一种燃烧器连接结构，相对燃烧器（２）的尾筒入口（２２１）的截面积（Ｄｉｎ）把尾筒出口（２２２）的截面积（Ｄｏｕｔ）设定在０．７９≤Ｄｏｕｔ／Ｄｉｎ≤０．９的范围，且在连接有尾筒出口（２２２）的涡轮（３）的第一级涡轮静叶片（３２１）中，使上游侧开口的径向尺寸（Ｈｉｎ）与尾筒出口（２２２）的径向尺寸（ハ）一致。燃烧器尾筒（２２）设置在燃烧器（２）上，该燃烧器（２）被配置为相对燃气轮机转子（４）的轴心（Ｒ）并且中心线（Ｓ）具有角度，把燃烧气体向涡轮（３）引导，其中，从燃烧气体流入的尾筒入口（２２１）到把燃烧气体送出的尾筒出口（２２２）截面积单调地减少。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及把与涡轮连结的燃烧器尾筒出口的形状最优化的燃烧器连接结构、把涡轮燃烧器中燃烧器尾筒的形状最优化的燃烧器尾筒、所述燃烧器尾筒的设计方法以及适 用所述燃烧器连接结构和所述燃烧器尾筒的燃气轮机。
技术介绍
燃气轮机由压縮机、燃烧器和涡轮构成。压縮机把从空气取入口取入的空气通过压縮而变成高温高压的压縮空气。燃烧器向压縮空气供给燃料并通过使燃烧而变成高温高压的燃烧气体。涡轮在壳体内的排气通路交替地配置有多个涡轮静叶片和涡轮动叶片，通过由向该排气通路供给的燃烧气体来驱动涡轮动叶片而例如驱动与发电机连结的转子旋转。驱动涡轮的燃烧气体通过涡轮下游的扩散室而被变换成静压后向大气排出。 近年来，为了与燃气轮机的高温化一起提高输出和效率，知道有在燃气轮机的下游组合蒸汽发生装置和蒸汽涡轮的复合循环。有时该复合循环使用从蒸汽涡轮排出的蒸汽来进行燃气轮机燃烧器的冷却。 在这种复合循环中为了谋求提高复合效率(热效率)，优选削减在与涡轮连结的 燃烧器的尾筒出口处的冷却交换热量。即，用于冷却燃烧器的热量虽然被进行热交换的蒸 汽回收，但若能够从开始就削减被冷却的热量则复合效率被提高。由于只要增大尾筒出口 的截面积而减漫燃烧气体的流速就使导热率也下降，所以能够削减热交换量。但由于在连 结有尾筒出口且接受燃烧气体的涡轮的第一级涡轮静叶片中，所述静叶片下游侧(出口 侧)的径向尺寸由空气动力来决定，所以在增大尾筒出口截面积上有问题。 在此，例如在专利文献1所示的燃气轮机中，有时把所述静叶片的上游侧开口的 径向尺寸设定得比下游侧开口的大。 在上述的燃气轮机中，涡轮被从第一级涡轮静叶片供给燃烧器的燃烧气体。由于 把第一级涡轮静叶片沿以转子轴心为中心的圆周配置，所以燃烧气体通路被形成圆环状。 另一方面，燃烧器以把燃烧气体向涡轮供给的形态而沿以转子轴心为中心的圆周被配置多 个。该燃烧器优选的是被配置成使自身的中心线与转子的轴心平行并把燃烧气体笔直地 向涡轮喷出。但由于燃气轮机的机室内部结构的制约而使燃烧器的中心线相对转子的轴心 倾斜(至少30度)，被配置成把燃烧气体倾斜地从径向外侧向径向内侧喷出。该燃烧器取 入压縮空气，并从燃料喷嘴向该压縮空气供给燃料并且进行燃烧而生成高温高压的燃烧气 体。 例如如专利文献2所示，燃烧器具有尾筒。尾筒把从燃料喷嘴喷出的燃烧气体从 紧跟燃料喷嘴后的尾筒入口向与涡轮的第一级涡轮静叶片连结的尾筒出口引导。尾筒把尾 筒入口形成圆形截面形状，且为了向第一级涡轮静叶片供给燃烧气体而把尾筒出口形成按 照燃烧器的数量而把第一级涡轮静叶片燃烧气体通路的圆环状分割了的弧形截面形状。即 尾筒从尾筒入口到尾筒出口的截面形状有变形。且为了使燃烧气体的流动稳定，尾筒需要从尾筒入口到尾筒出口有收縮。 现有技术文献 专利文献1 :特开2002-327602号公报 专利文献2 :特开2006-242559号公报 适用上述专利文献l，只要把第一级涡轮静叶片下游侧开口的径向尺寸由空气动 力决定并加大上游侧开口的径向尺寸，就有可能加大尾筒出口的截面积。但仅单纯地扩大 第一级涡轮静叶片的上游侧径向尺寸，则由于所述静叶片的冷却面积增加而冷却空气量增 加，所以结果是有可能复合效率降低。 在此，说明冷却空气增加而使复合效率降低的理由。 一般来说，冷却空气是把被燃 气轮机的压縮机压縮的空气进行抽气并向涡轮内部送出。另一方面，燃气轮机的压縮机被 同轴上的涡轮所驱动，而冷却空气对燃烧不起作用，所以对涡轮的功没有什么贡献。因此， 当冷却空气增加，则为此涡轮的功就多余地被压縮机的驱动所消耗，结果是燃气轮机的输 出降低。由于冷却空气的温度比燃烧气体的温度低，所以冷却空气增加就使燃气轮机的排 气温度更加下降。其结果是利用燃气轮机的排气所产生的蒸汽量也减少。因此，冷却空气 增加就使复合效率降低。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述而开发的，目的在于提供一种能够提高复合效率的燃烧器连接 结构和燃气轮机。 如上所述，在复合循环中只要能够从开始就削减被冷却的热量则复合效率提高。 于是，希望降低燃烧器中尾筒整体的壁面流速，且防止局部流速的增减，降低导热率以削减 交换的热量。 本专利技术是鉴于上述而开发的，目的在于提供一种能够把燃烧器尾筒的形状最优化 而提高复合效率的燃烧器尾筒、燃烧器尾筒的设计方法和燃气轮机。 为了达到上述目的，本专利技术的燃烧器连接结构相对燃烧器的尾筒入口的截面积 Din而把尾筒出口的截面积Dout设定在0. 79《Dout/Din《0. 9的范围，且在连接有所述 尾筒出口的涡轮的第一级涡轮静叶片中，使所述静叶片上游侧开口的径向尺寸与所述尾筒 出口的径向尺寸一致。 该燃烧器连接结构由于对于燃烧器的尾筒而降低燃烧气体的壁面流速，所以尾筒 出口部分的交换热量被削减，能够提高复合效率。且对于涡轮，由于在第一级涡轮静叶片上 游侧的流入速度降低，所以空气动力性能被改善，能够提高复合效率。另一方面，对于涡轮， 由于在第一级涡轮静叶片上游侧端的叶片高度增加，所以叶片部的冷却空气量增加。但由 于即使是静叶片，燃烧气体的壁面流速也下降而导热率降低，所以静叶片整体的冷却空气 量增加少。而且，利用所述涡轮的空气动力性能的改善使被抵消，且按最佳的收縮比的范围 来决定尾筒出口的截面积，作为燃气轮机整体而提高复合效率。 本专利技术的燃烧器连接结构把成为所述静叶片径向内侧壁的内侧套筒与转子的轴 心平行配置，把所述内侧套筒的上游侧端与所述尾筒出口的径向内侧端相对配置，且把成 为所述静叶片径向外侧壁的外侧套筒倾斜配置，以使其上游侧端与所述尾筒出口的径向外 侧端相对。 该燃烧器连接结构由于在把燃烧器的中心线相对轴心倾斜配置的结构中，没有增 减从尾筒朝向静叶片的燃烧气体的流速，所以能够减少交换热量，能够谋求提高复合效率。 为了达到上述目的，把本专利技术的燃烧器尾筒设置在相对燃气轮机转子的轴心而中 心线具有角度而配置的燃烧器上，在把所述燃烧器的燃烧气体向涡轮引导的燃烧器尾筒 中，从燃烧气体流入的尾筒入口到把燃烧气体送出的尾筒出口截面积单调地减少。 该燃烧器尾筒使从尾筒入口到尾筒出口的截面积变化最优化，使从尾筒入口到尾 筒出口的壁面流速在尾筒出口成为峰值，在此之前则一边抑制使不超过该峰值， 一边使单 调稳定地变化。因此，能够提高复合效率。 本专利技术的燃烧器尾筒使相对所述尾筒入口的截面积Din而把所述尾筒出口的截 面积Dout设定在0. 79《Dout/Din《0. 9的范围， 该燃烧器尾筒由于使从尾筒入口到尾筒出口的收縮比最优化，且使燃烧气体的壁面流速下降，所以能够削减尾筒出口部分的交换热量，能够提高复合效率。 为了达到上述目的，本专利技术燃烧器尾筒的设计方法包括相对燃气轮机转子的轴心来设定燃烧器中心线角度的工序、接着，设定从燃烧气体流入的尾筒入口到把燃烧气体送出的尾筒出口的收縮比的工序、接着，以维持所述尾筒入口截面积的形态把与所述中心线平行的直线从所述尾筒入口的径向内侧端向下游侧延伸，而且把与所述轴心平行的直线从所述尾筒出口的径向内侧端向上游侧延伸，通过把这些各直线用圆弧连结而形成径向内侧外形线的工序、接着，通过从维持着所述尾筒入口截面积的筒状的下游侧径向外侧端到所述尾筒入口的径向外侧端进行圆滑地连结而本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种燃烧器连接结构，其特征在于，相对燃烧器的尾筒入口的截面积Ｄｉｎ把尾筒出口的截面积Ｄｏｕｔ设定在０．７９≤Ｄｏｕｔ／Ｄｉｎ≤０．９的范围，且在连接所述尾筒出口的涡轮的第一级涡轮静叶片中，使所述静叶片上游侧开口的径向尺寸与所述尾筒出口的径向尺寸一致。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2008-10-1 256532/08;JP 2008-10-1 256531/08一种燃烧器连接结构，其特征在于，相对燃烧器的尾筒入口的截面积Din把尾筒出口的截面积Dout设定在0.79≤Dout/Din≤0.9的范围，且在连接所述尾筒出口的涡轮的第一级涡轮静叶片中，使所述静叶片上游侧开口的径向尺寸与所述尾筒出口的径向尺寸一致。2. 如权利要求1所述的燃烧器连接结构，其特征在于，把成为所述静叶片径向内侧壁 的内侧套筒与转子的轴心平行配置，把所述内侧套筒的上游侧端与所述尾筒出口的径向内 侧端相对配置，且把成为所述静叶片径向外侧壁的外侧套筒倾斜配置，以使其上游侧端与 所述尾筒出口的径向外侧端相对。3. —种燃烧器尾筒，其设置在相对燃气轮机转子的轴心而中心线具有角度而配置的燃 烧器上，把所述燃烧器的燃烧气体向涡轮引导，其特征在于，从燃烧气体流入的尾筒入口到把燃烧气体送出的尾筒出口截面积单调地减少。4. 如权利要求3所述的燃烧器尾筒，其特征在于，相对所述尾筒入口的截面积Din而把 所述尾筒出口的截面积Dout设定在0. 79《Dout/Din《0. 9的范围。5. —种燃烧器尾筒的设计方法，其特征在于，包括相对燃气轮机转子的轴心来设定 燃烧器中心线角度的工序、接着，设定从燃烧气体流入的尾筒入口到把燃烧气体送出的尾筒出口的收縮比的工序、接着，以维持所述尾筒入口截面积的形态把与所述中心线平行的直线从所述尾筒入口 的径向内侧端向下游侧延伸，而且把与所述轴心平行的直线从所述尾筒出口的径向内侧端 向上游侧延伸，通过把这...
【专利技术属性】
技术研发人员：中村聪介，泷口智志，本山宜彦，木下泰希，松村嘉和，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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