CN104937344B - 燃烧器以及燃气轮机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种抑制返火的发生并且抑制空气膜的偏差的燃烧器以及燃气轮机。即，该燃烧器具备：导引喷烧器；主喷烧器(36)，其在以导引喷烧器为中心的径向外侧沿着周向设置有多个，且在主喷烧器筒(36A)内配置有主喷嘴(36a)；延长管(36B)，其从各主喷烧器的主喷烧器筒向下游侧延伸设置，与主喷烧器筒连接的入口(36Ba)呈圆形状，下游侧的出口(36Bb)由与径向平行的两个径向边(36Bc)以及以连结各径向边的两端的方式沿着周向设置的两个周向边(36Bd)形成；空气通路(36E)，其设置在主喷烧器筒的外侧；以及内侧连通孔(H1)，其设置在延长管的入口侧且与径向的内侧的周向边对应的位置，并连通空气通路与延长管内。

Description

燃烧器以及燃气轮机
技术领域
本发明涉及具有进行预混合燃烧的喷烧器(主喷烧器)的燃烧器以及应用该燃烧器的燃气轮机。
背景技术
例如，在专利文献1中示出了采用预混合方式的燃烧器。该燃烧器除进行预混合燃烧的主喷烧器以外，还为了稳定地维持预混合燃烧而设置有进行扩散燃烧的导引喷烧器。由导引喷烧器生成的扩散火焰作为用于主喷烧器生成预混合火焰的种火使用，由此来维持预混合燃烧。在一般的燃烧器中，主喷烧器导在以导引喷烧器为中心的径向外侧在周向上等间隔地配置。
主喷烧器在圆筒形的喷烧器外筒(主喷烧器筒)内具备主喷嘴以及主旋流器。在喷烧器外筒的前端连接有延长管。而且，主喷烧器在其内部将燃料与空气混合而生成预混合气，并从延长管的前端喷出生成的预混合气。更具体而言，在主旋流器的上游，通过主喷嘴对从压缩机(未图示)供给来的压缩空气喷射燃料，且通过主旋流器使空气以及燃料的流动回旋。由此，生成空气与燃料混合而成的预混合气，并且产生预混合气的回旋流(旋涡流)。然后，预混合气从延长管喷出，并且，利用通过导引喷烧器生成的扩散火焰在延长管的下游侧燃烧，由此，实现预混合燃烧。
然而，由于在延长管的内壁面附近为低流速，因此容易发生主喷烧器的逆火(返火)。返火的发生会导致燃烧器的烧毁，必须尽可能抑制返火。在专利文献1中，为了防止该返火，示出了对延长管的形状进行研究、或从喷烧器外筒与延长管之间的连接部导入膜状的空气(空气膜)的技术。作为延长管的形状，入口与喷烧器外筒相匹配而形成圆形状，出口由两个径向边、连结各径向边的径向内侧以及径向外侧的各周向边形成为台形状。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-78127号公报
发明内容
发明要解决的课题
如上述的专利文献1所述，通过将延长管的出口设为台形状而导入空气膜能够防止返火。然而，延长管的入口为圆形状而出口变形为台形状，从而在延长管的出口产生流速较高的部分与较低的部分。因此，存在导入的空气膜产生偏差的可能性。并且，由于在延长管的出口处的流速较低的部分容易发生返火，因此期望特别是向该部分导入空气膜。
本发明用于解决上述的课题，其目的在于提供能够抑制返火的发生并且抑制空气膜的偏差的燃烧器以及燃气轮机。
用于解决课题的方案
为了实现上述的目的，第一发明的燃烧器的特征在于，具备：导引喷烧器；主喷烧器，其在以所述导引喷烧器为中心的径向外侧沿着周向设置有多个，且在主喷烧器筒内配置有主喷嘴；延长管，其从各所述主喷烧器的所述主喷烧器筒向下游侧延伸设置，与所述主喷烧器筒连接的入口呈圆形状，下游侧的出口由与径向平行的两个径向边以及以连结各所述径向边的两端的方式沿着周向设置的两个周向边形成；空气通路，其设置在所述主喷烧器筒的外侧；以及内侧连通孔，其设置在所述延长管的入口侧且与所述径向的内侧的周向边对应的位置，并连通所述空气通路与所述延长管内。
根据该燃烧器，通过设置内侧连通孔，使得空气从空气通路经由内侧连通孔导入主喷烧器筒，成为膜状的空气而沿着主喷烧器筒以及延长管的内壁面向下游侧流动。该膜状的空气降低壁面附近的低流速区域的燃料浓度。因此，能够抑制返火的发生。特别是，径向内侧的周向边为靠近来自导引喷烧器的火焰且返火的影响较大的部分，因此通过与该部分对应地供给膜状的空气，能够抑制返火的发生并且能够抑制膜状的空气的偏差。
另外，第二发明的燃烧器的特征在于，在第一发明中，所述燃烧器还具备角部连通孔，所述角部连通孔设置在所述延长管的入口侧且除所述内侧连通孔的位置以外的、至少与连通所述径向的外侧的周向边和所述径向边的角部对应的位置，并连通所述空气通路与所述延长管内。
根据该燃烧器，连通周向边和径向边的角部为从圆形状的入口在径向上扩大而使流体扩散从而流速特别容易降低的部分，通过设置与该角部对应的内侧连通孔，能够显著获得抑制返火的发生并且抑制膜状的空气的偏差的效果。
另外，第三发明的燃烧器的特征在于，在第二发明中，所述内侧连通孔在周向上连续地形成，所述角部连通孔在与连通所述径向的外侧的周向边和所述径向边的角部对应的位置在周向上连续地形成。
根据该燃烧器，由于与速度较低的部分对应地供给膜状的空气，因此能够显著获得抑制返火的发生并且抑制膜状的空气的偏差的效果。
另外，第四发明的燃烧器的特征在于，在第三发明中，所述内侧连通孔形成为开口面积大于所述角部连通孔的开口面积。
根据该燃烧器，径向内侧的周向边为靠近来自导引喷烧器的火焰且返火的影响较大的部分，因此为了显著获得抑制返火的发生的效果，优选为，内侧连通孔形成为开口面积大于角部连通孔的开口面积。
另外，第五发明的燃烧器的特征在于，在第二发明中，所述内侧连通孔在周向上连续地形成，所述角部连通孔在周向上间隔地形成。
根据该燃烧器，由于角部连通孔在除内侧连通孔以外的范围内间隔地形成，因此能够向与靠近来自导引喷烧器的火焰且返火的影响较大的部分即径向内侧的周向边对应的内侧连通孔侧供给较多的空气。
另外，第六的发明的燃烧器的特征在于，具备：导引喷烧器；主喷烧器，其在以所述导引喷烧器为中心的径向外侧沿着周向设置有多个，且在主喷烧器筒内配置有主喷嘴；延长管，其从各所述主喷烧器的所述主喷烧器筒向下游侧延伸设置，与所述主喷烧器筒连接的入口呈圆形状，下游侧的出口由与径向平行的两个径向边以及以连结各所述径向边的两端的方式沿着周向设置的两个周向边形成；空气通路，其设置在所述主喷烧器筒的外侧；以及角部连通孔，其设置在所述延长管的入口侧且与连通所述径向的外侧的周向边和所述径向边的角部对应的位置，并连通所述空气通路与所述延长管内。
根据该燃烧器，连通周向边和径向边的角部为从圆形状的入口在径向上扩大而使流体扩散从而流速特别容易降低的部分，通过设置与该角部对应的内侧连通孔，能够显著获得抑制返火的发生并且抑制膜状的空气的偏差的效果。
另外，第七发明的燃烧器的特征在于，在第一至第六中任一个发明中，所述燃烧器具有在所述主喷烧器筒内沿径向延伸设置的多个主旋流器，并且还具备设置在与所述主旋流器的下游端对应的位置并连通所述空气通路与所述主喷烧器筒内的叶片部连通孔。
主旋流器的上游侧的流速容易降低而存在燃料浓度较浓的趋势。因此，通过在与主旋流器的下游端对应的位置设置叶片部连通孔，由此能够通过从该叶片部连通孔导入主喷烧器筒的空气阻拦返火的火焰。
为了实现上述的目的，本发明的燃气轮机具备压缩机、燃烧器以及涡轮，所述燃气轮机的特征在于，所述燃气轮机应用第一至第六中任一发明所述的燃烧器。
根据该燃气轮机，通过抑制返火来防止燃烧器的损坏，由此能够维持涡轮性能。
发明效果
根据本发明，能够抑制返火的发生并且抑制空气膜的偏差。
附图说明
图1为具有本发明的实施方式所涉及的燃烧器的燃气轮机的简略结构图。
图2为图1的燃烧器的放大图。
图3为简略地表示图2的燃烧器的内部结构的侧视图。
图4为从下游侧观察图3的燃烧器的主喷烧器的放大图。
图5为图3的燃烧器的主喷烧器的放大图。
图6为表示贯通孔的配置的图。
图7为表示贯通孔的配置的其他的示例的图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明所涉及的实施方式进行详细说明。需要说明的是，并非通过该实施方式对本发明进行限定。另外，下述实施方式中的构成要素中包含本领域技术人员能够且容易置换、或者实质上相同的结构。
图1为具有本实施方式所涉及的燃烧器的燃气轮机的简略结构图。如图1所示，燃气轮机10从流体的流动方向的上游侧起依次具有压缩机11、燃烧器12、涡轮13、排气室14。在涡轮13上连结有未图示的发电机。燃气轮机具有能够以旋转轴L为中心旋转的转子24。
压缩机11具有导入空气的空气导入口15，在压缩机机室16内交替设置有多个静叶片17与动叶片18。燃烧器12向被压缩机11压缩后的压缩空气(燃烧用空气)供给燃料，通过在喷烧器内点燃而能够燃烧。涡轮13在涡轮机室20内交替设置有多个静叶片21与动叶片22。排气室14具有与涡轮13相连的排气扩散器23。转子24以贯通压缩机11、燃烧器12、涡轮13、排气室14的径向中心部的方式设置。转子24被设定为，压缩机11侧的端部被轴承部25支承，排气室14侧的端部被轴承部26支承，以旋转轴L为中心旋转自如。转子24固定有多个圆盘板，且连结有各动叶片18、22。另外，转子24在压缩机11侧的端部连结有未图示的发电机的驱动轴。
在这样的燃气轮机中，从压缩机11的空气导入口15导入的空气通过多个静叶片17与动叶片18而被压缩，成为高温·高压的压缩空气。对于该压缩空气，在燃烧器12中通过向压缩空气供给规定的燃料而燃烧。由燃烧器12生成的作为工作流体的高温·高压的燃烧气体通过构成涡轮13的多个静叶片21与动叶片22，从而旋转驱动转子24。由此驱动与转子24连结的发电机。通过了转子24的废气在通过排气室14的排气扩散器23转换成静压后向大气排放。
图2为图1的燃烧器的放大图。在燃烧器12中，在外筒31的内部以隔开规定间隔而形成空气通路30的方式支承有内筒32，在内筒32的前端部连结有尾筒33，从而构成沿着相对于旋转轴L倾斜的中心轴S延伸的燃烧器外壳。
外筒31固定于构成涡轮机室20的机室外壳27。内筒32在其中心部沿着中心轴S设置有导引喷烧器35。另外，内筒32在其内部且导引喷烧器35的周围设置有多个主喷烧器36。主喷烧器36以包围导引喷烧器35的方式沿着以中心轴S为中心的周向等间隔且与导引喷烧器35平行地设置在以导引喷烧器35(中心轴S)为中心的径向外侧。尾筒33的基端形成为圆筒状且与内筒32连结。尾筒33以朝向前端侧剖面积缩小并且弯曲的方式而形成，而且朝向涡轮13的第一级的静叶片21开口。
图3为简略地表示图2的燃烧器的内部结构的图，图4为从下游侧观察图3的燃烧器的主喷烧器的放大图，图5为图3的燃烧器的主喷烧器的放大图。
就导引喷烧器35而言，其前端部的导引喷嘴35a配置在呈筒状且前端侧形成为广角的燃烧筒35A内。另外，导引喷烧器35在其外周面与燃烧筒35A的内周面之间设置有导引旋流器35B。
就主喷烧器36而言，其前端部的主喷嘴36a配置在圆筒状的主喷烧器筒36A内。主喷烧器筒36A在通过主喷嘴36a喷射燃料的下游侧(图3以及图5的右侧)设置有延长管36B。延长管36B以从主喷烧器筒36A向下游侧延伸的方式设置。
如图4以及图5所示，延长管36B的与主喷烧器筒36A连接的入口36Ba形成为与主喷烧器筒36A相同的圆形状。另外，延长管36B的下游侧的出口36Bb通过两个径向边36Bc与两个周向边36Bd形成为台形状，所述两个径向边36Bc与以中心轴S为中心的径向平行，所述两个周向边36Bd以连结各径向边36Bc的两端的方式沿着以中心轴S为中心的周向。周向边36Bd具有在径向上接近中心轴S的内侧的周向边36Bd、在径向上远离中心轴S的外侧的周向边36Bd。另外，连结径向边36Bc与周向边36Bd的角部36Be形成为圆弧状。该延长管36B以从入口36Ba侧的圆形状平滑地变化为出口36Bb侧的台形状的方式形成。
另外，主喷烧器36在主喷嘴36a的外周面与主喷烧器筒36A的内周面之间设置有主旋流器36C。
在外筒31的基端部设置有缩顶部34。缩顶部34包括筒状构件34A与盖构件34B，所述筒状构件34A沿着外筒31的基端部的内周面配置，且在外筒31的外侧形成空气通路30的一部分，所述盖构件34B封闭该筒状构件34A的基端侧的开口。盖构件34B对上述的导引喷烧器35的基端进行支承，该导引喷烧器35的燃料端口35C配置在外侧。该燃料端口35C连接有未图示的导引喷烧器燃料路线，而向导引喷烧器35供给燃料。另外，盖构件34B对上述的主喷烧器36的基端进行支承，该主喷烧器36的燃料端口36D配置在外侧。该燃料端口36D连接有未图示的主喷烧器燃料路线，而向主喷烧器36供给燃料。
外筒31在缩顶部34的筒状构件34A内，于基端侧设置有隔壁37。通过该隔壁37使得空气通路30与内筒32连通。在外筒31(缩顶部34的筒状构件34A)与内筒32之间且空气通路30的入口部分设置有整流板38。整流板38以堵塞空气通路30的方式设置，且为形成有多个连通空气通路30的上游侧与下游侧的孔的多孔板。
在这样的燃气轮机燃烧器12中，当高温·高压的压缩空气流入空气通路30时，压缩空气通过整流板38而被整流并且在内筒32的基端部通过隔壁37反转，而被引导至导引喷烧器35的燃烧筒35A以及主喷烧器36的主喷烧器筒36A。而且，压缩空气在主喷烧器36中在主喷烧器筒36A内通过主旋流器36C成为回旋的气流，与从主喷嘴36a喷射出的燃料在延长管36B内混合而成为预混合气并向尾筒33内流入。另外，压缩空气在导引喷烧器35中在燃烧筒35A内通过导引旋流器35B而成为回旋的气流，与从导引喷嘴35a喷射出的燃料混合，通过未图示的种火点燃而燃烧，成为燃烧气体并向尾筒33内喷出。此时，燃烧气体的一部分在尾筒33内以随着火焰向周围扩散的方式喷出，由此从各主喷烧器36向尾筒33内流入的预混合气被点燃而燃烧。
即，通过由从导引喷烧器35喷射出的导引燃料形成的扩散火焰，能够进行用于实施来自主喷烧器36的稀薄预混合燃料的稳定燃烧的火焰保持。另外，通过利用主喷烧器36使燃料预混合，能够使燃料浓度均匀化并实现低NOx化。此时，主喷烧器36的主喷烧器筒36A以及延长管36B的内部成为预混合区域，通过来自导引喷烧器35的扩散火焰使预混合气燃烧的区域成为燃烧区域。燃烧区域位于燃烧筒35A的下游且位于尾筒33的内部。因此，预混合气燃烧而得到的燃烧气体在尾筒33的内部流动。
然而，在这样的预混合方式的燃烧器12中，在主旋流器36C的下游，在主喷烧器筒36A内流动的预混合气成为回旋流。因此，容易发生从燃烧区域向预混合区域的逆火(返火)。具体而言，从主喷嘴36a喷射出的燃料因回旋流遍及主喷烧器筒36A的内部整体而被均匀化。因此，燃料的浓度分布在从主喷烧器筒36A的中央部到内壁面部的范围内大致恒定。相对于此，预混合气的速度在内壁面处为0，随着远离内壁面而速度上升(速度边界层)，在速度边界层的外侧(主喷烧器筒36A的中央部侧)速度大致恒定。即，在主喷烧器筒36A以及延长管36B的内壁面的附近，存在有速度较低的速度边界层，相对于此，在速度边界层燃料浓度较高，因此在该速度边界层容易发生来自燃烧区域的返火。
特别是，在本实施方式中，就延长管36B而言，将入口36Ba形成为圆形状，将出口36Bb形成为台形状。由此，根据发明人等的研究明确了在延长管36B的出口36Bb产生流速较低的部分。具体而言，径向内侧的周向边36Bd的部分、径向外侧的两角部36Be比较显著。因此，在流速较低的部分容易发生返火，从而存在延长管36B的内壁面变成高温而造成燃烧器12损坏的可能性。为了避免这种问题，在本实施方式中，以如下的方式构成主喷烧器36。
如图5所示，在主喷烧器筒36A的外侧具有空气通路36E。在内筒32的内侧设置有覆盖主喷烧器筒36A的外侧的外周筒39，空气通路36E形成在内筒32的内周面的一部分以及外周筒39的内周面与主喷烧器筒36A的外周面之间。该空气通路36E与空气通路30相通。另外，在延长管36B的入口36Ba侧，具有将空气通路36E与延长管36B内连通的连通孔H1。延长管36B的入口36Ba侧是指与主喷嘴36a相比靠下游侧的位置且形成为圆形状的位置。另外，连通孔H1以延长管36B内的开口朝向延长管36B的出口36Bb侧(下游侧)的方式倾斜地形成。连通孔H1与延长管36B的出口36Bb处的流速较低的部分对应，以如下的方式配置。
图6为表示贯通孔的配置的图，图7为表示贯通孔的配置的其他的示例的图。在图6以及图7中，与图4同样从下游侧观察主喷烧器36。连通孔H1在延长管36B的出口36Bb处，与径向内侧的周向边36Bd的部分、径向外侧的两角部36Be对应地设置。
在图6中，连通孔H1分成各部分地设置有：与径向内侧的周向边36Bd的部分对应地设置的内侧连通孔H1a、与两角部36Be的部分分别对应地设置的角部连通孔H1b，并且连通孔H1在规定范围内以狭缝状连续地形成。
对规定范围进行说明。如图6所示，在从下游侧观察主喷烧器36而回旋流逆时针旋转的情况下，将径向外侧的周向边36Bd的中央设为0deg。与径向内侧的周向边36Bd对应的内侧连通孔H1a设置在图6中的双点划线之间A-B的范围内。另外，与角部36Be(回旋流的上游侧(图6的右侧))对应的角部连通孔H1b设置在图6中的双点划线之间E-F的范围内。并且，与角部36Be(回旋流的下游侧(图6的左侧)对应的角部连通孔H1b设置在图6中的双点划线之间C-D的范围内。这样，各连通孔H1a、H1b成为在周向上不均等的配置，这种设置考虑了回旋流的影响。具体而言，如上所述，在主旋流器36C的下游，在主喷烧器筒36A内流动的预混合气成为回旋流。在图6中，在从下游侧观察主喷烧器36时，回旋流逆时针旋转，从各连通孔H1a、H1b导入主喷烧器筒36A的空气通路30的压缩空气的一部分以成为回旋流的方式一边逆时针旋转地流动一边向下游侧流动。因此，考虑到回旋流的流动方向、从各连通孔H1a、H1b距延长管36B的出口36Bb的距离等的影响，而将各连通孔H1a、H1b的范围设为向与回旋流为相反方向的顺时计方向偏移的范围，由此从各连通孔H1a、H1b导入主喷烧器筒36A的空气到达延长管36B的出口36Bb处的以径向内侧的周向边36Bd的中央位置(180deg)为基准的大致对称的范围、以角部36Be的最窄的位置为基准的大致对称的范围。
如图6所示，通过设置连通孔H1，将空气通路30的压缩空气的一部分从空气通路36E经由连通孔H1导入主喷烧器筒36A，如图5所示，成为膜状的空气(空气膜)而沿着主喷烧器筒36A以及延长管36B的内壁面向下游侧流动。该空气膜降低壁面附近的低流速区域的燃料浓度。因此，能够抑制返火的发生。
特别是，在本实施方式的燃烧器12中，与延长管36B的出口36Bb处的流速较低的部分对应地设置内侧连通孔H1a与角部连通孔H1b，从而能够抑制返火的发生并且进一步抑制空气膜的偏差。
需要说明的是，在上述的实施方式的燃烧器12中，通过设置内侧连通孔H1a以及角部连通孔H1b双方，能够显著获得抑制返火的发生并且抑制空气膜的偏差的效果。即使设置内侧连通孔H1a或者角部连通孔H1b中的一方，也能够获得抑制返火的发生并且抑制空气膜的偏差的效果。在设置内侧连通孔H1a或者角部连通孔H1b中的一方的情况下，优选为，设置与靠近来自导引喷烧器35的火焰且返火的影响较大的部分即径向内侧的周向边36Bd对应的内侧连通孔H1a。另外，在设置内侧连通孔H1a或者角部连通孔H1b中的一方的情况下，优选为，设置与在径向上扩大而使流体扩散从而流速特别容易降低的部分即角部36Be对应的角部连通孔H1b。
另外，径向内侧的周向边36Bd为靠近来自导引喷烧器35的火焰且返火的影响较大的部分，因此在设置内侧连通孔H1a以及角部连通孔H1b双方的情况下，为了显著获得抑制返火的发生的效果，优选为，内侧连通孔H1a形成为开口面积大于角部连通孔H1b的开口面积。
在图7中，连通孔H1沿着周向设置有：与径向内侧的周向边36Bd的部分对应地设置的内侧连通孔H1a、与两角部36Be的部分分别对应地设置的角部连通孔H1b。在该情况下，内侧连通孔H1a在规定范围内以狭缝状连续地形成，角部连通孔H1b在除内侧连通孔H1a以外的范围内间隔地形成。
对规定范围进行说明。如图7所示，在从下游侧观察主喷烧器36而回旋流逆时针旋转的情况下，将径向外侧的周向边36Bd的中央设为0deg。与径向内侧的周向边36Bd对应的内侧连通孔H1a设置在图7中的双点划线之间A-B的范围。另外，与角部36Be对应的角部连通孔H1b在剩余的范围内设置为间隔的小孔。连通孔H1a成为在周向上不均等的配置，这种设置如上述那样考虑了回旋流的影响。
如图7所示，通过设置连通孔H1，使得空气通路30的压缩空气的一部分从空气通路36E经由连通孔H1导入主喷烧器筒36A，如图5所示，成为膜状的空气(空气膜)而沿着主喷烧器筒36A以及延长管36B的内壁面流动。该空气膜降低壁面附近的低流速区域的燃料浓度。因此，能够抑制返火的发生。
特别是，在本实施方式的燃烧器12中，与延长管36B的出口36Bb处的流速较低的部分对应地设置内侧连通孔H1a与角部连通孔H1b，从而能够抑制空气膜的偏差，能够显著获得抑制返火的发生的效果。并且，由于角部连通孔H1b在除内侧连通孔H1a以外的范围内间隔地形成，因此能够向与靠近来自导引喷烧器35的火焰且返火的影响较大的部分即径向内侧的周向边36Bd对应的内侧连通孔H1a侧供给较多的空气。
然而，主旋流器的上游侧的流速容易降低而存在燃料浓度较浓的趋势。因此，通过在与主旋流器的下游端对应的位置设置叶片部连通孔H2，由此能够通过从该叶片部连通孔H2导入主喷烧器筒36A的压缩空气阻拦返火的火焰。
另外，根据具备上述的燃烧器12的燃气轮机10，通过抑制返火来防止燃烧器12的损坏，由此能够维持涡轮性能。
附图标记说明
10 燃气轮机
11 压缩机
12 燃烧器
13 涡轮
35 导引喷烧器
36 主喷烧器
36a 主喷嘴
36A 主喷烧器筒
36B 延长管
36Ba 入口
36Bb 出口
36Bc 径向边
36Bd 周向边
36Be 角部
36C 主旋流器
36E 空气通路
H1a 内侧连通孔
H1b 角部连通孔
H2 叶片部连通孔

Claims (11)

1.一种燃烧器，其特征在于，具备：
导引喷烧器；
主喷烧器，其在以所述导引喷烧器为中心的径向外侧沿着周向设置有多个，且在主喷烧器筒内配置有主喷嘴；
延长管，其从各所述主喷烧器的所述主喷烧器筒向下游侧延伸设置，与所述主喷烧器筒连接的入口呈圆形状，下游侧的出口由与径向平行的两个径向边以及以连结各所述径向边的两端的方式沿着周向设置的两个周向边形成；
空气通路，其设置在所述主喷烧器筒的外侧；以及
内侧连通孔，其设置在所述延长管的入口侧且与所述径向的内侧的周向边对应的位置，并连通所述空气通路与所述延长管内，
所述内侧连通孔形成于所述延长管，
所述内侧连通孔以朝向所述延长管的出口的方式倾斜地形成，并且所述内侧连通孔的范围设为向与所述主喷烧器筒内的回旋流的旋转方向相反的方向偏移的范围，由此从所述内侧连通孔导入所述主喷烧器筒的空气到达所述延长管的出口处的以所述径向的内侧的周向边的中央位置为基准的大致对称的范围。
2.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，
所述燃烧器还具备角部连通孔，所述角部连通孔设置在所述延长管的入口侧且除所述内侧连通孔的位置以外的、至少与连通所述径向的外侧的周向边和所述径向边的角部对应的位置，并连通所述空气通路与所述延长管内。
3.根据权利要求2所述的燃烧器，其特征在于，
所述角部连通孔设置于所述延长管。
4.根据权利要求2所述的燃烧器，其特征在于，
所述内侧连通孔在周向上连续地形成，所述角部连通孔在与连通所述径向的外侧的周向边和所述径向边的角部对应的位置在周向上连续地形成。
5.根据权利要求4所述的燃烧器，其特征在于，
所述内侧连通孔形成为开口面积大于所述角部连通孔的开口面积。
6.根据权利要求2所述的燃烧器，其特征在于，
所述内侧连通孔在周向上连续地形成，所述角部连通孔在周向上间隔地形成。
7.根据权利要求4所述的燃烧器，其特征在于，
所述角部连通孔以朝向所述延长管的出口的方式倾斜地形成。
8.一种燃烧器，其特征在于，具备：
导引喷烧器；
主喷烧器，其在以所述导引喷烧器为中心的径向外侧沿着周向设置有多个，且在主喷烧器筒内配置有主喷嘴；
延长管，其从各所述主喷烧器的所述主喷烧器筒向下游侧延伸设置，与所述主喷烧器筒连接的入口呈圆形状，下游侧的出口由与径向平行的两个径向边以及以连结各所述径向边的两端的方式沿着周向设置的两个周向边形成；
空气通路，其设置在所述主喷烧器筒的外侧；以及
角部连通孔，其设置在所述延长管的入口侧且与连通所述径向的外侧的周向边和所述径向边的角部对应的位置，并连通所述空气通路与所述延长管内，
所述角部连通孔设置于所述延长管，
所述角部连通孔以朝向所述延长管的出口的方式倾斜地形成，并且所述角部连通孔的范围设为向与所述主喷烧器筒内的回旋流的旋转方向相反的方向偏移的范围，由此从所述角部连通孔导入所述主喷烧器筒的空气到达所述延长管的出口处的以所述角部的最窄的位置为基准的大致对称的范围。
9.根据权利要求8所述的燃烧器，其特征在于，
所述燃烧器还具备内侧连通孔，所述内侧连通孔设置在所述角部连通孔的位置以外的所述延长管的入口侧且与所述径向的内侧的周向边对应的位置，并连通所述空气通路与所述延长管内。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的燃烧器，其特征在于，
所述燃烧器具有在所述主喷烧器筒内沿径向延伸设置的多个主旋流器，并且还具备设置在与所述主旋流器的下游端对应的位置并连通所述空气通路与所述主喷烧器筒内的叶片部连通孔。
11.一种燃气轮机，其具备压缩机、燃烧器以及涡轮，所述燃气轮机的特征在于，
所述燃气轮机应用权利要求1至9中任一项所述的燃烧器。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6417620B2 (ja) * 2014-10-24 2018-11-07 三菱日立パワーシステムズ株式会社 燃焼器、ガスタービン
CN105645343B (zh) * 2016-02-29 2018-06-05 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种双路压力加油自动平衡控制方法
JP6634658B2 (ja) * 2016-12-20 2020-01-22 三菱重工業株式会社 メインノズル、燃焼器及びメインノズルの製造方法
WO2019018043A1 (en) * 2017-07-19 2019-01-24 Parker-Hannifin Corporation DOUBLE FUEL MULTIPORT CONNECTOR

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101023302A (zh) * 2004-09-10 2007-08-22 三菱重工业株式会社 燃气轮机燃烧装置
CN101832555A (zh) * 2009-03-10 2010-09-15 通用电气公司 燃烧器衬套冷却系统

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5193346A (en) 1986-11-25 1993-03-16 General Electric Company Premixed secondary fuel nozzle with integral swirler
US5251447A (en) 1992-10-01 1993-10-12 General Electric Company Air fuel mixer for gas turbine combustor
JP3300754B2 (ja) 1998-02-09 2002-07-08 三菱重工業株式会社 燃焼器
US6038861A (en) 1998-06-10 2000-03-21 Siemens Westinghouse Power Corporation Main stage fuel mixer with premixing transition for dry low Nox (DLN) combustors
JP3035289B1 (ja) 1999-03-11 2000-04-24 三菱重工業株式会社 ハイブリッド燃焼器
US6427446B1 (en) * 2000-09-19 2002-08-06 Power Systems Mfg., Llc Low NOx emission combustion liner with circumferentially angled film cooling holes
JP4524902B2 (ja) * 2000-10-25 2010-08-18 株式会社Ｉｈｉ 予混合燃料噴射弁を備えた低ＮＯｘ燃焼器
JP3962554B2 (ja) 2001-04-19 2007-08-22 三菱重工業株式会社 ガスタービン燃焼器及びガスタービン
JP4610800B2 (ja) 2001-06-29 2011-01-12 三菱重工業株式会社 ガスタービン燃焼器
US8113000B2 (en) 2008-09-15 2012-02-14 Siemens Energy, Inc. Flashback resistant pre-mixer assembly
JP2010236739A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Hitachi Ltd ガスタービン燃焼器
WO2011018853A1 (ja) 2009-08-13 2011-02-17 三菱重工業株式会社 燃焼器
JP5766444B2 (ja) 2011-01-14 2015-08-19 三菱日立パワーシステムズ株式会社 燃焼器およびガスタービン
JP6021108B2 (ja) * 2012-02-14 2016-11-02 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

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101023302A (zh) * 2004-09-10 2007-08-22 三菱重工业株式会社 燃气轮机燃烧装置
CN101832555A (zh) * 2009-03-10 2010-09-15 通用电气公司 燃烧器衬套冷却系统

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