CN101675228A - 燃气轮机燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃气轮机燃烧器，其具有燃料供给部和燃烧筒。燃料供给部向燃烧筒的内侧的燃烧区域供给燃料。燃烧筒向涡轮供给燃料燃烧生成的燃烧废气。燃烧筒具有形成有冷却空气流动的空气通路的第一区域和形成有冷却蒸汽流动的蒸汽通路的第二区域。第二区域位于比第一区域靠燃烧废气的主流方向下游侧的位置。

Description

燃气轮机燃烧器

本申请主张申请日2007年9月25日、申请号JP2007-247226号的日本专利申请的优先权，在此引用但不限于其披露的全部内容。

技术领域

本发明涉及一种燃气轮机的燃烧器，特别是构成燃气轮机联合循环设备的一部分的燃气轮机的燃烧器。

背景技术

并有不同的冷却媒体来冷却燃气轮机燃烧器的技术已为人知。

日本特开平9-303777号公报公开了这样的技术之一。根据特开平9-303777号公报，当燃气轮机负载低时，燃烧器壁面由被压缩机加压的空气冷却，当燃气轮机负载变高，则追加蒸汽等其他冷却媒体进行冷却。其他冷却媒体在冷却后被回收，不进入燃烧废气中。

特开平9-303777号公报公开的技术考虑到根据热负载变动来冷却燃烧器。

在国际公开公报WO98/37311号专利文献中公开了将燃气轮机燃烧器的蒸汽冷却型转移部改造成空气冷却型转移部的方法。

日本特开2002-317933号公报公开了为了降低燃气轮机燃烧器的燃烧振动，而沿着主喷嘴的下游的内侧面供给薄膜空气的燃气轮机燃烧器。

日本特开2000-145480号公报公开了燃气轮机燃烧器引航锥的冷却结构。

发明内容

本发明目的在于根据热负载分布有效率地冷却燃气轮机燃烧器。

本发明的燃气轮机燃烧器，具有燃料供给部和燃烧筒。燃料供给部向燃烧筒的内侧的燃烧区域供给燃料。燃烧筒向涡轮供给燃料燃烧生成的燃烧废气。燃烧筒具有形成有冷却空气流动的空气通路的第一区域和形成有冷却蒸汽流动的蒸汽通路的第二区域。第二区域位于比第一区域靠燃烧废气的主流方向下游侧。

空气通路优选包含空气通路第一部分、从空气通路第一部分朝向燃烧废气的主流方向上游侧延伸的空气通路第二部分、从空气通路第一部分朝向主流方向上游侧延伸的空气通路第三部分。冷却空气顺次通过空气通路第二部分、空气通路第一部分和空气通路第三部分而流入燃烧区域。

空气通路第一部分优选包含设置有引导板的弯曲部分。

空气通路优选包含多个内腔和从各个多个内腔朝向燃烧废气的主流方向上游侧延伸的空气通路第一部分和空气通路第二部分。冷却空气被供给至空气通路第一部分，在空气通路第二部分中通过而流入燃烧区域。多个内腔沿着燃烧筒的周方向配置。多个内腔相互分离。

在燃烧筒优选设有将在空气通路中通过的冷却空气沿着燃烧筒的内周面以薄膜状喷出的喷出口。

蒸汽通路优选在燃烧废气的主流方向上延伸。冷却蒸汽优选在蒸汽通路中朝向第一区域流动。

燃气轮机燃烧器优选还具有设于第一区域的音响箱。空气通路将冷却空气供给至音响箱的内侧的音响箱内空间。在第一区域设有连通音响箱内空间和燃烧区域的吸音孔。

燃料供给部优选包含沿着以燃烧筒的轴线为中心的圆配置的多个燃料喷嘴。空气通路和蒸汽通路中的至少一方优选包含在燃烧废气的主流方向上延伸的多个通路。多个通路优选包含配置在燃料喷嘴的主流方向下游侧的燃料喷嘴对应通路和配置在多个燃料喷嘴的相邻两个之间的主流方向下游侧的燃料喷嘴间对应通路。燃料喷嘴对应通路的有效直径优选比燃料喷嘴间对应通路的有效直径大。

燃气轮机燃烧器优选还具有设于第一区域的音响箱。多个通路优选包含在空气通路中。燃料喷嘴对应通路和燃料喷嘴间对应通路优选分别将冷却空气从设于第一区域的开口供给至音响箱的内侧的音响箱内空间。在第一区域优选设有连通音响箱内空间和燃烧区域的吸音孔。燃料喷嘴对应通路优选包含有效直径随着靠近开口而单调减小的有效直径单调减小部。

燃料供给部优选包含沿着以燃烧筒的轴线为中心的圆配置的多个燃料喷嘴。空气通路优选包含在燃烧废气的主流方向上延伸的多个通路。多个通路包含配置在燃料喷嘴的主流方向下游侧的燃料喷嘴对应通路和配置在多个燃料喷嘴的相邻两个之间的主流方向下游侧的燃料喷嘴间对应通路。燃料喷嘴对应通路包含有效直径局部大的通路扩大部。燃料喷嘴间对应通路不包含有效直径局部大的通路扩大部。

燃料喷嘴对应通路和燃料喷嘴间对应通路优选分别将冷却空气供给至音响箱内空间。燃料喷嘴对应通路优选包含有效直径随着靠近开口而单调减小的有效直径单调减小部。

本发明的燃气轮机燃烧器的冷却方法，包括：向燃烧筒的内侧的燃烧空间供给燃料的步骤；燃烧燃料而生成燃烧废气的步骤；将燃烧废气供给至涡轮的步骤；向设于燃烧筒的空气通路供给冷却空气的步骤；使用在涡轮中通过的燃烧废气而生成蒸汽的步骤；向设于燃烧筒的蒸汽通路供给蒸汽的步骤；将在蒸汽通路中通过的蒸汽供给至蒸汽轮机的步骤。燃烧筒具有形成有空气通路的第一区域和形成有蒸汽通路的第二区域。第二区域位于比第一区域靠燃烧废气的主流方向下游侧。

本发明的燃气轮机燃烧器的制造方法，包括：在包含第一区域和第二区域的第一板材的第一区域形成空气槽的步骤；在第二区域形成蒸汽槽的步骤；在第一板材上重叠结合第二板材而形成与空气槽对应的空气通路和与蒸汽槽对应的蒸汽通路的步骤；弯曲第一板材和第二板材而形成燃气轮机燃烧器的燃烧筒的步骤。第一区域在燃烧筒的内侧的燃烧区域中流动的燃烧废气的主流方向上，位于第二区域的上游侧。在空气通路中流动冷却空气。在蒸汽通路中流动蒸汽。形成空气槽的步骤包括：形成设置有引导板的弯曲槽的步骤；形成从弯曲槽的一端部向从第二区域远离的方向延伸的第一槽的步骤；形成从弯曲槽的另一端部向远离的方向延伸的第二槽的步骤。形成弯曲槽的步骤包括：沿着大致U字形状的第一轨迹移动立铣刀，在第一板材上形成第一U字槽的步骤；沿着大致U字形状的第二轨迹移动立铣刀，在第一板材上形成第二U字槽的步骤。引导板形成在第一U字槽和第二U字槽之间。

根据本发明，能够根据热负载分布有效率地冷却燃气轮机燃烧器。

附图说明

图1表示燃气轮机的燃烧器。

图2表示燃烧筒的纵剖面图。

图3表示设于燃烧筒的通路。

图4表示设于燃烧筒的通路。

图5表示设于燃烧筒的通路。

图6表示设于燃烧筒的通路。

图7表示设于燃烧筒的通路。

图8A表示要构成燃烧筒的通路的槽的板材。

图8B表示形成有槽的板材和其他板材重叠的状态。

图8C表示重叠的板材弯曲成筒状的状态。

图9A表示燃烧筒的横剖面图。

图9B为由图9A的圆包围的一部分的放大图。

图10表示设于燃烧筒的通路。

图11A表示没有通路扩大部分的通路中的导热率和冷却媒体的流动方向距离的关系。

图11B表示设有通路扩大部分的通路中的导热率和冷却媒体的流动方向距离的关系。

图12A表示设于燃烧筒的通路的形状。

图12B表示设于燃烧筒的通路的形状。

图12C表示设于燃烧筒的通路的形状。

具体实施方式

参照附图，以下说明本发明的实施方式的燃气轮机燃烧器、燃气轮机燃烧器的冷却方法以及燃气轮机燃烧器的制造方法。

(第一实施方式)

本发明的第一实施方式的燃气轮机构成燃气轮机联合循环设备的一部分。燃气轮机联合循环设备除了燃气轮机，还具有蒸汽轮机系统。

燃气轮机具有图1所示的燃烧器1、压缩机(未图示)和涡轮(未图示)。压缩机生成加压空气。加压空气的一部分作为燃烧空气供给至燃烧器1。加压空气的另一部分作为冷却空气供给至燃烧器1。燃烧器1使用燃烧空气将燃料燃烧而生成燃烧废气。冷却空气在冷却燃烧器1后，与燃烧废气混合。燃烧器1将混合有冷却空气的燃烧废气供给至涡轮。涡轮从燃烧废气接收能量，驱动压缩机和发电机，将燃烧废气作为排气排出。水蒸汽轮机系统使用排气生成水蒸汽，使用水蒸汽驱动蒸汽轮机。从水蒸汽轮机系统抽出水蒸汽，用于燃烧器1的冷却。冷却燃烧器1后的水蒸汽返回水蒸汽轮机系统，供给至蒸汽轮机。

如图1所示，燃烧器1设置在车室4的内部。燃烧器1具有燃烧筒2、燃料供给部9、尾筒3。将在燃烧筒2的内侧空间中燃烧废气主流流动的方向称为主流方向。燃料供给部9与燃烧筒2的主流方向上游侧连接。尾筒3与燃烧筒2的主流方向下游侧连接。在燃烧筒2的外侧面设置有音响箱5、蒸汽罩6以及蒸汽罩7。音响箱5、蒸汽罩6以及蒸汽罩7分别形成在周方向的整周上围绕燃烧筒2的带状形状。音响箱5、蒸汽罩6以及蒸汽罩7分别形成环状的内部空间。蒸汽罩6配置在音响箱5的主流方向下游侧，蒸汽罩7配置在蒸汽罩6的主流方向下游侧。

图2表示燃料供给部9及燃烧筒2的纵剖面图。燃料供给部9和燃烧筒2形成以中心轴S为轴的大致旋转对称的形状。燃料供给部9与燃烧筒2的主流方向上游侧的端部2a接合。燃烧筒2的主流方向下游侧的端部2b配置在端部2a的相反侧，与尾筒3接合。燃料供给部9具有配置在中心轴S上的引航喷嘴12和围绕引航喷嘴12配置的多个主喷嘴14。多个主喷嘴14配置在以中心轴S为中心的圆周上。引航喷嘴12和主喷嘴14朝向作为燃烧筒2的内侧空间的燃烧区域8喷出燃料。各主喷嘴14形成燃料和燃烧空气的预混合火焰。在各主喷嘴14的主流方向下游侧设置用于暂时节流燃料和燃烧空气的流动的延长管15。延长管15促进燃料和燃烧空气的混合。

在燃烧区域8中，燃料燃烧而生成燃烧废气。燃烧废气主流与中心轴S大致平行地从图2的左侧向右侧流动，在尾筒3中通过而流入涡轮。燃烧废气越到下游，越促进燃烧反应，温度上升。因此，燃烧筒2接收越到主流方向下游侧越大的热负载。

参照图3，说明用于冷却燃烧筒2的结构。

在燃烧筒2的与延长管15的主流方向下游端对应的位置上在燃烧筒2的内周整周上连续设置外侧环18。外侧环18形成以中心轴S为中心的旋转对称形状。考虑以中心轴S为Z轴的圆柱坐标系。矢径长表示为R，偏角表示为θ。外侧环18在Z坐标上与延长管15的主流方向下游端一致。由于外侧环18配置在延长管15的主流方向下游端的外侧，所以外侧环18的R坐标比延长管15的主流方向下游端的R坐标大。外侧环18的内侧端向主流方向下游侧延伸，形成环状的引导部23。引导部23也在燃烧筒2的内周整周上连续设置。引导部23形成以中心轴S为中心的旋转对称形状。夹持在引导部23和燃烧筒2的内壁面间的引导空间28为以中心轴S为中心的环状空间。在燃烧筒2上设置有用于将从压缩机供给的冷却空气导入引导空间28的吸气孔27。导入引导空间28的冷却空气从作为引导空间28的主流方向下游侧部分的喷出口28a沿着燃烧筒2的内周面向主流方向下游侧呈薄膜状喷出。喷出口28a在Z坐标上与延长管15的主流方向下游端一致。薄膜空气降低燃烧筒2的内周面附近区域的预混合火焰的空燃比，并降低燃烧负载率，抑制振动燃烧。

在燃烧筒2上，在周方向上延伸的周方向内腔30设置在音响箱5的主流方向下游侧。多个空气通路31和多个空气通路32从周方向内腔30朝向主流方向上游侧延伸。多个空气通路31沿着燃烧筒2的周方向配置。多个空气通路32沿着燃烧筒2的周方向配置。各空气通路31的主流方向上游端在位于音响箱5的主流方向下游侧的开口41上向燃烧筒2的外周面开口。各空气通路32的主流方向上游端在位于音响箱5的主流方向上游侧且吸气孔27的主流方向下游侧的开口43上向燃烧筒2的外周面开口。各空气通路32的中间部分通过开口42与音响箱5的内部空间连通。空气通路32的开口42和周方向内腔30之间的部分称作空气通路部分32a。空气通路32的开口43和开口42之间的部分称作空气通路部分32b。在燃烧筒2上设置有将音响箱5的内部空间和燃烧区域8连通的多个吸音孔16。

在燃烧筒2的周方向内腔30的主流方向下游侧的部分上设置有将蒸汽罩6的内部空间和蒸汽罩7的内部连接的多个蒸汽通路51。各蒸汽通路51沿着主流方向延伸。多个蒸汽通路51沿着燃烧筒2的周方向配置。

空气通路31、空气通路32、周方向内腔30、音响箱5、吸音孔16、外侧环18和吸气孔27设置在上游侧区域2c上。蒸汽通路51设置在上游侧区域2c的主流方向下游侧的下游侧区域2d上。在上游侧区域2c上不设置蒸汽通路。在下游侧区域2d上不设置空气通路。

从蒸汽轮机系统向蒸汽罩7的内部空间供给蒸汽。蒸汽在蒸汽通路51中朝向主流方向上游侧流动，流入蒸汽罩6的内部空间。蒸汽从蒸汽罩6的内部空间返回蒸汽轮机系统。通过在蒸汽通路51中流动的蒸汽冷却下游侧区域2d。

从开口43流入空气通路部分32b的冷却空气在空气通路部分32b中朝向主流方向下游侧流动，在开口42中通过而流入音响箱5的内部空间。从开口41流入空气通路31的冷却空气在空气通路31中朝向主流方向下游侧流动，并流入周方向内腔30中。冷却空气从周方向内腔30在空气通路部分32a中朝向主流方向上游侧流动，在开口42中通过而流入音响箱5的内部空间。音响箱5的内部空间的冷却空气在吸音孔16中通过而流入燃烧区域8。

本实施方式中，热负载大的下游侧区域2d由比热大的蒸汽强力冷却，所以燃烧筒2的疲劳强度提高。另外，通过空气冷却热负载小的上游侧区域2c，所以用于燃烧筒2的冷却的蒸汽的流量可以较少。由于用于冷却的蒸汽的流量少即可，所以能够提高燃气轮机联合循环设备整体的热效率。

在本实施方式中，冷却上游侧区域2c后的冷却空气用于音响箱5的内部空间的净化。因此，与上游侧区域2c的冷却和净化由不同的加压空气进行的情况相比，能够增加燃烧空气的流量。结果，抑制燃烧振动，排气中的氮氧化物浓度降低。

在本实施方式中，从空气通路31流入周方向内腔30的冷却空气改变方向而流入空气通路部分32a。由碰撞效应，周方向内腔30中的导热率提高。结果，在上游侧区域2c和下游侧区域2d的边界部分上也得以充分冷却。周方向内腔30和蒸汽罩6的Z坐标一致的情况下，在边界部分得以进一步充分的冷却。

在本实施方式中，蒸汽在蒸汽通路51中朝向上游侧区域2c流动，所以上游侧区域2c和下游侧区域2d的边界部分的温度差距变小。结果，燃烧筒2的疲劳强度提高。

(第二实施方式)

本发明的第二实施方式的燃烧器1为在第一实施方式的燃烧器1改造上游侧区域2c的结构的燃烧器。

图4表示第二实施方式中的用于冷却燃烧筒2的结构。在本实施方式中，不设置吸气孔27。各空气通路32还具有从开口43到开口44向主流方向上游侧延伸的空气通路部分32c。从开口43流入空气通路32的冷却空气的一部分在空气通路部分32b中朝向主流方向下游侧流动，在开口42中通过而流入音响箱5的内部空间。从开口43流入空气通路32的冷却空气的另一部分在空气通路部分32c朝向主流方向上游侧流动，从开口44流入引导空间28，形成薄膜空气。

在本实施方式中，使用冷却上游侧区域2c的冷却空气形成薄膜空气。因此，与上游侧区域2c的冷却和薄膜空气的形成由不同的加压空气进行的情况相比，能够增加燃烧空气的流量。结果，进一步抑制燃烧振动，排气中的氮氧化物浓度降低。

图5表示第二实施方式的燃烧筒2的变形例。在本实施例中，不设置开口43。从开口41流入空气通路31的冷却空气在空气通路31中朝向主流方向下游侧流动，并流入周方向内腔30。冷却空气从周方向内腔30在空气通路部分32a中朝向主流方向上游侧流动。在空气通路部分32a中流动的冷却空气的一部分在开口42中通过，而流入音响箱5的内部空间，在吸音孔16中通过而流入燃烧区域8。冷却空气的另一部分在空气通路部分32b和空气通路部分32c中朝向主流方向上游侧流动，从开口44流入引导空间28，形成薄膜空气。

(第三实施方式)

本发明的第三实施方式的燃烧器1为在第一或第二实施方式的燃烧器1中改造上游侧区域2c的结构的燃烧器。

图6表示第三实施方式中用于冷却燃烧筒2的结构。本实施方式中，多个独立通路沿着燃烧筒2的周方向配置。周方向内腔30由多个分隔壁35分离成多个内腔30a。多个内腔30a沿着燃烧筒2的周方向配置。各独立通路具有一个内腔30a、从内腔30a朝向主流方向上游侧延伸的一个空气通路31、从内腔30a朝向主流方向上游侧延伸的一个空气通路32。一个独立通路，与其他独立通路在燃烧筒2内不连通。

在周方向上连通的周方向内腔30上连接有多个空气通路31以及多个空气通路32的情况下，根据周方向内腔30内部的压力的周方向分布，在空气通路31和空气通路32中流动的冷却空气的流量有产生周方向分布的情况。在本实施方式中，防止在空气通路31、空气通路32中流动的冷却空气的流量产生周方向分布。

图7表示第三实施方式的燃烧筒2的变形例。本变形例中，内腔30a被U字型的弯曲部30b置换。在弯曲部30b上优选设置引导板。引导板抑制冷却空气在弯曲部30b中流动时的气流的剥离，减低弯曲部30b的压力损失。结果，能够以少的冷却空气的流量得到所希望的冷却效果。

引导板的形状优选月牙形。月牙形的引导板容易制造，所以缩短燃烧筒2的制造时间，削减成本。

参照图8A～图8C，说明设置有月牙形的引导板的燃烧筒2的制造方法。

首先，准备要构成上游侧区域2c的第一区域和要构成下游侧区域2d的第二区域的板材61。在第一区域上形成要构成空气通路31的第一槽、要构成空气通路32的第二槽和要构成弯曲部30b的弯曲槽。第一槽从弯曲槽的一端部向从第二区域远离的方向延伸。第二槽从弯曲槽的另一端部向从第二区域远离的方向延伸。在第二区域上形成要构成蒸汽通路51的蒸汽槽。

图8A表示形成弯曲槽的板材61的一部分。沿着U字形状的轨迹38移动球头立铣刀，在板材61上形成U字槽36，沿着U字形状的轨迹39移动立铣刀，在板材61上形成U字槽37。这时，在U字槽36和U字槽37之间形成月牙形的引导板30c。弯曲槽具有U字槽36、U字槽37、引导板30c。切削U字槽36的立铣刀和切削U字槽37的立铣刀可以是同一个，也可以是不同的。

如图8B所示，在板材61上重叠结合板材62，以形成空气通路31、空气通路32、弯曲部30b以及蒸汽通路51。

如图8C所示，弯曲板材61和板材62而形成燃烧筒2。

以下，说明根据周方向的热负载分布来冷却燃烧筒2的技术。

参照图9A，燃烧筒2具有配置在主喷嘴14的主流方向下游侧的主喷嘴下游侧区域2e和配置在相邻的两个主喷嘴14之间的主流方向下游侧的主喷嘴间下游侧区域2f。主喷嘴下游侧区域2e和主喷嘴间下游侧区域2f沿着燃烧筒2的周方向交替配置。在以中心轴S为Z轴的圆柱坐标系中，主喷嘴14和与其对应的主喷嘴下游侧区域2e其坐标θ一致。相邻的两个主喷嘴14之间和与此对应的主喷嘴间下游侧区域2f其坐标θ一致。

在燃烧筒2中存在在主喷嘴下游侧区域2e中热负载大、在主喷嘴间下游侧区域2f中热负载小的周方向的热负载分布。在燃烧区域8的主流方向上游侧的区域上，燃烧反应进行中，燃烧废气的混合也不充分。在燃烧区域8的主流方向下游侧的区域，燃烧反应大致结束，燃烧废气混合充分。因此，周方向的热负载分布在上游侧区域2c中比较显著，在下游侧区域2d中比较不显著。

(第四实施方式)

图9A表示本发明的第四实施方式的燃烧筒2的横剖面图。图9B为由图9A的圆A包围的一部分的放大图。如图9B所示，作为配置在主喷嘴下游侧区域2e上的空气通路32的空气通路321的有效直径，比作为配置在主喷嘴间下游侧区域2f上的空气通路32的空气通路322的有效直径大。因此，在空气通路321中流动的冷却空气的流量，比在空气通路322中流动的冷却空气的流量多。在图9B中，空气通路32的有效直径为两种，但也可以为三种以上。

在本实施方式中，热负载大的主喷嘴下游侧区域2e被强力冷却，用于冷却热负载小的主喷嘴间下游侧区域2f的冷却空气被削减。

在本实施方式中，防止在燃烧筒2产生周方向的温度分布。结果，引起周方向的温度分布的热应力变小，燃烧筒2的疲劳强度提高。

若空气通路321的周方向节距P1比空气通路322的周方向节距P2小，则能够进一步提高上述的效果。

上述的有效直径的周方向分布可以适用于空气通路31，也可以适用于蒸汽通路51。但是，上述的有效直径的周方向分布仅适用于配置在上游侧区域2c上的空气通路31以及空气通路32，不适用于配置在下游侧区域2d上的蒸汽通路51，这在成本效益上是优良的。

本实施方式中的有效直径的周方向分布能够适用于第一至第三实施方式中的任一种。

(第五实施方式)

图10表示本发明的第五实施方式的燃烧筒2中音响箱5的附近。作为设置在主喷嘴下游侧区域2e的空气通路32的空气通路321具有作为空气通路部分32a的空气通路部分321a和作为空气通路部分32b的空气通路部分321b。在各空气通路321上沿着空气通路321的长度方向(主流方向)设置有多个通路扩大部321w。各空气通路321在通路扩大部321w上有效直径(通路的通路剖面积)局部扩大。通路扩大部321w设置在空气通路部分321a和空气通路部分321b两者上。在作为设于主喷嘴间下游侧区域2f的空气通路部分32的空气通路部分322上不设置通路扩大部321这样的通路扩大部。

图11A是表示空气通路部分322中的导热率和流动方向距离之间的关系的曲线图。空气通路322其有效直径不管流动方向距离如何，以值d1保持一定。在空气通路322中，导热率不管流动方向距离如何，以值X保持一定。

图11B是表示空气通路321中导热率和流动方向距离的关系的曲线图。空气通路321的通路扩大部321w以外的部分的有效直径为值d2。在此，值d1与值d2相等。在通路扩大部321w中，在空气通路321的壁面附近流动的冷却空气的流动被切断，以空气通路321为起点开始发展边界层。因此，在空气通路321中，导热率在比值X大的范围内沿着流动方向距离变动。

通路扩大部321w的空气通路321的长度方向的节距优选为值d2的10倍以下。这种情况下，边界层以未发展的情况切断流动，所以在增加导热率的方面上是有利的。

通路扩大部321w的长度方向距离L优选为通路扩大部321w的扩大深度H的5～10倍。这种情况下，由于能够更可靠地得到通路扩大部321w的冷却空气的流动的剥离和再附着，所以在增加导热率的方面上是有利的。扩大深度的方向与空气通路321的长度方向垂直。空气通路321有在通路扩大部321w中向燃烧筒2的周方向以及半径方向中的任一个或两者扩大的情况。

优选值d2比值d1大。这时，通路扩大部321w的有效直径和空气通路321的通路扩大部321w以外的部分的有效直径都比空气通路322的有效直径大。

参照图10，优选空气通路321的周方向节距P1比空气通路322的周方向节距P2小。这种情况下，主喷嘴下游侧区域2e中的吸音孔16的周方向节距P3也比主喷嘴间下游侧区域2f中的吸音孔16的周方向节距P4小。

本实施方式的空气通路32和吸音孔16也能够适用于第一至第三实施方式中的任一种。

(第六实施方式)

本发明的第六实施方式中，在作为配置在主喷嘴下游侧区域2e的空气通路部分32a的空气通路部分321a的有效直径(通路剖面积)随着靠近开口42而单调减小。

图12A表示燃烧筒2的半径方向的通路宽度随着靠近开口42而阶梯性(不连续)单调减小的空气通路321。

图12B表示燃烧筒2的半径方向的通路宽度随着靠近开口42而连续性(平滑)单调减小的空气通路321a。

图12C表示燃烧筒2的半径方向的通路宽度随着靠近开口42而阶梯性(不连续)单调减小的空气通路321a。

空气通路部分321a，可以是其燃烧筒2的周方向的通路宽度随着靠近开口42而连续性(平滑)减少。

在本实施方式中，空气通路部分321a的有效直径随着靠近作为冷却空气的出口的开口42而减少，冷却空气的流速随着靠近作为出口的开口42而提高。因此，空气通路部分321a中的导热率随着靠近作为出口的开口42而增加。另一方面，冷却空气的温度随着靠近作为出口的开口42而上升。在空气通路部分321a的从开口42远离的部分中，利用冷却空气和通路壁面的较大温度差进行冷却，压力损失小。在靠近空气通路部分321a的开口42的部分，冷却空气和通路壁面的温度差小，但是由于导热率大，所以确保了必要的热交换。这样，燃烧筒2被有效地冷却。

空气通路部分321a的有效直径随着靠近作为冷却空气的出口的开口42而阶梯性(不连续)减少的情况下，在不连续部分产生冷却空气的剥离和再附着。这引起导热率的增加和压力损失的增加。另一方面，空气通路部分321a的有效直径随着靠近作为冷却空气的出口的开口42而连续性减少的情况下，没有这样的导热率增加和压力损失的增加。空气通路部分321a的有效直径随着靠近开口42而阶梯性(不连续)还是连续性减少，能够根据设计条件选择。

上述的通路形状能够适用于配置在主喷嘴下游侧区域2e上的空气通路部分32b，也能够适用于配置在主喷嘴间下游侧区域2f上的空气通路部分32a以及空气通路部分32b。上述的通路形状，当适用于主喷嘴下游侧区域2e的通路时，比适用于主喷嘴间下游侧区域2f的通路时更有效。

本实施方式的通路形状能够适用于第四和第五实施方式。

上述实施方式的组合包含没有具体记载的组合。

Claims (13)

1、一种燃气轮机燃烧器，其具有：

燃料供给部；

燃烧筒，

其中，

所述燃料供给部向所述燃烧筒的内侧的燃烧区域供给燃料，

所述燃烧筒向涡轮供给所述燃料燃烧生成的燃烧废气，

所述燃烧筒具有形成有冷却空气流动的空气通路的第一区域和形成有冷却蒸汽流动的蒸汽通路的第二区域，

所述第二区域位于比所述第一区域靠所述燃烧废气的主流方向下游侧的位置。

2、如权利要求1所述的燃气轮机燃烧器，其中，

所述空气通路包含空气通路第一部分、从所述空气通路第一部分朝向所述燃烧废气的主流方向上游侧延伸的空气通路第二部分、从所述空气通路第一部分朝向所述主流方向上游侧延伸的空气通路第三部分，

所述冷却空气顺次通过所述空气通路第二部分、所述空气通路第一部分和所述空气通路第三部分而流入所述燃烧区域。

3、如权利要求2所述的燃气轮机燃烧器，其中，

所述空气通路第一部分包含设置有引导板的弯曲部分。

4、如权利要求1所述的燃气轮机燃烧器，其中，

所述空气通路包含多个内腔和从各个所述多个内腔朝向所述燃烧废气的主流方向上游侧延伸的空气通路第一部分和空气通路第二部分，

所述冷却空气被供给至所述空气通路第一部分，并通过所述空气通路第二部分而流入所述燃烧区域，

所述多个内腔沿着所述燃烧筒的周方向配置，

所述多个内腔相互分离。

5、如权利要求1～4中任一项所述的燃气轮机燃烧器，其中，

在所述燃烧筒设有沿着所述燃烧筒的内周面以薄膜状喷出通过了所述空气通路的所述冷却空气的喷出口。

6、如权利要求1～5中任一项所述的燃气轮机燃烧器，其中，

所述蒸汽通路在所述燃烧废气的主流方向上延伸，

所述冷却蒸汽在所述蒸汽通路中朝向所述第一区域流动。

7、如权利要求1～6中任一项所述的燃气轮机燃烧器，其中，

还具有设于所述第一区域的音响箱，

所述空气通路向所述音响箱的内侧的音响箱内空间供给所述冷却空气，

在所述第一区域设有连通所述音响箱内空间和所述燃烧区域的吸音孔。

8、如权利要求1所述的燃气轮机燃烧器，其中，

所述燃料供给部包含沿着以所述燃烧筒的轴线为中心的圆配置的多个燃料喷嘴，

所述空气通路和所述蒸汽通路中的至少一方包含在所述燃烧废气的主流方向上延伸的多个通路，

所述多个通路包含配置在所述燃料喷嘴的所述主流方向下游侧的燃料喷嘴对应通路和配置在所述多个燃料喷嘴的相邻两个之间的所述主流方向下游侧的燃料喷嘴间对应通路，

所述燃料喷嘴对应通路的有效直径比所述燃料喷嘴间对应通路的有效直径大。

9、如权利要求8所述的燃气轮机燃烧器，其中，

还具有设于所述第一区域的音响箱，

所述多个通路包含在所述空气通路中，

所述燃料喷嘴对应通路和所述燃料喷嘴间对应通路分别从设于所述第一区域的开口向所述音响箱的内侧的音响箱内空间供给所述冷却空气，

在所述第一区域设有连通所述音响箱内空间和所述燃烧区域的吸音孔，

所述燃料喷嘴对应通路包含有效直径随着靠近所述开口而单调减小的有效直径单调减小部。

10、如权利要求7所述的燃气轮机燃烧器，其中，

所述燃料供给部包含沿着以所述燃烧筒的轴线为中心的圆配置的多个燃料喷嘴，

所述空气通路包含在所述燃烧废气的主流方向上延伸的多个通路，

所述多个通路包含配置在所述燃料喷嘴的所述主流方向下游侧的燃料喷嘴对应通路和配置在所述多个燃料喷嘴的相邻两个之间的所述主流方向下游侧的燃料喷嘴间对应通路，

所述燃料喷嘴对应通路和所述燃料喷嘴间对应通路分别从设于所述第一区域的开口向所述音响箱内空间供给所述冷却空气，

所述燃料喷嘴对应通路包含有效直径局部大的通路扩大部，

所述燃料喷嘴间对应通路不包含有效直径局部大的通路扩大部。

11、如权利要求10所述的燃气轮机燃烧器，其中，

所述燃料喷嘴对应通路包含有效直径随着靠近所述开口而单调减小的有效直径单调减小部。

12、一种燃气轮机燃烧器的冷却方法，包括以下步骤：

向燃烧筒的内侧的燃烧空间供给燃料；

燃烧所述燃料而生成燃烧废气；

将所述燃烧废气供给至涡轮；

向设于所述燃烧筒的空气通路供给冷却空气；

使用通过了所述涡轮的所述燃烧废气而生成蒸汽；

向设于所述燃烧筒的蒸汽通路供给所述蒸汽；

将通过了所述蒸汽通路的所述蒸汽供给至蒸汽轮机，

其中，

所述燃烧筒具有形成有所述空气通路的第一区域和形成有所述蒸汽通路的第二区域，

所述第二区域位于比所述第一区域靠所述燃烧废气的主流方向下游侧的位置。

13、一种燃气轮机燃烧器的制造方法，包括如下步骤：

在包含第一区域和第二区域的第一板材的所述第一区域形成空气槽；

在所述第二区域形成蒸汽槽；

在所述第一板材上重叠结合第二板材而形成与所述空气槽对应的空气通路和与所述蒸汽槽对应的蒸汽通路；

弯曲所述第一板材和所述第二板材而形成燃气轮机燃烧器的燃烧筒，

其中，

所述第一区域在所述燃烧筒的内侧的燃烧区域中流动的燃烧废气的主流方向上，位于比所述第二区域靠上游侧的位置，

在所述空气通路中流动冷却空气，

在所述蒸汽通路中流动蒸汽，

形成所述空气槽包括如下步骤：

形成设置有引导板的弯曲槽；

形成从所述弯曲槽的一端部向从所述第二区域远离的方向延伸的第一槽；

形成从所述弯曲槽的另一端部向所述远离的方向延伸的第二槽，

形成所述弯曲槽包括如下步骤：

沿着大致U字形状的第一轨迹移动立铣刀，在所述第一板材上形成第一U字槽；

沿着大致U字形状的第二轨迹移动立铣刀，在所述第一板材上形成第二U字槽，

所述引导板形成在所述第一U字槽和所述第二U字槽之间。

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