CN101910730A - 燃气轮机的燃烧器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种燃气轮机的燃烧器。该燃气轮机的燃烧器(3)包括：生成燃烧火焰的内侧预混合气体生成部(33)以及外侧预混合气体生成部(34)，在内部具有该预混合气体生成部(33、34)的内筒(31)，连接该内筒(31)和涡轮的入口部的尾筒(32)。并且，外侧预混合气体生成部(34)被配置为包围内侧预混合气体生成部(33)的外周。并且，内侧预混合气体生成部(33)和外侧预混合气体生成部(34)被配置为隔着圆筒状涡流器环(35)。在该燃烧器3中，预混合气体生成部(33、34)的预混合气体生成部出口(333、334)的内壁面中，燃烧器(3)的径向外侧的内壁面比径向内侧的内壁面更加在燃烧火焰的轴向延长。

Description

燃气轮机的燃烧器
技术领域
本发明涉及燃气轮机的燃烧器，更为具体地是涉及能够抑制燃烧振动的产生的燃气轮机的燃烧器。
背景技术
燃气轮机的燃烧器一般包括：生成燃烧火焰的预混合气体生成部(涡流器)、在内部具有该预混合气生成部的内筒和连接该内筒和涡轮的入口部的尾筒。
作为采用这种结构的现有的燃气轮机的燃烧器，公知的是专利文献1中所记载的技术。在现有的燃气轮机的燃烧器中，在连接内筒和尾筒而构成的燃气轮机的燃烧器中配置有内侧涡流器和外侧涡流器，所述内侧涡流器具有：在所述内筒的内部，相对于所述内筒的中心轴被同心状的配置的圆筒状的内侧涡流器环和在该内侧涡流器环的外周面具有的多个内侧涡流器叶片；所述外侧涡流器具有：在所述内侧涡流器叶片的外周侧且相对于所述内侧涡流器环同心状的配置的圆筒状的外侧涡流器环和该外侧涡流器环的外周面具有的多个外侧涡流器叶片。
专利文献1：(日本)特开2006-300448号公报
在这里，燃气轮机的燃烧器存在应该抑制集中散热造成的燃烧振动的产生的问题。
发明内容
该发明的目的在于提供一种能够抑制燃烧振动的产生的燃气轮机的燃烧器。
为了达到上述目的，该发明的燃气轮机的燃烧器包括：生成燃烧火焰的预混合气体生成部；在内部具有该预混合气体生成部的内筒；连接所述内筒和涡轮的入口部的尾筒，其特征在于，在所述预混合气体生成部的预混合气体生成部出口的内壁面中，燃烧器的径向外侧的内壁面比径向内侧的内壁面更加在燃烧火焰的轴向延长。
在该燃气轮机的燃烧器中，在预混合气体生成部的预混合气体生成部出口的内壁面中，燃烧器的径向外侧的内壁面比径向内侧的内壁面更加在燃烧火焰的轴向延长。在该构成中，预混合气体生成部的燃烧火焰沿延长的径向外侧的内壁面平滑地延伸。于是，燃烧火焰在尾筒32的轴向分散，燃烧火焰稳定。由此，具有抑制燃烧振动的产生的优点。
并且，该发明的燃气轮机的燃烧器不仅具有包括内侧预混合气体生成部和外侧预混合气体生成部的至少一对所述预混合气体生成部，并且，所述内侧预混合气体生成部比所述外侧预混合气体生成部配置在更靠燃烧器的径向内侧，并且，所述内侧预混合气体生成部的预混合气体生成部出口比所述外侧预混合气体生成部的预混合气体生成部出口更加位于燃烧器的轴向上游侧。
在该燃气轮机的燃烧器中，内侧预混合气体生成部的预混合气体生成部出口和外侧预混合气体生成部的预混合气体生成部出口燃烧器的轴向被错开配置，因此，燃烧火焰的全长延伸。由此，燃烧火焰的散热位置分散，从而具有抑制燃烧振动的产生的优点。例如、在内侧预混合气体生成部的预混合气体生成部出口和外侧预混合气体生成部的预混合气体生成部出口相对于燃烧器的轴向位于相同位置的结构中，燃烧火焰导致的散热集中，且燃烧振动变得容易产生。
并且，在该发明的燃气轮机的燃烧器中，从所述外侧预混合气体生成部至所述涡轮的入口部的距离L以及从所述内侧预混合气体生成部的预混合气体生成部出口至所述外侧预混合气体生成部的预混合气体生成部出口的距离L1具有0.2≤L1/L的关系。
在该燃气轮机的燃烧器中，从内侧预混合气体生成部的预混合气体生成部出口至外侧预混合气体生成部的预混合气体生成部出口的距离L1是恰当的，因此，具有有效地分散燃烧火焰造成的散热并抑制燃烧振动的产生的优点。
并且，该发明的燃气轮机的燃烧器中，在所述预混合气体生成部的预混合气体生成部出口的内壁面中，燃烧器的径向外侧的内壁面在燃烧火焰的前端部台阶状地扩径。
在该燃气轮机的燃烧器中，通过在燃烧火焰的前端部设置台阶部，燃烧火焰的前端位置被明确。在该结构中，在燃烧火焰的前端部形成燃烧气体的循环区域，因此，具有燃烧火焰稳定的优点。
并且，在该发明的燃气轮机的燃烧器中，在所述预混合气体生成部的预混合气体生成部出口的内壁面中，燃烧器的径向外侧的内壁面被缩径。
在该燃气轮机的燃烧器中，由于被缩径的内壁面燃烧火焰(火焰面)的行进速度增大，燃烧火焰的长度变大。由此，燃烧火焰在尾筒32的轴向分散，具有燃烧火焰稳定并抑制燃烧振动的产生的优点。
该发明的燃气轮机的燃烧器包括：生成燃烧火焰的多个预混合气体生成部；在内部具有所述预混合气体生成部的内筒；连接所述内筒和涡轮的入口部的尾筒，其特征在于，至少一个所述预混合气体生成部的预混合气体生成部出口比其他所述预混合气体生成部的预混合气体生成部出口更位于燃烧器的轴向上游侧。
该燃气轮机的燃烧器中，相对于外侧预混合气体生成部的预混合气体生成部出口，至少一个预混合气体生成部的预混合气体生成部出口在燃烧器的轴向被错开配置，因此，燃烧火焰的全长延伸。由此，燃烧火焰的散热位置分散，从而具有抑制燃烧振动的产生的优点。
在该发明的燃气轮机的燃烧器中，在预混合气体生成部的预混合气体生成部出口的内壁面中，燃烧器的径向外侧的内壁面比径向内侧的内壁面更加在燃烧火焰的轴向延长。该结构中，预混合气体生成部的燃烧火焰沿延长的径向外侧的内壁面平滑地延伸。于是，燃烧火焰在尾筒32的轴向分散，燃烧火焰稳定。由此，具有抑制燃烧振动的产生的优点。
附图说明
图1是表示该发明的实施例所涉及的燃气轮机的燃烧器的结构图。
图2是表示图1记载的燃气轮机的燃烧器的作用的说明图。
图3是表示图1记载的燃气轮机的燃烧器的变形例的说明图。
图4是表示图1记载的燃气轮机的燃烧器的变形例的说明图。
图5是表示图1记载的燃气轮机的燃烧器的变形例的说明图。
图6是表示图1记载的燃气轮机的燃烧器的变形例的说明图。
图7是表示图1记载的燃气轮机的燃烧器的变形例的说明图。
图8是表示图1记载的燃气轮机的燃烧器的变形例的说明图。
图9是表示一般的燃气轮机的结构图。
图10是表示图9记载的燃气轮机的燃烧器的结构图。
附图标记说明
1燃气轮机
2压缩机
21车室
3燃烧器
31内筒
32尾筒
321台阶部
33内侧预混合气体生成部
331涡流器叶片
332燃料喷射部
333预混合气体生成部出口
334预混合气体生成部出口
34外侧预混合气体生成部
341涡流器叶片
342燃料喷射部
343预混合气体生成部出口
35涡流器环
36预混合气体生成部出口
4涡轮
41入口部
5转子
具体实施方式
下面，参照附图对本发明进行详细说明。另外，该发明并不限于该实施例。并且，该实施例的构成要素包括维持发明的同一性，并且能够置换且显而易见置换的要素。并且，该实施例中记载的多个变形例在本领域技术人员的显而易见的范围内能够任意组合。
实施例
图1是表示该发明的实施例所涉及的燃气轮机的燃烧器的结构图。图2是表示图1记载的燃气轮机的燃烧器的作用的说明图。图3～8是表示图1记载的燃气轮机的燃烧器的变形例的说明图。图9是表示一般的燃气轮机的结构图。图10是表示图9记载的燃气轮机的燃烧器的结构图。
【燃气轮机】
该燃气轮机1包括压缩机2、燃烧器3和涡轮4(参考图9)。压缩机2压缩从空气入口进入的空气并生成压缩空气。燃烧器3向该压缩空气喷射燃料并产生高温、高压的燃烧气体。涡轮4将该燃烧气体的热能转换为转子5的旋转能量从而产生驱动力。并且，该驱动力被传递至与转子5连接的发电机(省略图示)。
【燃气轮机的燃烧器】
并且，燃烧器3被设置在压缩机2的出口部后方且涡轮4的入口部前方(参考图9以及图10)。并且，多个燃烧器3在涡轮4的周向被环状配置。各燃烧器3具有内筒31、尾筒32和预混合气体生成部(涡流器)33、34(参考图1)。内筒31是构成燃烧器3的燃烧室的筒状部件，并被固定设置在压缩机2的车室21。尾筒32是连接内筒31和涡轮4的入口部41的筒状部件。预混合气体生成部33、34被配置在内筒31的内部，并生成燃烧火焰。
在该燃烧器3中，被压缩机2压缩的空气(压缩空气)被导入燃烧器3的内筒31，并被供给至预混合气体生成部33、34。并且，该压缩空气和燃料在预混合气体生成部33、34混合从而成为燃烧火焰。并且，被该燃烧火焰形成的高温高压的燃烧气体经由尾筒32供给至涡轮4。
【燃烧器的预混合气体生成部】
燃烧器3的预混合气体生成部33(34)具有涡流器叶片331(341)、燃料喷射部332(333)(参考图1)。涡流器叶片331(341)被配置在形成于内筒31的内部的压缩空气的通路R1(R2)上，并使压缩空气旋转。燃料喷射部332(333)配置在压缩空气的通路R1(R2)上且涡流器叶片331(341)的下流侧，并向压缩空气喷射燃料。
并且，在该燃烧器3中，预混合气体生成部33、34具有双重结构(双重涡流器结构)(参考图1)。例如、在该实施例中，燃烧器3在内筒31的内部具有内侧预混合气体生成部33和外侧预混合气体生成部34。该预混合气体生成部33、34具有环状结构，并且相对于内筒31的中心轴被设置为同心状。此时，与内侧预混合气体生成部33相比，外侧预混合气体生成部34配置在更靠内筒31的径向外侧(包围内侧预混合气体生成部33的外周)。并且，内侧预混合气体生成部33和外侧预混合气体生成部34被配置为隔着圆筒状的涡流器环35。
在该预混合气体生成部33(34)中，如果压缩空气通过通路R1(R2)的预混合翼331(341)，则形成压缩空气的旋转流(参考图1)。并且，该旋转流中，由燃料喷射部332(333)喷射燃料从而形成混合气体，该混合气体燃烧而成为燃烧火焰。此时，调整燃料喷射部332(333)的燃料喷射量，以使内侧预混合气体生成部33生成的燃烧火焰成为燃料充足(旺燃烧火焰)，并且使外侧预混合气体生成部34生成的燃烧火焰成为燃料不足(小火焰)。因此，充足燃烧火焰(内侧预混合气体生成部33发出的燃烧火焰)形成在尾筒32的中心区域，并且小燃烧火焰(外侧预混合气体生成部34发出的燃烧火焰)形成在尾筒32的壁面附近的区域。于是，在尾筒32的中心区域，由于小燃烧火焰导致火焰面温度降低，NOx的产生减少。并且，在尾筒32的壁面附近的区域，由于生成小燃烧火焰，燃烧气体温度减低且NOx的产生减少。由此，整个燃烧器3的NOx的产生减少。
另外，在该实施例中，燃料喷射部332(342)配置在涡流器叶片331(341)的下游侧。该结构防止燃烧火焰(特别是小燃烧火焰)的回火，因而优选。但是，不限于此，燃料喷射部332(342)也可以配置在涡流器叶片331(341)的上游侧。
【燃烧振动的减少结构】
在这里，在该燃烧器3中，为了减少燃烧振动，在预混合气体生成部33(34)的预混合气体生成部出口333(343)的内壁面中，燃烧器3的径向外侧的内壁面比径向内侧的内壁面更加在燃烧火焰的轴向延长(参考图1)。即、在预混合气体生成部33(34)的预混合气体生成部出口333(343)中，燃烧器3的径向外侧的内壁面在燃烧火焰的轴向(尾筒32的轴向)没有台阶地延长。在该结构中，预混合气体生成部333(343)发出的燃烧火焰沿延长的径向外侧的内壁面平滑地延伸。于是，燃烧火焰在尾筒32的轴向分散，燃烧火焰稳定(参考图2)。由此，抑制燃烧振动的产生。另外，在图1中，燃烧火焰的火焰面用虚线表示。
例如，在该实施例中，如上所述，在内筒31内形成压缩空气的通路R1(R2)，在该通路R1(R2)上配置涡流器叶片331(341)(参考图1)。并且，通过在压缩空气的通路R1(R2)上且涡流器叶片331(341)的下游侧形成燃料喷射部332(342)，形成预混合气体生成部33(34)。
并且，内侧预混合气体生成部33具有环状结构，在其中心配置预混合气体生成部出口36。即、在内侧预混合气体生成部33的压缩空气的通路R1的壁面中，燃烧器3的径向内侧的壁面被预混合气体生成部出口36构成。并且，内侧预混合气体生成部33和外侧预混合气体生成部34被配置为隔着涡流器环35。即、内侧预混合气体生成部33的压缩空气的通路R1的壁面中，燃烧器3的径向外侧的壁面被涡流器环35的内周面构成。因此，在内侧预混合气体生成部33中，燃烧火焰在预混合气体生成部出口36的端部(混合气体的下游侧端部)稳定。因此，预混合气体生成部出口36的端部成为外侧预混合气体生成部33的预混合气体生成部出口333。此时，涡流器35的内周面比预混合气体生成部出口36的端部更加在混合气体的下游侧延伸。由此，在内侧预混合气体生成部33的预混合气体生成部出口333的内壁面中，燃烧器3的径向外侧的内壁面比径向内侧的内壁面更加在燃烧火焰的轴向延伸。
并且，在外侧预混合气体生成部34的压缩空气的通路R2的壁面中，燃烧器3的径向内侧的壁面由涡流器环35的外周面构成。并且，在外侧预混合气体生成部34的压缩空气的通路R2的壁面中，燃烧器3的径向外侧的壁面由内筒31的内壁面(或尾筒32的内壁面)构成。因此，在外侧预混合气体生成部34中，燃烧火焰在涡流器35的端部(混合气体的下游侧端部)稳定。因而，涡流器环35的端部成为外侧预混合气体生成部34的预混合气体生成部出口343。此时，内筒31的内壁面(或尾筒32的内壁面)比涡流器环35的端部更加在混合气体的下游侧延伸。由此，在预混合气体生成部34的预混合气体生成部出口343的内壁面中，燃烧器3的径向外侧的内壁面比径向内侧的内壁面更加在燃烧火焰的轴向延长。
另外，在该实施例中，内筒31的内壁面和尾筒32的内壁面被成为同一平面地构成。
并且，在该燃烧器3中，为了降低燃烧振动，内侧预混合气体生成部33的预混合气体生成部出口333比外侧预混合气体生成部34的预混合气体生成部出口343更位于燃烧器3的轴向上游侧(相对于燃烧气体的流动方向的上游侧)(参考图1)。即、从燃烧器3的轴向剖面来看，与外侧预混合气体生成部34相比，内侧预混合气体生成部33使预混合气体生成部出口333的位置在燃烧器3的轴向上游侧被错开配置。在该结构中，内侧预混合气体生成部33的预混合气体生成部出口333和外侧预混合气体生成部34的预混合气体生成部出口343在燃烧器3的轴向被错开配置，因此，燃烧火焰的全长延伸。由此，燃烧火焰的散热位置分散，并抑制燃烧振动的产生。
例如、在该实施例中，内侧预混合气体生成部33的预混合气体生成部出口333后退至燃烧器3的轴向上游侧，并被配置在涡流器环35的最里面的位置(参考图1)。由此，内侧预混合气体生成部33的预混合气体生成部出口333比外侧预混合气体生成部34的预混合气体生成部出口343更位于燃烧器3的轴向上游侧。
【效果】
如上所述，在该燃气轮机的燃烧器3中，在预混合气体生成部33(34)的预混合气体生成部出口333(343)的内壁面中，燃烧器3的径向外侧的内壁面比径向内侧的内壁面更加在燃烧火焰的轴向上延长(参考图1)。在该结构中，预混合气体生成部33(34)的燃烧火焰沿延长的径向外侧的内壁面平滑地延伸。于是，燃烧火焰在尾筒32的轴向上分散，燃烧火焰稳定(参考图2)。由此，具有抑制燃烧振动的产生的优点。例如、在预混合气体生成部的预混合气体生成部出口没有延长(燃烧器3的径向外侧的内壁面和径向内侧的内壁面位于相同位置，在径向外侧的内壁面产生台阶)的结构中，由于在预混合气体生成部出口燃烧火焰从壁面剥离，燃烧火焰的流速降低。于是，燃烧火焰导致的散热集中，并变得易于产生燃烧振动。
另外，在该实施例中，燃烧器3具有一对预混合气体生成部33、34，该预混合气体生成部33、34具有双重结构(双重涡流器结构)(参考图1)。但是，并不限于此，预混合气体生成部也可以具有一重结构(省略图示)。例如、在图1的结构中，也可以省略内侧预混合气体生成部33和涡流器35，仅仅利用单一的预混合气体生成部(外侧预混合气体生成部34)进行火焰生成。
并且，在该燃气轮机的燃烧器3中，在预混合气体生成部33、34具有双重结构的结构中，优选内侧预混合气体生成部33的预混合气体生成部出口333比外侧预混合气体生成部34的预混合气体生成部出口343更加位于燃烧器3的轴向上游侧(参考图1)。在该结构中，内侧预混合气体生成部33的预混合气体生成部出口333和外侧预混合气体生成部34的预混合气体生成部出口343在燃烧器3的轴向被错开配置，因此，燃烧火焰的全长延伸。由此，燃烧火焰的散热位置分散，具有抑制燃烧振动的产生的优点。例如、在内侧预混合气体生成部的预混合气体生成部出口和外侧预混合气体生成部的预混合气体生成部出口相对于燃烧器的轴向位于同一位置的结构中，燃烧火焰造成的散热集中，易于产生燃烧振动。
在这里，在上述结构中，优选从外侧预混合气体生成部34至涡轮4的入口部41(涡轮4的一段定子叶片)的距离L以及、从内侧预混合气体生成部33的预混合气体生成部出口333至外侧预混合气体生成部34的预混合气体生成部出口343的距离L1具有0.2≤L1/L关系(参考图1)。在该结构中，由于从内侧预混合气体生成部33的预混合气体生成部出口333至外侧预混合气体生成部34的预混合气体生成部出口343的距离L1是恰当的，所以，有效地分散燃烧火焰造成的散热，具有抑制燃烧振动的产生的优点。
另外，在上述结构中，L1/L的范围的上限由内侧预混合气体生成部33的燃烧火焰的长度规定。例如、在该实施例中，以内侧预混合气体生成部33的燃烧火焰的前端到达外侧预混合气体生成部34的燃烧火焰的稳定位置(涡流器环35的端部)方式规定从内侧预混合气体生成部33的预混合气体生成部出口至外侧预混合气体生成部34的预混合气体生成部出口343的距离L1。在该结构中，内侧预混合气体生成部33的燃烧火焰和外侧预混合气体生成部34的燃烧火焰在燃烧器的轴向连续。由此，有效地进行燃烧。
【尾筒的内壁面形状】
另外，在该燃气轮机的燃烧器3中，在预混合气体生成部33、34的燃烧火焰的延伸范围内，尾筒32的内径被设定为大致相同(参考图1)。在该结构中，由于尾筒32的设计以及制造简单，因而优选。
但是，不限于此，优选在预混合气体生成部33(34)的预混合气体生成部出口333(343)的内壁面中，燃烧器3的径向外侧的内壁面在燃烧火焰的前端部台阶状地扩径(参考图3)。即、通过在燃烧火焰的前端部设置有台阶部，燃烧火焰的前端温度被明确。在该结构中，由于在燃烧火焰的前端部形成燃烧气体的循环区域，具有燃烧火焰稳定的优点。
例如、在该实施例中，尾筒32的内壁面从外侧预混合气体生成部34的预混合气体生成部出口343在尾筒32的轴向直线延长，并在燃烧火焰的前端部台阶状扩大(参考图3)。具体地，通过在燃烧火焰的顶点的稍上游侧的位置设置台阶部321，尾筒32的壁面被台阶状扩宽。由此，在燃烧火焰的前端部形成燃烧气体的循环区域。并且，在内侧预混合气体生成部33中，同样的台阶部被涡流器环35构成。即、涡流器环35的边缘部位于内侧预混合气体生成部33的燃烧火焰的前端部，燃烧气体的循环区域形成在燃烧火焰的前端部。
并且，在该燃气轮机的燃烧器3中，在预混合气体生成部33(34)的预混合气体生成部出口333(343)的内壁面中，优选燃烧器3的径向外侧的内壁面被缩径(参考图4)。在该结构中，由于在被缩径的内壁面燃烧火焰(火焰面)的行进速度增大，燃烧火焰的长度变大。由此，燃烧火焰在尾筒32的轴向分散，从而具有燃烧火焰稳定并且抑制燃烧振动的产生的优点。
例如，在该实施例中，从内侧预混合气体生成部33发出的燃烧火焰沿涡流器环35的内周面行进(参考图4)。此时，由于涡流器环35的内径逐渐缩小，其内壁面具有在内壁面收缩的形状。由此，以内侧预混合气体生成部33发出的燃烧火焰的行进速度增大的方式构成。并且，在该实施例中，外侧预混合气体生成部34发出的燃烧火焰沿尾筒32的内壁面行进。此时，通过尾筒32的内径逐渐缩小，其内壁面具有在内侧收缩的形状。由此，以外侧预混合气体生成部34发出的燃烧火焰的行进速度提高的方式构成。
另外，在上述结构中，预混合气体生成部33(34)的内壁面也可以以任何位置为起点被缩径。例如，在该实施例中，涡流器环35的内壁面以及尾筒32的内壁面(预混合气体生成部33(34)的内壁面)以燃烧火焰的长度方向的中部附近的位置为起点逐渐缩小内径。
并且，在该燃气轮机的燃烧器3中，在预混合气体生成部33、34的燃烧火焰的延伸范围内，由于尾筒32具有锥形或包络线形状，也可以随着前往燃烧火焰的下游侧，而缓慢扩大尾筒32的内径(省略图示)。并且，在这种情况下，相对于尾筒32的中心轴的内壁面的倾斜角度优选在5〔deg〕以下，更为优选在7〔deg〕以下，更为优选在15〔deg〕以下。由此，燃烧火焰的燃烧被恰当地确保。
【变形例】
并且，在该燃气轮机的燃烧器3中，在具有多个预混合气体生成部33、34的结构中，也可以采用至少一个所述预混合气体生成部的预混合气体生成部出口比其他所述预混合气体生成部的预混合气体生成部出口更加位于燃烧器3的轴向上游侧的结构(参考图5以及图6)。在该结构中，至少一个预混合气体生成部33的预混合气体生成部出口333相对于外侧预混合气体生成部34的预混合气体生成部出口343在燃烧器3的轴向被错开配置，因此，燃烧火焰的全长延伸。由此，燃烧火焰的散热位置分散，具有抑制燃烧振动的产生的优点。
例如、在该变形例中，燃烧器3具有一个内侧预混合气体生成部33和五个预混合气体生成部34(参考图5)。该预混合气体生成部33(34)是如下结构：涡流器叶片331(341)和燃料喷射部332(342)以预混合气体生成部出口334(344)为轴而配置。并且，内侧预混合气体生成部33配置在燃烧器3的中心轴上，外侧预混合气体生成部34以包围该内侧预混合气体生成部33的方式被配置。此时，内侧预混合气体生成部33的预混合气体生成部出口333相对于其他的预混合气体生成部34的预混合气体生成部出口343位于燃烧器3的轴向上游侧(参考图6)。由此，燃烧火焰的散热位置分散。
并且，在该变形例中，各预混合气体生成部33、34的预混合气体生成部出口333、343也可以相对于燃烧器3的轴向分别配置在不同位置(参考图7以及图8)。与上述结构相比，在该结构中，由于各预混合气体生成部33、34的预混合气体生成部出口333(343)在燃烧器3的轴向分散配置，所以燃烧火焰的散热位置分散。由此，有效抑制燃烧振动的产生。
另外，在该结构中，优选位于燃烧器3的轴向上游侧的预混合气体生成部34和位于轴向下游侧的预混合气体生成部33(34)的距离(在这里是预混合气体生成部出口334(344)的前端位置的距离)D1(D2)相对于预混合气体生成部33(34)的直径D具有D1/D(D2/D)的关系。由此，燃烧火焰的燃烧被恰当确保。
如上所述，该发明的燃气轮机的燃烧器在能够抑制燃烧振动的产生的这一点上是有用的。

Claims (6)

1.一种燃气轮机的燃烧器，包括，生成燃烧火焰的预混合气体生成部，在内部具有所述预混合气体生成部的内筒，连接所述内筒和涡轮的入口部的尾筒，所述燃气轮机的燃烧器特征在于，
在所述预混合气体生成部的预混合气体生成部出口的内壁面中，燃烧器的径向外侧的内壁面比径向内侧的内壁面更加在燃烧火焰的轴向延长。
2.如权利要求1记载的燃气轮机的燃烧器，其特征在于，
具有包括内侧预混合气体生成部和外侧预混合气体生成部的至少一对所述预混合气体生成部，并且所述内侧预混合气体生成部比所述外侧预混合气体生成部配置在更靠径向内侧，且所述内侧预混合气体生成部的预混合气体生成部出口比所述外侧预混合气体生成部的预混合气体生成部出口更加位于燃烧器的轴向上游侧。
3.如权利要求2记载的燃气轮机的燃烧器，其特征在于，
从所述外侧预混合气体生成部至所述涡轮的入口部的距离L和从所述内侧预混合气体生成部的预混合气体生成部出口至所述外侧预混合气体生成部的预混合气体生成部出口的距离L1具有0.2≤L1/L的关系。
4.如权利要求1～3的任一项所记载的燃气轮机的燃烧器，其特征在于，
在所述预混合气体生成部的预混合气体生成部出口的内壁面中，燃烧器的径向外侧的内壁面在燃烧火焰的前端部台阶状地扩径。
5.如权利要求1～4的任一项所记载的燃气轮机的燃烧器，其特征在于，
在所述预混合气体生成部的预混合气体生成部出口的内壁面中，燃烧器的径向外侧的内壁面被缩径。
6.一种燃气轮机的燃烧器，包括：生成燃烧火焰的多个预混合气体生成部、在内部具有所述预混合气体生成部的内筒和连接所述内筒和涡轮的入口部的尾筒，所述燃气轮机的燃烧器特征在于，
至少一个所述预混合气体生成部的预混合气体生成部出口比其他所述预混合气体生成部的预混合气体生成部出口更加位于燃烧器的轴向上游侧。
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2434222B1 (en) * 2010-09-24 2019-02-27 Ansaldo Energia IP UK Limited Method for operating a combustion chamber
US8875516B2 (en) * 2011-02-04 2014-11-04 General Electric Company Turbine combustor configured for high-frequency dynamics mitigation and related method
EP2698582B1 (en) * 2011-03-16 2017-11-22 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Gas turbine combustor and gas turbine
JP5393745B2 (ja) * 2011-09-05 2014-01-22 川崎重工業株式会社 ガスタービン燃焼器
US9188335B2 (en) * 2011-10-26 2015-11-17 General Electric Company System and method for reducing combustion dynamics and NOx in a combustor
RU2561956C2 (ru) 2012-07-09 2015-09-10 Альстом Текнолоджи Лтд Газотурбинная система сгорания
WO2014090741A1 (de) * 2012-12-14 2014-06-19 Siemens Aktiengesellschaft Gasturbine mit mindestens einer rohrbrennkammer
JP5984770B2 (ja) * 2013-09-27 2016-09-06 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ガスタービン燃焼器およびこれを備えたガスタービン機関
EP3059499B1 (en) * 2013-10-18 2019-04-10 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Fuel injector
US9845956B2 (en) * 2014-04-09 2017-12-19 General Electric Company System and method for control of combustion dynamics in combustion system
EP3106686B1 (en) * 2015-06-15 2018-09-12 Ansaldo Energia IP UK Limited Damping means for components in a turbomachine and method for assembling said damping means
WO2017018983A1 (en) * 2015-07-24 2017-02-02 Siemens Aktiengesellschaft Combustor system and method for reducing combustion residence time and/or damping combustion dynamics
JP6563312B2 (ja) * 2015-11-05 2019-08-21 川崎重工業株式会社 ガスタービンエンジンの抽気構造
US11174792B2 (en) 2019-05-21 2021-11-16 General Electric Company System and method for high frequency acoustic dampers with baffles
US11156164B2 (en) 2019-05-21 2021-10-26 General Electric Company System and method for high frequency accoustic dampers with caps

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4204402A (en) * 1976-05-07 1980-05-27 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Reduction of nitric oxide emissions from a combustor
JPS6057131A (ja) * 1983-09-08 1985-04-02 Hitachi Ltd ガスタ−ビン燃焼器の燃料供給方法
JPH0663646B2 (ja) * 1985-10-11 1994-08-22 株式会社日立製作所 ガスタ−ビン用燃焼器
JP2644745B2 (ja) * 1987-03-06 1997-08-25 株式会社日立製作所 ガスタービン用燃焼器
JPH0684817B2 (ja) * 1988-08-08 1994-10-26 株式会社日立製作所 ガスタービン燃焼器及びその運転方法
JPH0772616B2 (ja) * 1989-05-24 1995-08-02 株式会社日立製作所 燃焼器及びその運転方法
JP2954401B2 (ja) * 1991-08-23 1999-09-27 株式会社日立製作所 ガスタービン設備およびその運転方法
EP0540167A1 (en) * 1991-09-27 1993-05-05 General Electric Company A fuel staged premixed dry low NOx combustor
JPH05203148A (ja) * 1992-01-13 1993-08-10 Hitachi Ltd ガスタービン燃焼装置及びその制御方法
JP2950720B2 (ja) * 1994-02-24 1999-09-20 株式会社東芝 ガスタービン燃焼装置およびその燃焼制御方法
US5943866A (en) * 1994-10-03 1999-08-31 General Electric Company Dynamically uncoupled low NOx combustor having multiple premixers with axial staging
DE4446541A1 (de) * 1994-12-24 1996-06-27 Abb Management Ag Brennkammer
JPH08210640A (ja) * 1995-02-03 1996-08-20 Hitachi Ltd ガスタービン燃焼器
JPH09166326A (ja) * 1995-12-15 1997-06-24 Hitachi Ltd ガスタービン燃焼器
US5974781A (en) * 1995-12-26 1999-11-02 General Electric Company Hybrid can-annular combustor for axial staging in low NOx combustors
JP2000329346A (ja) * 1999-05-20 2000-11-30 Tokyo Gas Co Ltd 予混合燃焼器及びその燃焼器を持つコージェネレーションシステム
JP2003090535A (ja) * 2001-09-17 2003-03-28 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd ガスタービンの燃焼器
US7143583B2 (en) * 2002-08-22 2006-12-05 Hitachi, Ltd. Gas turbine combustor, combustion method of the gas turbine combustor, and method of remodeling a gas turbine combustor
JP2006300448A (ja) * 2005-04-22 2006-11-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービンの燃焼器
US7886539B2 (en) * 2007-09-14 2011-02-15 Siemens Energy, Inc. Multi-stage axial combustion system

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Publication number Publication date
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JP2009156542A (ja) 2009-07-16
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