尾筒、燃烧器、燃气轮机及燃气轮机设备的制作方法

1.本发明涉及一种具有在内周侧燃烧燃料的筒的尾筒、具备该尾筒的燃烧器、燃气轮机、燃气轮机设备。
2.本技术主张基于2019年5月24日于日本技术的日本技术专利2019
‑
097550号的优先权，并将其内容援用于此。


背景技术：

3.燃气轮机具备：压缩机，压缩空气而生成压缩空气；燃烧器，使燃料在压缩空气中燃烧；涡轮，利用通过燃烧燃料生成的燃烧气体驱动；及中间壳体。压缩机具有压缩机转子和覆盖该压缩机转子的压缩机壳体。燃烧器具有在内周侧燃烧燃料的尾筒(或燃烧筒)和向尾筒内喷射燃料的烧嘴。涡轮具有涡轮转子和覆盖该涡轮转子的涡轮壳体。压缩机壳体与涡轮壳体经由中间壳体连接。从压缩机排出的压缩空气流入中间壳体内。燃烧器设置于该中间壳体上。
4.在以下专利文献1中公开了燃烧器的尾筒。该尾筒具有：筒，在内周侧燃烧燃料；声音衰减器，在筒的外周侧形成声学空间；及冷却空气套管，在筒的外周侧形成冷却空气空间。声音衰减器设置于筒的上游侧的部分。并且，冷却空气套管设置于筒的下游侧的部分。中间壳体内的大部分压缩空气流入燃烧器中。并且，中间壳体内的一部分压缩空气被排出到中间壳体外。所排出的压缩空气由增压压缩机升压后，作为强制冷却空气流入冷却空气空间。在筒的外周面与内周面之间形成有冷却空气流路a和冷却空气流路b。在形成筒的板中，在设置有声音衰减器的部分形成有从筒的外周面贯穿到内周面的声孔。
5.冷却空气流路a具有：入口，在筒的外周面中设置有冷却空气套管的部分开口；及出口，在筒的外周面中未设置有声音衰减器及冷却空气套管的部分开口。冷却空气空间内的强制冷却空气流入冷却空气流路a。该强制冷却空气在通过冷却空气流路a的过程中与暴露在燃烧气体中的筒换热以冷却筒。该强制冷却空气在与筒进行换热后，从冷却空气流路a的出口向中间壳体内流出。
6.冷却空气流路b具有：入口，在筒的外周面中未设置有声音衰减器及冷却空气套管的部分开口；及出口，在筒的外周面中设置有声音衰减器的部分开口。存在于筒的外周侧的空间即中间壳体内的压缩空气流入冷却空气流路b。该压缩空气在通过冷却空气流路b的过程中与暴露在燃烧气体中的筒换热以冷却筒。该压缩空气流入声学空间内后，从声孔向筒的内周侧的空间流出。为了避免在筒的内周侧的空间生成的高温的燃烧气体经由声孔流入声学空间内，使压缩空气从该声学空间内经由声孔向筒的内周侧的空间流出。
7.以往技术文献
8.专利文献
9.专利文献1：日本特开2012
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077660号公报


技术实现要素：

10.发明要解决的技术课题
11.从抑制nox的产生量的观点出发，从声学空间内向筒的内周侧的空间流出的空气的质量流量优选较少。并且，从声学空间内向筒的内周侧的空间流出的空气降低在筒的内周侧的空间生成的燃烧气体的温度，使燃气轮机的效率下降，因此优选该空气的质量流量较少。
12.因此，本发明的目的在于，提供一种能够使空气从声学空间内向筒的内周侧的空间流出，并且抑制该空气的质量流量的技术。
13.用于解决技术课题的手段
14.用于实现上述目的的发明所涉及的一方式的尾筒具备：筒，绕轴线呈筒状，在内周侧燃烧燃料；声音衰减器，具有形成所述筒的板的一部分和与所述板的一部分一起在所述筒的外周侧形成声学空间的隔声罩；及冷却空气套管，与形成所述筒的所述板中除了形成所述声音衰减器的部分以外的另一部分一起，形成与所述筒的外周侧的空间即外侧空间隔离的冷却空气空间。
15.所述筒具有：入口开口，形成于所述轴线延伸的轴线方向上的一侧即上游侧的端部；出口开口，形成于所述轴线方向上的另一侧即下游侧的端部；外周面，朝向所述外周侧；内周面，朝向所述内周侧；第一空气流路，形成于所述外周面与所述内周面之间；及声孔，从所述声学空间贯穿到所述筒的内周侧的空间即燃烧空间。所述第一空气流路具有：入口，面向所述冷却空气空间，将所述冷却空气空间内的空气引导至所述第一空气流路内；及出口，面向所述声学空间，将通过所述第一空气流路内的空气引导至所述声学空间内。
16.在本方式中，冷却空气空间内的空气流入第一空气流路，并在该第一空气流路内流动。空气在流过第一空气流路的过程中，通过与暴露在燃烧气体中的筒的换热而被加热，另一方面冷却筒。通过第一空气流路内的空气从第一空气流路的出口流入声学空间内。流入到声学空间内的空气从声孔向燃烧空间流出。因此，燃烧空间内的燃烧气体不流入声学空间内。
17.为了可靠地避免燃烧空间内的燃烧气体流入声学空间内，需要声学空间内的压力ps比燃烧空间内的压力pc高，两者压差δp(＝ps
‑
pc＞0)为恒定值以上。
18.如以下式所示，压差δp与流体的密度ρ成正比，且与流体的流速v的平方成正比。
19.δp
∝
ρ
·
v220.由上述式可知，在将压差δp设为恒定值以上的情况下，与增大流体的密度ρ相比，增大流体的流速v更有效。并且，通过减小流体的密度ρ并且增加流体的体积而增大流体的流速v，能够抑制从声学空间向燃烧空间流出的流体的质量流量。作为减小流体的密度ρ并且增加流体的体积的方法，有增加对流体的加热量而使流体膨胀的方法。
21.在此，为了容易理解以下说明，对本方式的比较例进行说明。比较例的筒不具有本方式的第一空气流路，而具有第二空气流路。该第二空气流路形成于筒的外周面与内周面之间。该第二空气流路具有：入口，面向外侧空间，将外侧空间内的空气引导至第二空气流路内；及出口，面向声学空间，将通过第二空气流路内的空气引导至声学空间内。外侧空间内的空气从第二空气流路的入口流入第二空气流路内，并在该第二空气流路内流动。空气在流过第二空气流路的过程中，通过与暴露在燃烧气体中的筒的换热而被加热，另一方面
冷却筒。通过第二空气流路内的空气从第二空气流路的出口流入声学空间内。流入到声学空间内的空气从声孔向燃烧空间流出。
22.在比较例中，作为在外侧空间内的空气的压力及温度恒定的情况下，增加对流过第二空气流路的空气的加热量的方法，例如有延长第二空气流路的流路长度的方法。在该方法中，产生如下不良情况。
23.(1)在第二空气流路中的压力损失变大，存在外侧空间内的空气未到达声学空间，或者不从声孔向燃烧空间流出的可能性。
24.(2)在空气到达声学空间之前，该空气的温度变得极高，存在冷却筒的能力消失的可能性。
25.并且，作为其他方法，也有在筒中容易被燃烧气体加热的区域形成第二空气流路的方法。在该方法中也产生上述(2)的不良情况。
26.在本方式中，与外侧空间隔离的冷却空气空间内的空气流过第一空气流路。因此，在本方式中，能够使与外侧空间内的空气不同的压力及温度的空气流过第一空气流路。因此，在本方式中，作为通过向冷却空气空间供给比外侧空间内的空气高压且低温的空气来增加对空气的加热量的方法，即使采用延长第一空气流路的流路长度的方法和/或在筒中容易被燃烧气体加热的区域形成第一空气流路的方法，也不会产生上述(1)、(2)的不良情况。
27.因此，在本方式中，将声学空间内的压力ps与燃烧空间sc内的压力pc的压差δp(＝ps
‑
pc)设为恒定值以上，能够使空气从声学空间内向筒的内周侧的燃烧空间流出，并且抑制该空气的质量流量。
28.在此，在所述一方式的尾筒中，也可以如下：所述冷却空气套管位于比所述隔声罩更靠所述下游侧的位置。
29.在燃烧空间中，通过燃烧燃料形成的火焰的前端部的下游侧的温度比火焰的前端部的上游侧的温度高。因此，在筒中下游侧的区域是比上游侧的区域更容易被燃烧气体加热的区域。因此，在本方式中，通过在筒中在容易被加热的下游侧的区域形成有第一空气流路，能够增加流过该第一空气流路的空气的加热量。
30.在所述冷却空气套管位于比所述隔声罩更靠下游侧的位置的所述方式的尾筒中，也可以具有安装凸缘，其作为所述筒的所述下游侧的端部，从所述筒的所述外周面向所述外周侧延伸。此时，所述冷却空气套管与所述安装凸缘接触。
31.并且，在以上任一个所述方式的尾筒中，也可以如下：所述筒具有形成于所述外周面与所述内周面之间的第二空气流路。此时，所述第二空气流路具有：入口，面向所述外侧空间，将所述外侧空间内的空气引导至所述第二空气流路内；及出口，面向所述声学空间，将通过所述第二空气流路内的空气引导至所述声学空间内。
32.在本方式中，能够通过流过第二空气流路的空气冷却在筒中无法用流过第一空气流路的空气冷却的部分。
33.并且，在以上任一个所述方式的尾筒中，也可以具有多个所述隔声罩。此时，所述第一空气流路的出口面向由所述多个隔声罩中的至少一个隔声罩形成的所述声学空间。
34.在具有多个所述隔声罩的所述方式的尾筒中，也可以如下：所述筒具有形成于所述外周面与所述内周面之间的第二空气流路。此时，所述第二空气流路具有：入口，面向所
述外侧空间，将所述外侧空间内的空气引导至所述第二空气流路内；及出口，面向由所述多个隔声罩中的至少一个隔声罩形成的所述声学空间，将通过所述第二空气流路内的空气引导至所述声学空间内。
35.在本方式中，能够通过流过第二空气流路的空气冷却在筒中无法用流过第一空气流路的空气冷却的部分。
36.在具有多个所述隔声罩和所述第二空气流路的所述方式的尾筒中，也可以如下：对于所述多个隔声罩中的每一个，所述筒具有与由各隔声罩形成的所述声学空间连通的所述第一空气流路和所述第二空气流路。
37.在具有所述第二空气流路的以上任一个所述方式的尾筒中，所述第二空气流路的所述入口也可以位于比所述隔声罩更靠所述上游侧的位置。
38.在本方式中，能够通过流过第二空气流路的空气冷却在筒中比隔声罩更靠上游侧的部分。
39.在以上任一个所述方式的尾筒中，也可以如下：所述筒具有形成于所述外周面与所述内周面之间的第三空气流路。此时，所述第三空气流路具有：入口，面向所述冷却空气空间，将所述冷却空气空间内的空气引导至所述第三空气流路内；及出口，面向所述外侧空间，将通过所述第三空气流路内的空气引导至所述外侧空间。
40.在本方式中，能够通过流过第三空气流路的空气冷却在筒中无法用流过第一空气流路的空气冷却的部分。
41.在具有所述第二空气流路的所述方式的尾筒中，也可以如下：将通过所述第一空气流路内的空气引导至所述声学空间内的出口的开口面积比将通过所述第二空气流路内的空气引导至所述声学空间内的出口的开口面积大。
42.在本方式中，在通过第一空气流路内的空气流入声学空间时，能够使其流速下降，因此能够抑制声学空间内的静压下降，抑制燃烧气体向声学空间内流入。
43.用于实现上述目的的发明所涉及的一方式的燃烧器具备以上任一个所述方式的尾筒和向所述燃烧空间喷射燃料及空气的烧嘴。
44.用于实现上述目的的发明所涉及的一方式的燃气轮机具备所述燃烧器、压缩机、涡轮及中间壳体。
45.所述压缩机具有以转子轴线为中心旋转的压缩机转子和覆盖所述压缩机转子的压缩机壳体。所述涡轮具有以所述转子轴线为中心与所述压缩机转子一体旋转的涡轮转子和覆盖所述涡轮转子的涡轮壳体。所述中间壳体在所述转子轴线延伸的转子轴线方向上配置于所述压缩机壳体与所述涡轮壳体之间，连接所述压缩机壳体和所述涡轮壳体，并且从所述压缩机排出的压缩空气流入。所述燃烧器设置于所述中间壳体上。
46.用于实现上述目的的发明所涉及的一方式的燃气轮机设备具备：所述方式的燃气轮机；冷却空气管路，将所述中间壳体内的所述压缩空气引导至所述中间壳体外之后，引导至所述冷却空气套管内；冷却器，设置于所述冷却空气管路中，且冷却通过所述冷却空气管路内的所述压缩空气；及增压压缩机，设置于所述冷却空气管路中，且对由所述冷却器冷却后的所述压缩空气进行升压。
47.发明效果
48.根据本发明的一方式，能够使空气从声音衰减器的声学空间内向筒的内周侧的空
间流出，并且抑制该空气的质量流量。
附图说明
49.图1是表示本发明所涉及的第一实施方式的燃气轮机设备的结构的概念图。
50.图2是本发明所涉及的第一实施方式的燃气轮机设备的主要部分剖视图。
51.图3是本发明所涉及的第一实施方式的尾筒的主要部分剖视图。
52.图4是图3中的iv向视图。
53.图5是图3中的v
‑
v线剖视图。
54.图6是本发明所涉及的第二实施方式的尾筒的主要部分剖视图。
55.图7是图6中的vii向视图。
56.图8是本发明所涉及的第三实施方式的尾筒的主要部分剖视图。
57.图9是图8中的ix向视图。
58.图10是本发明所涉及的第四实施方式的尾筒的主要部分剖视图。
59.图11是图10中的xi向视图。
60.图12是本发明所涉及的第五实施方式的对应于图6的剖视图。
61.图13是本发明所涉及的第五实施方式的对应于图7的向视图。
62.图14是本发明所涉及的第五实施方式的变形例中的对应于图13的向视图。
具体实施方式
63.以下，参考附图，对本发明所涉及的燃气轮机设备的各种实施方式及其变形例进行详细说明。
64.(第一实施方式)
65.以下，参考图1～图5，对本发明所涉及的燃气轮机设备的第一实施方式进行说明。
66.如图1所示，本实施方式的燃气轮机设备具备燃气轮机10和用于冷却该燃气轮机10的构成组件的一部分的冷却装置70。
67.燃气轮机10具备：压缩机20，压缩空气a；多个燃烧器40，使燃料在由压缩机20压缩的空气中燃烧而生成燃烧气体g；及涡轮30，利用燃烧气体g驱动。
68.压缩机20具有以转子轴线lr为中心旋转的压缩机转子21、可旋转地覆盖压缩机转子21的压缩机壳体25及多个固定叶片列26。另外，以下，将转子轴线lr延伸的方向设为转子轴线方向da，将该转子轴线方向da的一侧设为轴线上游侧dau，将另一侧设为轴线下游侧dad。并且，将以该转子轴线lr为中心的周向简称为周向dc，将与转子轴线lr垂直的方向称为径向dr。而且，将在径向dr上接近转子轴线lr的一侧设为径向内侧dri，将其相反侧设为径向外侧dro。
69.压缩机转子21具有沿着转子轴线lr在转子轴线方向da上延伸的转子轴22和安装于该转子轴22上的多个转动叶片列23。多个转动叶片列23沿转子轴线方向da排列。各转动叶片列23均由沿周向dc排列的多个转动叶片构成。在多个转动叶片列23各自的轴线下游侧dad配置有多个固定叶片列26中的任一个固定叶片列26。各固定叶片列26设置于压缩机壳体25的内侧。各固定叶片列26均由沿周向dc排列的多个固定叶片构成。在转子轴22的径向外侧dro与压缩机壳体25的径向内侧dri之间，且在转子轴线方向da上配置有固定叶片及转
动叶片的区域的环状空间形成空气流动并且被压缩的空气压缩流路。
70.涡轮30配置于压缩机20的轴线下游侧dad。该涡轮30具有以转子轴线lr为中心旋转的涡轮转子31、可旋转地覆盖涡轮转子31的涡轮壳体35及多个固定叶片列36。涡轮转子31具有沿着转子轴线lr在转子轴线方向da上延伸的转子轴32和安装于该转子轴32上的多个转动叶片列33。多个转动叶片列33沿转子轴线方向da排列。各转动叶片列33均由沿周向dc排列的多个转动叶片构成。在多个转动叶片列33各自的轴线上游侧dau配置有多个固定叶片列36中的任一个固定叶片列36。各固定叶片列36设置于涡轮壳体35的内侧。各固定叶片列36均由沿周向dc排列的多个固定叶片构成。在转子轴32的径向外侧dro与涡轮壳体35的径向内侧dri之间，且在转子轴线方向da上配置有固定叶片及转动叶片的区域的环状空间形成来自燃烧器40的燃烧气体g流动的燃烧气体流路。
71.压缩机转子21与涡轮转子31位于相同转子轴线lr上，且相互连接而形成燃气轮机转子11。在该燃气轮机转子11上例如连接有发电机gen的转子。燃气轮机10还具备以转子轴线lr为中心的筒状的中间壳体16。中间壳体16在转子轴线方向da上配置于压缩机壳体25与涡轮壳体35之间。压缩机壳体25与涡轮壳体35经由该中间壳体16连接。压缩机壳体25、中间壳体16及涡轮壳体35相互连接而形成燃气轮机壳体15。来自压缩机20的压缩空气acom流入中间壳体16内。多个燃烧器40设置于该中间壳体16上。
72.冷却装置70具有冷却空气管路71、冷却器75及增压压缩机76。冷却空气管路71将中间壳体16内的压缩空气acom从该中间壳体16内排出，并将该压缩空气acom引导至燃烧器40。冷却空气管路71具有排气管路72、冷却空气主管路73及多个冷却空气分支管路74。排气管路72与中间壳体16连接，将中间壳体16内的压缩空气acom引导至增压压缩机76。冷却空气主管路73与增压压缩机76的排出口连接。在该冷却空气主管路73中，流过由增压压缩机76升压后的空气即强制冷却空气acl。冷却空气分支管路74是从冷却空气主管路73针对多个燃烧器40的每一个分支的管路。多个冷却空气分支管路74分别向任一个燃烧器40引导强制冷却空气acl。冷却器75及增压压缩机76设置于冷却空气管路71中的排气管路72中。冷却器75冷却流过排气管路72的压缩空气acom。增压压缩机76将由冷却器75冷却后的压缩空气acom升压，并将该压缩空气acom作为强制冷却空气acl输送到燃烧器40。
73.如图2所示，燃烧器40具有：尾筒(或燃烧筒)50，将高温高压的燃烧气体g输送到涡轮30的燃烧气体流路内；及燃料喷射器41，将燃料f和压缩空气acom一起喷射到该尾筒50内。燃料喷射器41具有向尾筒50内喷射燃料f的多个烧嘴42和支承多个烧嘴42的框架43。燃料管路45与各烧嘴42连接。燃料管路45中设置有调节向多个烧嘴42供给的燃料f的流量的燃料流量调节阀46。燃烧器40的尾筒50配置于中间壳体16内。
74.尾筒50具有：筒51，绕燃烧器轴线lcom呈筒状；声音衰减器61，在筒51的外周侧形成声学空间ss；冷却空气套管65，在筒51的外周侧形成冷却空气空间sa；及安装凸缘66。另外，以下，将燃烧器轴线lcom延伸的方向设为燃烧器轴线方向dcom(以下，简称为轴线方向dcom)。并且，将该轴线方向dcom的一侧设为燃烧器上游侧dcu(以下，简称为上游侧dcu)，将该轴线方向dcom的另一侧设为燃烧器下游侧dcd(以下，简称为下游侧dcd)。
75.筒51具有：入口开口54i，形成于上游侧dcu的端部；出口开口54o，形成于下游侧dcd的端部；外周面55o，朝向外周侧；及内周面55i，朝向内周侧。该筒51的内周侧的空间是燃料f燃烧并且由此生成的燃烧气体g流动的燃烧空间sc。安装凸缘66为筒51的下游侧dcd
的端部，且从筒51的外周面55o向外周侧延伸。该安装凸缘66是用于将筒51安装于涡轮壳体35上的凸缘。
76.声音衰减器61具有形成筒51的板的一部分和与该筒51的一部分一起在筒51的外周侧形成声学空间ss的隔声罩62。该隔声罩62设置于筒51的上游侧dcu的部分。隔声罩62沿相对于燃烧器轴线lcom的周向延伸。
77.冷却空气套管65与形成筒51的板中除了形成声音衰减器61的部分以外的另一部分及安装凸缘66一起在筒51的外周侧形成冷却空气空间sa。因此，冷却空气套管65的边缘的一部分与安装凸缘66接触，冷却空气套管65的边缘的剩余部分与筒51接触。该冷却空气空间sa与筒51的外周侧的空间即外侧空间so隔离。另外，外侧空间so是筒51的外周侧的空间且是中间壳体16内的空间，并且是除了声学空间ss及冷却空气空间sa以外的空间。在该外侧空间so存在在燃气轮机10的运转中从压缩机20排出的压缩空气acom。并且，冷却空气空间sa与外侧空间so隔离是指构成为外侧空间so中的压缩空气acom不直接流入冷却空气空间sa内。如上所述，由于冷却空气套管65与设置于筒51的下游侧dcd的端部的安装凸缘66接触，因此位于比隔声罩62更靠下游侧dcd的位置。在该冷却空气套管65上连接有上述冷却装置70的冷却空气分支管路74。因此，来自冷却装置70的强制冷却空气acl流入冷却空气空间sa。
78.如图3及图4所示，筒51具有多个声孔59、多个第一空气流路56及多个第三空气流路58。另外，图3是包含燃烧器轴线lcom的饭想面上的尾筒50的主要部分剖视图，图4是图3中的iv向视图。
79.声孔59将形成筒51的板从声学空间ss贯穿到燃烧空间sc。因此，该声孔59是被隔声罩62覆盖的筒51的部分，并且是从筒51的外周面55o贯穿到内周面55i的孔。
80.第一空气流路56及第三空气流路58均形成于筒51的外周面55o与内周面55i之间。第一空气流路56具有：入口56i，面向冷却空气空间sa，将冷却空气空间sa内的空气引导至第一空气流路56内；及出口56o，面向声学空间ss，将通过第一空气流路56内的空气引导至声学空间ss内。因此，第一空气流路56的入口56i形成于筒51的外周面55o且被冷却空气套管65覆盖的部分。并且，第一空气流路56的出口56o形成于筒51的外周面55o且被隔声罩62覆盖的部分。第三空气流路58具有：入口58i，面向冷却空气空间sa，将冷却空气空间sa内的空气引导至第三空气流路58内；及出口58o，面向外侧空间so，将通过第三空气流路58内的空气引导至外侧空间so。因此，第三空气流路58的入口58i形成于筒51的外周面55o且被冷却空气套管65覆盖的部分。并且，第三空气流路58的出口58o形成于筒51的外周面55o且未被隔声罩62及冷却空气套管65覆盖的部分。多个第三空气流路58中的一部分第三空气流路58的出口58o形成于筒51的外周面55o且比被隔声罩62覆盖的部分更靠上游侧dcu的部分。
81.如图5所示，形成筒51的板通过钎焊等接合外周壁板52o和内周壁板52i而形成。在外周壁板52o和内周壁板52i中的一侧壁板上，形成有向远离另一侧的方向凹陷，且在轴线方向dcom上较长的多个槽53。该槽53的内面和另一侧的壁板的面之间形成空气流动的空气流路56(58)。另外，在本实施方式中，在外周壁板52o上形成有槽53。
82.接着，对以上说明的燃气轮机10的动作进行说明。
83.压缩机20吸入外部空气a，在其通过空气压缩流路的过程中压缩该空气。被压缩的空气即压缩空气acom从压缩机20的空气压缩流路流入中间壳体16内。该压缩空气acom经由
燃烧器40的燃料喷射器41供给到尾筒50的筒51内。燃料f从燃料喷射器41的多个烧嘴42喷射到尾筒50的筒51内。该燃料f在供给到筒51的燃烧空间sc的压缩空气acom中燃烧。该燃烧的结果，生成燃烧气体g，该燃烧气体g从尾筒50流入涡轮30的燃烧气体流路内。该燃烧气体g通过燃烧气体流路，由此涡轮转子31旋转。
84.在燃料f在燃烧空间sc内燃烧的期间，冷却装置70的增压压缩机76正在驱动。因此，外侧空间so内的压缩空气acom，换言之，中间壳体16内的一部分压缩空气acom从中间壳体16内排出，流入冷却装置70的冷却器75，在此被冷却。由冷却器75冷却后的压缩空气acom由增压压缩机76升压之后，作为强制冷却空气acl流入尾筒50的冷却空气空间sa内。该强制冷却空气acl是将中间壳体16内的压缩空气acom冷却后升压后的空气，因此与中间壳体16内的压缩空气acom相比，温度低且压力高。
85.冷却空气空间sa内的强制冷却空气acl流入筒51的第一空气流路56及第三空气流路58，并在这些空气流路56、58内流动。强制冷却空气acl在流过空气流路56、58的过程中，通过与暴露在高温的燃烧气体g中的筒51的换热而被加热，另一方面冷却筒51。
86.通过第三空气流路58内的强制冷却空气acl从第三空气流路58的出口56o向外侧空间so流出，与存在于外侧空间so中的压缩空气acom混合。并且，通过第一空气流路56内的强制冷却空气acl从第一空气流路56的出口58o流入声学空间ss内。流入到声学空间ss内的强制冷却空气acl从声孔59向燃烧空间sc流出。因此，燃烧空间sc内的燃烧气体g不流入声学空间ss内。
87.为了可靠地避免燃烧空间sc内的燃烧气体g流入声学空间ss内，需要声学空间ss内的压力ps比燃烧空间sc内的压力pc高，两者压差δp(＝ps
‑
pc＞0)为恒定值以上。
88.如以下式所示，压差δp与流体的密度ρ成正比，且与流体的流速v的平方成正比。
89.δp
∝
ρ
·
v290.由上述式可知，在将压差δp设为恒定值以上的情况下，与增大流体的密度ρ相比，增大流体的流速v更有效。并且，通过减小流体的密度ρ并且增加流体的体积而增大流体的流速v，能够抑制从声学空间ss向燃烧空间sc流出的流体的质量流量。作为减小流体的密度ρ并且增加流体的体积的方法，有增加对流体的加热量而使流体膨胀的方法。
91.在此，为了容易理解以下说明，对本方式的比较例进行说明。比较例的筒不具有第一空气流路56，而具有用图3中的假想线(双点划线)所示的第二空气流路57。该第二空气流路57形成于筒51的外周面55o与内周面55i之间。该第二空气流路57具有：入口57i，面向外侧空间so，将外侧空间so内的空气引导至第二空气流路57内；及出口57o，面向声学空间ss，将通过第二空气流路57内的空气引导至声学空间ss内。第二空气流路57的入口57i位于比隔声罩62更靠上游侧dcu的位置。外侧空间so内的空气从第二空气流路57的入口57i流入第二空气流路57内，并在该第二空气流路57内流动。空气在流过第二空气流路57的过程中，通过与暴露在燃烧气体g中的筒51的换热而被加热，另一方面冷却筒51。通过第二空气流路57内的空气从第二空气流路57的出口57o流入声学空间ss内。流入到声学空间ss内的空气从声孔59向燃烧空间sc流出。
92.在比较例中，作为增加对外侧空间so内的空气即在压缩空气acom的压力及温度恒定的情况下，流过第二空气流路57的空气的加热量的方法，例如有延长第二空气流路57的流路长度的方法。在该方法中，产生如下不良情况。
93.(1)在第二空气流路57中的压力损失变大，存在外侧空间so内的空气未到达声学空间ss，或者不从声孔59向燃烧空间sc流出的可能性。
94.(2)在空气到达声学空间ss之前，该空气的温度变得极高，存在冷却筒51的能力消失的可能性。
95.并且，作为其他方法，也有在筒51中容易被燃烧气体g加热的区域形成第二空气流路57的方法。在该方法中也产生上述(2)的不良情况。
96.在本实施方式中，与外侧空间so隔离的冷却空气空间sa内的强制冷却空气acl流过第一空气流路56。因此，在本实施方式中，能够使与外侧空间so内的压缩空气acom不同的压力及温度的空气流过第一空气流路56。因此，在本实施方式中，使比外侧空间so内的压缩空气acom高压且低温的强制冷却空气acl流过第一空气流路56。因此，在本实施方式中，作为增加对空气的加热量的方法，即使采用延长第一空气流路56的流路长度的方法和/或在筒51中容易被燃烧气体g加热的区域形成第一空气流路56的方法，也不会产生上述(1)、(2)的不良情况。
97.因此，在本实施方式中，将声学空间ss内的压力ps与燃烧空间sc内的压力pc的压差δp(＝ps
‑
pc)设为恒定值以上，能够使空气从声学空间ss内向筒51的内周侧的燃烧空间sc流出，并且抑制该空气的质量流量。
98.如上所述，在本实施方式中，能够抑制从声学空间ss内向筒51的内周侧的燃烧空间sc流出的空气的质量流量，因此能够抑制nox的产生量。而且，在本实施方式中，由于向燃烧空间sc流出的空气对燃烧气体g的稀释量变少，因此能够抑制输送到涡轮30的气体的温度下降，能够抑制燃气轮机10的效率下降。
99.然而，在本实施方式中，作为增加对空气的加热量的方法，采用了延长第一空气流路56的流路长度的方法及在筒51中容易被燃烧气体g加热的区域形成第一空气流路56的方法。具体而言，在本实施方式中，在筒51的下游侧dcd的部分设置冷却空气套管65，利用第一空气流路56使该冷却空气套管65内的冷却空气空间sa和配置于筒51的上游侧dcu的部分的声音衰减器61内的声学空间ss连通，由此延长了该第一空气流路56的流路长度。在筒51的燃烧空间sc中，通过燃烧燃料f形成的火焰的前端部的下游侧dcd的温度比火焰的前端部的上游侧dcu的温度高。因此，在筒51中下游侧dcd的区域是比上游侧dcu的区域更容易被燃烧气体g加热的区域。因此，在本实施方式中，在筒51中容易被加热的下游侧dcd的区域形成有第一空气流路56。
100.另外，在本实施方式中，如上所述，作为增加对空气的加热量的方法，采用了延长第一空气流路56的流路长度的方法和在筒51中容易被燃烧气体g加热的区域形成第一空气流路56的方法这两种。然而，可以仅采用以上两个方法中的一个方法。
101.(第二实施方式)
102.以下，参考图6及图7，对本发明所涉及的燃气轮机设备的第二实施方式进行说明。另外，本实施方式的燃气轮机设备与第一实施方式的燃气轮机设备相比，只有燃烧器的尾筒的结构不同。因此，以下，主要对本实施方式的尾筒50a的结构进行说明。
103.与第一实施方式同样地，本实施方式的尾筒50a具有筒51a、声音衰减器61、冷却空气套管65及安装凸缘66。与第一实施方式的筒51a同样地，筒51具有入口开口54i、出口开口54o、外周面55o、内周面55i、多个第一空气流路56及多个第三空气流路58。本实施方式的筒
51a还具有多个第二空气流路57。第二空气流路57形成于筒51a的外周面55o与内周面55i之间。该第二空气流路57具有：入口57i，面向外侧空间so，将外侧空间so内的压缩空气acom引导至第二空气流路57内；及出口57o，面向声学空间ss，将通过第二空气流路57内的压缩空气acom引导至声学空间ss内。第二空气流路57的入口57i位于比隔声罩62更靠上游侧dcu的位置。另外，本实施方式的筒51a具有第三空气流路58，但也可以不具有该第三空气流路58。
104.在本实施方式中也与第一实施方式同样地，冷却空气空间sa内的强制冷却空气acl流入筒51a的第一空气流路56及第三空气流路58，并在这些空气流路56、58内流动。强制冷却空气acl在流过空气流路56、58的过程中，通过与暴露在高温的燃烧气体g中的筒51a的换热而被加热，另一方面冷却筒51a。通过第三空气流路58内的强制冷却空气acl从第三空气流路58的出口58o向外侧空间so流出，与存在于外侧空间so中的压缩空气acom混合。并且，通过第一空气流路56内的强制冷却空气acl从第一空气流路56的出口56o流入声学空间ss内。
105.外侧空间so内的压缩空气acom从第二空气流路57的入口57i流入第二空气流路57内，并在该第二空气流路57内流动。压缩空气acom在流过第二空气流路57的过程中，通过与暴露在燃烧气体g中的筒51a的换热而被加热，另一方面冷却筒51a。通过第二空气流路57内的压缩空气acom从第二空气流路57的出口57o流入声学空间ss内。
106.因此，在本实施方式中，流过第一空气流路56的强制冷却空气acl和流过第二空气流路57的压缩空气acom流入声学空间ss内。流入到声学空间ss内的空气经由声孔59向燃烧空间sc流出。如此，在本实施方式中，与第一实施方式同样地，在从声学空间ss经由声孔59向燃烧空间sc流出的空气中含有流过第一空气流路56的强制冷却空气acl，因此能够使对空气的加热量多的空气向燃烧空间sc流出。因此，在本实施方式中也与第一实施方式同样地，能够使空气从声学空间ss内向燃烧空间sc流出，并且抑制该空气的质量流量。
107.在第一实施方式中，利用流过第三空气流路58的空气冷却在筒51中比隔声罩62更靠上游侧dcu的部分。流过第三空气流路58的空气到达隔声罩62为止的加热量较大。另一方面，在本实施方式中，利用流过第二空气流路57的空气冷却在筒51a中比隔声罩62更靠上游侧dcu的部分。在筒51a中比隔声罩62更靠上游侧dcu的部分中，流过第二空气流路57的空气的温度比流过第三空气流路58的空气的温度低。因此，在本实施方式中，与第一实施方式相比，能够提高在筒51a中比隔声罩62更靠上游侧dcu的部分的冷却能力。
108.(第三实施方式)
109.以下，参考图8及图9，对本发明所涉及的燃气轮机设备的第三实施方式进行说明。另外，本实施方式的燃气轮机设备与第一实施方式的燃气轮机设备相比，只有燃烧器的尾筒的结构不同。因此，以下，主要对本实施方式的尾筒50b的结构进行说明。
110.与第一实施方式同样地，本实施方式的尾筒50b具有筒51b、声音衰减器61a、61b、冷却空气套管65及安装凸缘66。但是，本实施方式的尾筒50b具有多个声音衰减器61a、61b。与第一实施方式的筒51同样地，筒51b具有入口开口54i、出口开口54o、外周面55o、内周面55i、多个第一空气流路56及多个第三空气流路58。本实施方式的第一空气流路56的出口56o仅面向多个声音衰减器61a、61b中的第一声音衰减器61a的第一声学空间ssa，不面向第二声音衰减器61b的第二声学空间ssb。因此，在本实施方式中，冷却空气空间sa内的强制冷却空气acl经由第一空气流路56流入第一声学空间ssa，但不流入第二声学空间ssb。本实施
方式的筒51b还具有多个第二空气流路57。第二空气流路57形成于筒51b的外周面55o与内周面55i之间。该第二空气流路57具有：入口57i，面向外侧空间so，将外侧空间so内的空气引导至第二空气流路57内；及出口57o，仅面向第二声学空间ssb，将通过第二空气流路57内的空气引导至第二声学空间ssb内。因此，在本实施方式中，外侧空间so内的压缩空气acom经由第二空气流路57流入第二声学空间ssb，但不流入第一声学空间ssa。第二空气流路57的入口57i位于比多个声音衰减器61a、61b分别具有的隔声罩62更靠上游侧dcu的位置。另外，本实施方式的筒51b具有第三空气流路58，但也可以不具有该第三空气流路58。
111.在本实施方式中也与第一实施方式同样地，冷却空气空间sa内的强制冷却空气acl流入筒51b的第一空气流路56及第三空气流路58，并在这些空气流路56、58内流动。强制冷却空气acl在流过空气流路56、58的过程中，通过与暴露在高温的燃烧气体g中的筒51b的换热而被加热，另一方面冷却筒51b。通过第三空气流路58内的空气从第三空气流路58的出口58o向外侧空间so流出，与存在于外侧空间so中的压缩空气acom混合。并且，通过第一空气流路56内的强制冷却空气acl从第一空气流路56的出口56o流入第一声学空间ssa内。流入到第一声学空间ssa内的空气从第一声音衰减器61a的第一声孔59a向燃烧空间sc流出。
112.外侧空间so内的压缩空气acom从第二空气流路57的入口57i流入第二空气流路57内，并在该第二空气流路57内流动。压缩空气acom在流过第二空气流路57的过程中，通过与暴露在燃烧气体g中的筒51b的换热而被加热，另一方面冷却筒51b。通过第二空气流路57内的压缩空气acom从第二空气流路57的出口57o流入第二声学空间ssb内。流入到第二声学空间ssb内的压缩空气acom从第二声音衰减器61b的第二声孔59b向燃烧空间sc流出。
113.如上所述，在本实施方式中，流过第一空气流路56的强制冷却空气acl流入多个声学空间ss中的第一声学空间ssa内。流入到第一声学空间ssa内的空气经由第一声孔59a向燃烧空间sc流出。因此，在本实施方式中，与仅使流过第二空气流路57的压缩空气acom流入所有的声学空间ssa、ssb的情况相比，能够抑制从所有的声学空间ssa、ssb向燃烧空间sc流出的空气的总质量流量。
114.并且，在本实施方式中，与第二实施方式同样地，具有第二空气流路57，因此与第一实施方式相比，能够提高在筒51b中比隔声罩62更靠上游侧dcu的部分的冷却能力。
115.(第四实施方式)
116.以下，参考图10及图11，对本发明所涉及的燃气轮机设备的第四实施方式进行说明。另外，在第三实施方式的变形例中，本实施方式的燃气轮机设备与第三实施方式的燃气轮机设备相比，只有燃烧器的尾筒的结构不同。因此，以下，主要对本实施方式的尾筒50c的结构进行说明。
117.与第三实施方式同样地，本实施方式的尾筒50c具有筒51c、多个声音衰减器61a、61b、冷却空气套管65及安装凸缘66。与第三实施方式的筒51b同样地，筒51c具有入口开口54i、出口开口54o、外周面55o、内周面55i、多个第一空气流路56及多个第二空气流路57。在本实施方式中，多个第一空气流路56中的一部分第一空气流路56的出口56o仅面向多个声音衰减器61a、61b中的第一声音衰减器61a的第一声学空间ssa，不面向第二声音衰减器61b的第二声学空间ssb。并且，多个第一空气流路56中的另一部分第一空气流路56的出口56o仅面向多个声音衰减器61a、61b中的第二声音衰减器61b的第二声学空间ssb，不面向第一声音衰减器61a的第一声学空间ssa。因此，在本实施方式中，冷却空气空间sa内的强制冷却
空气acl经由多个第一空气流路56中的任一个流入多个声音衰减器61a、61b各自的声学空间ssa、ssb。在本实施方式中，多个第二空气流路57中的一部分第二空气流路57的出口57o仅面向多个声音衰减器61a、61b中的第一声音衰减器61a的第一声学空间ssa，不面向第二声音衰减器61b的第二声学空间ssb。并且，多个第二空气流路57中的另一部分第二空气流路57的出口57o仅面向多个声音衰减器61a、61b中的第二声音衰减器61b的第二声学空间ssb，不面向第一声音衰减器61a的第一声学空间ssa。因此，在本实施方式中，外侧空间so内的压缩空气acom经由多个第二空气流路57中的任一个流入多个声音衰减器61a、61b各自的声学空间ssa、ssb。
118.如上所述，在本实施方式中，与第二实施方式同样地，流过第一空气流路56的强制冷却空气acl和流过第二空气流路57的压缩空气acom流入多个声音衰减器61a、61b各自的声学空间ssa、ssb内。流入到第一声学空间ssa内的空气经由第一声孔59a向燃烧空间sc流出。流入到第二声学空间ssb内的空气经由第二声孔59b向燃烧空间sc流出。因此，在本实施方式中也与第二实施方式同样地，能够使空气从声学空间ssa、ssb内向筒51c的内周侧的燃烧空间sc流出，并且抑制该空气的质量流量。
119.另外，本实施方式的筒51c不具有以上各实施方式的第三空气流路58。然而，本实施方式的筒51c也可以具有第三空气流路58。
120.(第五实施方式)
121.以下，参考图12及图13，对本发明所涉及的燃气轮机设备的第五实施方式进行说明。另外，本实施方式的燃气轮机设备与第二实施方式的燃气轮机设备相比，只有燃烧器的尾筒的结构不同。因此，以下，主要对本实施方式的尾筒50d的结构进行说明。
122.与第二实施方式同样地，本实施方式的尾筒50d具有筒51a、声音衰减器61、冷却空气套管65及安装凸缘66。与第二实施方式的筒51a同样地，筒51a具有入口开口54i、出口开口54o、外周面55o、内周面55i、多个第一空气流路56及多个第三空气流路58。本实施方式的筒51a还具有多个第二空气流路57。另外，本实施方式的筒51a具有第三空气流路58，但也可以不具有该第三空气流路58。
123.在本实施方式中也与第二实施方式同样地，冷却空气空间sa内的强制冷却空气acl流入筒51a的第一空气流路56及第三空气流路58，并在这些空气流路56、58内流动。强制冷却空气acl在流过空气流路56、58的过程中，通过与暴露在高温的燃烧气体g中的筒51a的换热而被加热，另一方面冷却筒51a。通过第三空气流路58内的强制冷却空气acl从第三空气流路58的出口58o向外侧空间so流出，与存在于外侧空间so中的压缩空气acom混合。并且，通过第一空气流路56内的强制冷却空气acl从第一空气流路56的出口156o流入声学空间ss内。
124.外侧空间so内的压缩空气acom从第二空气流路57的入口57i流入第二空气流路57内，并在该第二空气流路57内流动。压缩空气acom在流过第二空气流路57的过程中，通过与暴露在燃烧气体g中的筒51a的换热而被加热，另一方面冷却筒51a。通过第二空气流路57内的压缩空气acom从第二空气流路57的出口57o流入声学空间ss内。
125.因此，在本实施方式中，流过第一空气流路56的强制冷却空气acl和流过第二空气流路57的压缩空气acom从出口156o及出口57o分别流入声学空间ss内。流入到声学空间ss内的空气经由声孔59向燃烧空间sc流出。如此，在本实施方式中，与第一实施方式同样地，
在从声学空间ss经由声孔59向燃烧空间sc流出的空气中含有流过第一空气流路56的强制冷却空气acl，因此能够使对空气的加热量多的空气向燃烧空间sc流出。因此，在本实施方式中也与第二实施方式同样地，能够使空气从声学空间ss内向燃烧空间sc流出，并且抑制该空气的质量流量。
126.在上述第二实施方式中，例示了出口56o的开口面积与出口57o的开口面积相同的情况，但在本实施方式中，将通过第一空气流路56的强制冷却空气acl引导至声学空间ss内的出口156o的开口面积比将通过第二空气流路57的压缩空气acom引导至声学空间ss内的出口57o的开口面积大。因此，在本实施方式中，与从第二实施方式的出口56o流入声学空间ss内的强制冷却空气acl的流速相比，能够降低从出口156o流入声学空间ss内的强制冷却空气acl的流速。由此，与第二实施方式相比，能够抑制由于强制冷却空气acl流入而导致的声学空间ss内的静压下降，因此能够抑制燃烧空间sc内的燃烧气体g经由声孔59流入声学空间ss。并且，在本实施方式中，质量流量比第二空气流路57大的第一空气流路56的出口156o的开口面积形成为较大，因此能够高效地抑制声学空间ss内的静压下降。
127.(第五实施方式的变形例)
128.在上述第五实施方式中，例示了在筒51中形成开口面积比出口57o大的出口156o的情况。换言之，在第五实施方式中，对针对一个第一空气流路56设置一个出口156o的情况进行了说明。然而，如图14所示，也可以针对一个第一空气流路56设置面向声学空间ss内的多个(例如，两个)出口256o。这些设置于一个第一空气流路56中的多个出口256o的开口面积的合计比一个出口57o的开口面积大。在这种第五实施方式的变形例中也与上述第五实施方式同样地，能够使流入声学空间ss内的强制冷却空气acl的流速下降，抑制燃烧气体g流入声学空间ss。
129.另外，也可以代替第三实施方式及第四实施方式的出口56o而设置第五实施方式的出口156o及第五实施方式的变形例的出口256o。
130.产业上的可利用性
131.根据本发明的一方式，能够使空气从声音衰减器的声学空间内向筒的内周侧的空间流出，并且抑制该空气的质量流量。
132.符号说明
133.10
‑
燃气轮机，11
‑
燃气轮机转子，15
‑
燃气轮机壳体，16
‑
中间壳体，20
‑
压缩机，21
‑
压缩机转子，22
‑
转子轴，23
‑
转动叶片列，25
‑
压缩机壳体，26
‑
固定叶片列，30
‑
涡轮，31
‑
涡轮转子，32
‑
转子轴，33
‑
转动叶片列，35
‑
涡轮壳体，36
‑
固定叶片列，40
‑
燃烧器，41
‑
燃料喷射器，42
‑
烧嘴，43
‑
框架，45
‑
燃料管路，46
‑
燃料流量调节阀，50、50a、50b、50c、50d
‑
尾筒(或燃烧筒)，51、51a、51b、51c
‑
筒，52i
‑
内周壁板，52o
‑
外周壁板，53
‑
槽，54i
‑
入口开口，54o
‑
出口开口，55i
‑
内周面，55o
‑
外周面，56
‑
第一空气流路，56i
‑
入口，56o、156o、256o
‑
出口，57
‑
第二空气流路，57i
‑
入口，57o
‑
出口，58
‑
第三空气流路，58i
‑
入口，58o
‑
出口，59
‑
声孔，59a
‑
第一声孔，59b
‑
第二声孔，61
‑
声音衰减器，61a
‑
第一声音衰减器，61b
‑
第二声音衰减器，62
‑
隔声罩，65
‑
冷却空气套管，66
‑
安装凸缘，70
‑
冷却装置，71
‑
冷却空气管路，72
‑
排气管路，73
‑
冷却空气主管路，74
‑
冷却空气分支管路，75
‑
冷却器，76
‑
增压压缩机，a
‑
空气，acom
‑
压缩空气，acl
‑
强制冷却空气，g
‑
燃烧气体，lcom
‑
燃烧器轴线(或简称为轴线)，lr
‑
转子轴线，da
‑
转子轴线方向，dau
‑
轴线上游侧，dad
‑
轴线下游侧，dc
‑
周向，dr
‑
径向，dri
‑
径向内侧，
dro
‑
径向外侧，dcom
‑
燃烧器轴线方向(或简称为轴线方向)，dcu
‑
燃烧器上游侧(或简称为上游侧)，dcd
‑
燃烧器下游侧(或简称为下游侧)，sc
‑
燃烧空间，ss
‑
声学空间，ssa
‑
第一声学空间，ssb
‑
第二声学空间，sa
‑
冷却空气空间，so
‑
外侧空间。