燃烧装置及烧嘴的燃烧方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及燃烧装置及烧嘴的燃烧方法。本发明专利技术的目的在于在同轴喷流燃烧方式的燃烧装置中实现更低的ＮＯ↓［Ｘ］。本发明专利技术的特征是，具有：在燃料及空气一同通过空气孔时使上述燃料及上述空气混合的烧嘴板；作为该烧嘴板的一部分延伸至从上述空气孔分离的燃烧室一侧的烧嘴板延长部；以及在该燃烧板延长部的燃烧室一侧向上述燃料流的通过方向突出的突起部，并且相对的上述突起部的间隙比上述空气孔的直径还大，在上述烧嘴板、上述烧嘴板延长部以及上述突起部之间形成火种形成区域。根据本发明专利技术，在同轴喷流燃烧方式的燃烧装置中，能够实现更低的ＮＯ↓［Ｘ］。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
近几年，关于大气污染物质的排出的限制越来越严格。例如，在燃气轮机燃烧器中，为了减少包含在排出气体中的氮氧化物(NOx)的排出量，研究了 各式各样的燃烧方式。作为一种燃烧方式，有将燃料喷嘴和空气孔配置在同轴上，并向燃烧室内 供给燃料和空气的同轴喷流而使其燃烧的同轴喷流燃烧方式。这种同轴喷流燃 烧方式与现有的预混合燃烧方式进行比较，可以在非常短的距离内促进燃料和 空气的混合，并可以减少NOx的排出量。专利文献1:日本特开2003 - 148734号公才艮。由于同轴喷流燃烧方式的燃烧装置可以快速混合燃料和空气，因此能够降 低NOx排出量。今后，将要求进一步减少NOx排出量。NOx生成量伴随着燃烧气体温度的上升呈指数函数增加。因此，为了进一 步减少NOx排出量，有效的方法是在提高燃料和空气的混合度的同时，进一 步增加相对于燃料的空气的流量，并降低燃烧室中的燃烧气体的温度。但是，若提高相对于燃料流量的空气流量的比例，在燃料稀薄的条件下运 转，则火焰的状态变得不稳定。因此，在NOx减少上是有限度的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于在同轴喷流燃烧方式的燃烧装置中实现更低的NOx。 本专利技术的特征为，、具有在燃料及空气一同通过空气孔时使上述燃料及上 述空气混合的烧嘴板；作为该烧嘴板的一部分延伸至从上述空气孔分离的燃烧 室一侧的烧嘴板延长部；以及，在该烧嘴板延长部的燃烧室一侧向上述燃料流 的通过方向突出的突起部，并且相对的上述突起部的间隙比上述空气孔的直径 还大，且在上述烧嘴板、上述烧嘴板延长部以及上述突起部之间形成火种形成区域。本专利技术具有以下效果。根据本专利技术，在同轴喷流燃烧方式的燃烧装置中，能够实现更低的NOx。 附图说明图1是在实施例1中放大了燃料喷嘴和空气孔的周边部位的图。图2是在实施例2中放大了燃料喷嘴和空气孔的周边部位的图。图3是在实施例3中放大了燃料喷嘴和空气孔的周边部位的图。图4是在实施例4中放大了燃料喷嘴和空气孔的周边部位的图。图5是在实施例5中放大了燃料喷嘴和空气孔的周边部位的图。图6是在实施例6中放大了燃料喷嘴和空气孔的周边部位的图。图7是表示了突起部附近的燃料流和空气流的流动状态的图。图8是在实施例1中放大了燃料喷嘴和空气孔的周边部位的图(变形例)。图9是在实施例1中放大了燃料喷嘴和空气孔的周边部位的图(变形例)。图10是在实施例5中放大了燃料喷嘴和空气孔的周边部位的图(变形例)。图11是燃气轮机结构的示意图。图12是实施例3中的空气孔的构造图。图13是在实施例1的烧嘴板中，火焰传播至突起部的上游侧的场合的图。 图14是表示了在实施例1的烧嘴板中，从燃料喷嘴喷出的燃料流流入燃 烧室内的情况的图。 图中1~7-突起部，10-燃料喷嘴，11-烧嘴板，12-空气孔，21-空气流， 22-燃料流，30-预混合气体，31-已燃气体，32-循环流，40-火焰， 51、 52-热能，110-空气压缩机，120-高压空气，180-燃烧室。 具体实施例方式图11是在作为一种燃烧装置的燃气轮机燃烧器上应用了同轴喷流燃烧方式的图，是燃气轮机的整体概略图。燃气轮机具有空气压缩机110、燃烧装置302以及涡轮190。 空气压缩机110压缩外部的空气而生成高压空气120,并从扩散器130导入机室140内。然后，高压空气120在流过了尾筒150和设置在其外周的尾筒流动套筒151之间的间隙之后，流过衬套160和配置在衬套外周的同心圆上的 外筒250之间的间隙。尾筒150和衬套160、尾筒流动套筒151和外筒25X)分 别进行连接。高压空气120在流过了上述间隙之后反向流动，从设置在烧嘴板 11上的空气孔12导入燃烧室180内。另一方面，在燃料系统170中，燃料被燃料泵171升压并利用流量调节阀 172调节流量。然后，燃料从燃料喷嘴10向空气孔12的入口部喷出。此时， 燃料喷嘴IO和空气孔12同轴地配置。所谓"同轴配置"是指，在燃料喷嘴10 的下游侧配置具有空气孔12的烧嘴板11,并从燃料喷嘴10大致向空气孔入 口面的中心喷出燃料，从而以在空气孔12的内部在燃料流的外周侧形成g气 流的方式，配置了燃料喷嘴IO及烧嘴板11的构造。而且，"同轴喷流，，是指， 在空气孔12的内部，在燃料流的外周侧形成了圆环状的空气流的喷流。从空气孔12喷出的燃料流和空气流供给到衬套160内部的燃烧室180内， 并燃烧而形成火焰，从而生成高温高压的燃烧气体181。在燃烧装置302中生 成的燃烧气体181从尾筒150导入涡轮190内。在涡轮190中，利用高温高压的燃烧气体181旋转涡轮轴。另外，利用与 涡轮轴连结的发电机200从燃烧气体181得到输出功率。空气压缩机110和发 电机200通过一个轴与涡轮190连结。但是，空气压缩机IIO、涡轮190、发 电才几200也可以是两个轴的结构。另外，虽然在图11中燃料系统170做成了一个系统，但也存在燃料系统 分成多个系统并向多个燃料集管供给的多燃烧器构造。例如，在火力发电站等 广泛使用的燃气轮机，相对于涡轮旋转轴以放射状排列了多个燃烧器。在上述同轴喷流燃烧方式中，可以将NOx排出量抑制得比较低。可是， 由于NOx排出量的环境限制值逐年变得严格，因此即便是同轴喷流燃烧方式 也希望进一步减少NOx排出量。这里，NOx生成量伴随着燃烧气体温度的上升呈指数函数增加。因此，为 了进一步减少NOx排出量，需要在提高燃料和空气的混合度的同时，相对于 燃料增加空气的流量，并降低燃烧室中的燃烧气体的温度。可是，若在燃料稀 薄的条件下运转，则火焰的状态变得不稳定。因而，在同轴喷流燃烧方式中为了实现NOx排出量的减少，需要提高燃烧装置的火焰稳定性。图1 (b)是从燃烧室180观察了烧嘴板11的主^L图。图1 (a)是图11 的燃气轮机整体概略图中的放大了燃料喷嘴IO和空气孔12的周边部位的概略 剖视图，并且是图1 (b)的A-A剖视图。本实施例的烧嘴具有燃料喷嘴10;具有空气孔12的烧嘴板11;设置在 烧嘴板ll上的突起部l;以及形成燃烧室180的衬套160。在烧嘴板ll和衬 套160之间设有弹簧密封圈161。燃料流22从燃料喷嘴10向空气孔12的入口部射出。空气流21从燃料喷 嘴10的外周侧流入空气孔12的入口部。流入到空气孔12的空气流21以包住 燃料流22的外周侧的方式流过空气孔12的内部，并从空气孔12向燃烧室180 喷出。然后，由燃料流和空气流引起的同轴喷流从空气孔12的出口部喷出， 并在燃烧室180内形成火焰。在这里，空气孔12的入口部设置在与燃料喷嘴 IO的喷出口相对的位置上。另外，空气孔12的出口部面向燃烧室180。空气孔12形成在烧嘴板11上。另外，如图1 (b),空气孔12以同心圆 状配置成3列，并从烧嘴的内周侧设置有6个、12个、18个空气孔12。此外， 各空气孔列从内周侧依次是第一列空气孔12-1、第二列空气孔12-2、第三 列空气孔12-3。然后，图1 (b)构成一个烧嘴板。烧嘴板11相对于烧嘴的外周侧烧嘴的内周侧(烧嘴的轴中心侧)上的厚 度薄。即，烧嘴板11的一部分(外周侧)形成延伸至从第一列空气孔12-1 分离的燃烧室一侧的烧嘴板延长部。这样，通过改变烧嘴板11的厚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃烧装置，其特征在于，具有：在燃料及空气一同通过空气孔时使上述燃料及上述空气混合的烧嘴板；作为该烧嘴板的一部分延伸至从上述空气孔分离的燃烧室一侧的烧嘴板延长部；以及在该燃烧板延长部的燃烧室一侧向上述燃料流的通过方向突出的突起部，并且相对的上述突起部的间隙比上述空气孔的直径还大，在上述烧嘴板、上述烧嘴板延长部以及上述突起部之间形成火种形成区域。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：斋藤武雄，三浦圭佑，小山一仁，井上洋，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]