者适当地混合，由此成为向外侧流动的火焰，从而能够进行稳定的燃烧。S卩，来自先导喷嘴56的前端冷却空气Al为回旋流，故轴向的空气流速分布不会大幅变动，而能够控制先导锥体内部的冷却空气分布，故能够使燃烧稳定化。另外，通过抑制先导喷嘴56附近的温度上升，因此，能够防止先导喷嘴56的损伤，并且能够使NOx的产生量减少。如此在实施例3的先导喷嘴中，设有对通过内侧空气通路78而喷射的空气赋予回旋力的回旋力赋予装置，作为回旋力赋予装置，在覆盖件75中的与多个喷嘴尖95不处于周向的同列的位置处设有多个回旋叶片97。因而，通过内侧空气通路78而从覆盖件75朝向喷嘴主体71的前方喷射的空气在各回旋叶片97的作用下成为回旋流，因此，即便其空气流量等发生波动，轴向的空气流速分布也不会大幅变动，而能够控制先导锥体内部的冷却空气分布，故能够使燃烧稳定化。另夕卜，通过抑制温度上升而能够防止先导喷嘴56的前端部的损伤，并且能够使NOx的产生量减少，其结果是，能够进行稳定的燃烧。另外，喷嘴尖95与回旋叶片97在径向上不对置，故能够促进从覆盖件75喷射的空气的回旋流和从喷嘴尖95喷射的燃料的混合。需要说明的是，在该实施例3中，作为回旋力赋予装置，在覆盖件75中的与多个喷嘴尖95不处于周向的同列的位置处设有多个回旋叶片97，但所设置的位置并不局限于此，如果与喷嘴尖95干涉等而不会给喷射燃料带来恶劣影响，也可以在覆盖件75中的与多个喷嘴尖95在径向上对置的位置处设有多个回旋叶片97。另外，在上述的各实施例中，将回旋力赋予装置形成为在内侧空气通路78的出口设置的设于喷嘴尖80、90的引导面82、92或回旋叶片97，但其装配位置并不局限于内侧空气通路78的出口，也可以在内侧空气通路78的内部设置引导部等。另外，喷嘴尖80、90、引导面82、92、回旋叶片97的形状也并不局限于各实施例，只要能够对通过内侧空气通路78而喷射的空气赋予回旋力，则可以为任意的形状。另外，在上述的各实施例中，将燃料喷射喷嘴81、91、96设于喷嘴尖80、90、95，且在该喷嘴尖80、90、95设置引导面82、92，但并不局限于该结构。例如，也可以在喷嘴主体71设置燃料喷射喷嘴和引导面。符号说明11压缩机12燃烧器13 涡轮41燃烧器外筒
42燃烧器内筒(燃烧筒)43燃烧器尾筒44先导燃烧嘴45主燃烧嘴55先导锥体56先导喷嘴(喷嘴)57回旋叶片71 喷嘴主体72燃料通路73 套筒75覆盖件78内侧空气通路79外侧空气通路80、90、95 喷嘴尖81、91、96燃料喷射喷嘴82,92引导面(回旋力赋予装置、引导部)97回旋叶片(回旋力赋予装置、引导部)
权利要求
1.一种喷嘴，其特征在于，具备: 喷嘴主体，其具有燃料通路； 覆盖件，其隔开规定间隙地配置在该喷嘴主体的前端外周部的外侧，由此形成内侧空气通路且能够朝向所述喷嘴主体的前方喷射空气； 燃料喷射喷嘴，其沿着周向隔开规定间隔地装配于该覆盖件的前端部并与所述燃料通路连通； 回旋力赋予装置，其对通过所述内侧空气通路而喷射的空气赋予回旋力。
2.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于， 所述回旋力赋予装置具有在所述内侧空气通路的出口设置的引导部。
3.如权利要求2所述的喷嘴，其特征在于， 所述燃料喷射喷嘴设置在能够向来自所述内侧空气通路的喷射空气的外侧喷射燃料的多个喷嘴尖上，所述引导部设置在所述多个喷嘴尖上。
4.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于， 所述引导部设置在所述覆盖件中的与所述多个喷嘴尖不处于周向的同列的位置上。
5.如权利要求1 4中任一项所述的喷嘴，其特征在于， 设有套筒，该套筒隔开规定间隙地配置在所述覆盖件的外周部的外侧，由此形成外侧空气通路且能够朝向来 自所述燃料通路的喷射燃料的外侧喷射空气。
6.一种燃气润轮燃烧器，其具备: 燃烧筒，其使高压空气与燃料在其内部燃烧而产生燃烧气体； 先导燃烧嘴，其配置在该燃烧筒内的中央部； 多个主燃烧嘴，其以包围所述燃烧筒内的所述先导燃烧嘴的方式配置， 所述燃气涡轮燃烧器的特征在于， 所述先导燃烧嘴具有: 先导锥体； 先导喷嘴，其配置在该先导锥体的内部； 回旋叶片，其设置在该先导喷嘴的外周部， 所述先导锥体具有: 喷嘴主体，其具有燃料通路； 覆盖件，其隔开规定间隙地配置在该喷嘴主体的前端外周部的外侧，由此形成内侧空气通路且能够朝向所述喷嘴主体的前方喷射空气； 燃料喷射喷嘴，其沿着周向隔开规定间隔地装配在该覆盖件的前端部并与所述燃料通路连通； 回旋力赋予装置，其对在所述内侧空气通路中流动的空气赋予回旋力。
7.一种燃气涡轮，利用燃烧器向由压缩机压缩后的压缩空气供给燃料并使其燃烧，将产生的燃烧气体向涡轮供给，由此获得旋转动力， 所述燃气涡轮的特征在于， 所述燃烧器具有: 燃烧筒，其使高压空气与燃料在其内部燃烧而产生燃烧气体； 先导燃烧嘴，其配置在该燃烧筒内的中央部；多个主燃烧嘴，其以包围所述燃烧筒内的所述先导燃烧嘴的方式配置， 所述先导燃烧嘴具有: 先导锥体； 先导喷嘴，其配置在该先导锥体的内部； 回旋叶片，其设置在该先导喷嘴的外周部， 所述先导锥体具有: 喷嘴主体，其具有燃料通路； 覆盖件，其隔开 规定间隙地配置在该喷嘴主体的前端外周部的外侧，由此形成内侧空气通路且能够朝向所述喷嘴主体的前方喷射空气； 燃料喷射喷嘴，其沿着周向隔开规定间隔地装配在该覆盖件的前端部并与所述燃料通路连通； 回旋力赋予装置，其对在所述内侧空气通路中流动的空气赋予回旋力。
全文摘要
在先导喷嘴及燃气涡轮燃烧器、燃气涡轮中，设有具有燃料通路(72)的喷嘴主体(71)；通过隔开规定间隙地配置于喷嘴主体(71)的前端外周部的外侧而形成内侧空气通路(78)且能够朝向喷嘴主体(71)的前方喷射空气的覆盖件(75)；沿着周向隔开规定间隔地装配于覆盖件(75)的前端部，具有与燃料通路(72)连通的燃料喷射喷嘴(81)且能够向来自内侧空气通路(78)的喷射空气的外侧喷射燃料的多个喷嘴尖(80)；对通过内侧空气通路(78)而喷射的空气赋予回旋力的回旋力赋予装置，由此能够对先导锥体内部的冷却空气量或速度分布进行控制，从而能够实现稳定的燃烧。
文档编号F02C7/232GK103210257SQ201280003460
公开日2013年7月17日 申请日期2012年3月30日 优先权日2011年3月30日
发明者梶村周平, 齐藤圭司郎, 泷口智志, 中尾光宏, 西田幸一, 赤松真儿, 中村聪介, 三谷真规 申请人:三菱重工业株式会社