CN105318352B - 喷雾喷嘴、具备喷雾喷嘴的燃烧装置及燃气轮机设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能促进喷雾流体的微粒化并抑制由喷雾流体的固体成分引起的磨耗的喷雾喷嘴及具备该喷雾喷嘴的燃烧装置。具备内部混合室(27)、向内部混合室供给喷雾流体(11)的喷雾流体流道(23、24)、向内部混合室供给喷雾用介质(12)的喷雾用介质流道(29、30)、对喷雾流体与喷雾用介质流道的混合流体(13)喷雾的出口孔(41)、连接内部混合室与出口孔的混合流体流道(31、32)。在混合流体流道流动的混合流体在合流部(35)合流，从出口孔喷雾。内部混合室具备向内部混合室喷出喷雾流体的中间喷出孔(26)。中间喷出孔设于喷雾流体流道的合流部。在喷雾流体流道流动的喷雾流体在合流部合流，从中间喷出孔喷出。

Description

喷雾喷嘴、具备喷雾喷嘴的燃烧装置及燃气轮机设备

技术领域

本发明涉及喷雾喷嘴及具备喷雾喷嘴的燃烧装置，尤其涉及使用气体(喷雾用介质)使液体燃料(喷雾流体)微粒化的二流体喷雾方式的喷雾喷嘴及具备该喷雾喷嘴的燃烧装置。

背景技术

在燃气轮机的燃烧器等燃烧装置中，要求能够与多种燃料对应的燃料的多样化与环境性能的提高两方面。

相对于燃料的多样化，在一部分的燃气轮机中，根据燃料的供给状况，使用除了天然气所代表的燃料气体外，还使用轻油或A重油等液体燃料的、所谓的称为双重燃料的燃烧器。在该燃烧器中，能使用气体燃料与液体燃料双方，因此，即使燃料的供给状况变化，也能继续运转。

相对于燃气轮机的环境性能的提高，主要要求由燃烧排出的氮氧化物(NO_X)、一氧化碳(CO)及烟尘的减少。对于氮氧化物的减少，以空气中的氮气在高温下被氧化而产生的热NO_X的减少为中心进行开发。为了减少热NO_X，应用预先在燃料中混合空气后燃烧的稀薄预混合燃烧方式是有效的。在该燃烧方式中，在燃烧空间的燃料与空气的比例一定，空气量多，因此不会产生局部的高温场所，能抑制热NO_X的生成。另一方面，由于空气相对于燃料的比例多，因此，稳定燃烧范围被限定。另外，在燃烧温度低的情况下，作为未燃烧成分，容易产生CO、烟尘。

在燃气轮机燃烧器使用液体燃料时，在减少氮氧化物方面期望使用上述稀薄预混合燃烧方式。在液体燃料的情况下，为了进行稀薄预混合燃烧，需要在燃烧前，预先使液体状的燃料成分气化并与空气混合。此时，当使液体燃料微粒化时，每液体燃料的重量的表面积增加，容易气化。另外，在通过使液体燃料微粒化而不气化地燃烧的情况下，也通过每重量的表面积增加，燃烧反应变快。因此，难以产生未燃烧成分，能减少从燃烧装置产生的CO、烟尘的量。这样，在液体燃料的燃烧中，微粒化对环境性能的提高为重要的项目之一。

具有向使液体燃料微粒化的喷雾喷嘴之一供给液体燃料(喷雾流体)、空气或蒸汽等气体(用于微粒化的喷雾用介质)，通过使两者混合而进行微粒化的二流体喷雾方式。一般地，二流体喷雾方式与不使用喷雾用介质地使喷雾流体微粒化的一流体喷雾方式相比，利用大容量的喷雾的微粒化性能高。另外，即使液体燃料的供给量变化，微粒化性能的变化也小。因此，二流体喷雾方式一般在燃烧负荷变化的燃烧装置中使用。

在二流体喷雾方式的喷雾喷嘴(以下简称为“喷雾喷嘴”)中，要求提高微粒化性能，并且减少喷雾用介质的使用量或压力，减少对喷雾必要的能量使用量。因此，研究了喷雾用介质的混合方法等。

专利文献1记载了使喷雾流体与喷雾用介质在上游侧的空间(内部混合室)混合，使混合后的流体(以下称为“混合流体”)从多个出口孔喷出的内部混合方式的喷雾喷嘴的例子。在专利文献1记载的喷雾喷嘴中，通过喷雾流体与喷雾用介质的流动方向在内部混合室改变，进行混合，喷雾流体微粒化。另外，混合流体通过从出口孔以高速喷出，产生与周围气体的速度差，剪切力作用在混合流体中的喷雾流体上，进行喷雾流体的微粒化。

在专利文献2中记载了使喷雾流体与喷雾用介质的混合流体相对地流动，通过使混合流体在出口孔附近碰撞，促进喷雾流体的微粒化的喷雾喷嘴。专利文献2所记载的喷雾喷嘴从出口孔扇状地喷出混合流体，根据其喷雾形状，也称为风扇喷射式。在风扇喷射式的喷雾喷嘴中，除了喷雾流体与喷雾用介质混合并微粒化，由于混合流体从出口孔以扇形喷出，因此，混合流体与周围气体的边界面多，由于与周围气体的速度差，剪切力作用在混合流体中的喷雾流体，进行喷雾流体的微粒化。

现有技术文献

专利文献1：日本特开昭62-186112号公报

专利文献2：日本特开平9-239299号公报

专利文献1所记载的二流体喷雾喷嘴使喷雾流体与喷雾用介质在内部混合室混合，使混合流体从多个出口孔喷出。微粒化主要利用剪切力进行，该剪切力由利用在内部混合室的搅拌的混合(搅拌混合)与利用混合流体从出口孔以高速喷出时的与周围气体的速度差产生。但是，喷雾流体与喷雾用介质容易由于其密度差而分离。尤其，在体积大且混合流体的流速下降的内部混合室中，两者在流速低的部分分离，喷雾流体与喷雾用介质的混合比例的局部不均容易变大。在该情况下，存在不进行在内部混合室的搅拌混合，不进行微粒化之类的课题。另外，在使喷雾流体与喷雾用介质与内部混合室的下游侧壁面碰撞而促进搅拌混合时，由于喷雾流体中的固体成分(粗大粒子)与壁面碰撞，壁面磨耗，也存在喷雾喷嘴的更换频率变多之类的课题。

专利文献2所记载的二流体喷雾喷嘴使喷雾流体与喷雾用介质在多个混合部混合。但是，由于混合流体以高速流动，因此，普遍存在流道内的混合时间变短，混合无法充分进行之类的课题。另外，在混合部，由于与上游侧连接的喷雾流体的流道与喷雾用介质的流道相交，因此，由于喷雾流体中的固体成分与内部混合室的壁面碰撞，也存在壁面容易磨耗之类的课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能促进喷雾流体的微粒化、能抑制由喷雾流体中的固体成分引起的磨耗的喷雾喷嘴及具备该喷雾喷嘴的燃烧装置。

本发明的喷雾喷嘴、具备喷雾喷嘴的燃烧装置及燃气轮机设备具有以下特征。

具备使作为燃料的喷雾流体与作为用于使上述喷雾流体微粒化的气体的喷雾用介质混合而形成混合流体的内部混合室、向上述内部混合室供给上述喷雾流体的一对喷雾流体流道、向上述内部混合室供给上述喷雾用介质的喷雾用介质流道以及将上述混合流体向外部喷雾的出口孔。上述内部混合室具备将上述喷雾流体向上述内部混合室喷雾的中间喷出孔。一对上述喷雾流体流道在上述喷雾流体流的下游侧互相连接。上述中间喷出孔设于一对上述喷雾流体流道互相连接的合流部。在一对上述喷雾流体流道流动的上述喷雾流体在上述喷雾流体流道的上述合流部互相合流，并从上述中间喷出孔喷雾。

本发明的效果如下。

根据本发明，能提供能促进喷雾流体的微粒化、能抑制由喷雾流体中的固体成分引起的磨耗的喷雾喷嘴及具备该喷雾喷嘴的燃烧装置。

附图说明

图1是本发明的第一实施例的喷雾喷嘴的前端部的、沿轴向的剖视图。

图2是从喷雾流体的供给方向的下游侧观察图1的喷雾喷嘴的主视图。

图3是图1的切断线A-A的喷雾喷嘴的剖视图。

图4是现有的喷雾喷嘴的前端部的、沿轴向的剖视图。

图5是对本发明的第一实施例的变形例的喷雾喷嘴，与图1的切断线A-A对应的位置的剖视图。

图6是对本发明的第一实施例的另一变形例的喷雾喷嘴，与图1的切断线A-A对应的位置的剖视图。

图7是对本发明的第一实施例的另一变形例的喷雾喷嘴，前端部的、沿轴向的剖视图。

图8是对本发明的第一实施例的另一变形例的喷雾喷嘴，与图1的切断线A-A对应的位置的剖视图。

图9是本发明的第二实施例的喷雾喷嘴的前端部的、沿轴向的剖视图。

图10是从喷雾流体的供给方向的下游侧观察图9的喷雾喷嘴的主视图。

图11是图9的切断线A-A的喷雾喷嘴的剖视图。

图12是表示设有本发明的第三实施例的燃气轮机燃烧器的燃气轮机设备的整体结构的概略图。

图中：10、10a～10d、50—喷雾喷嘴，11—喷雾流体，12—喷雾用介质，13—混合流体，14～17、19、20—喷雾，18—喷雾用介质的流，21—喷雾流体供给流道，22—喷雾用介质供给流道，23、23a、23b、24、24a、24b—喷雾流体流道，25—合流部，26、26a～26c—中间喷出孔，27—内部混合室，28、28a、28b—槽，29、30—喷雾用介质流道，29a—喷雾用介质流道，31～34—混合流体流道，35、36—合流部，37、38—槽，41、42—出口孔，43—上游侧隔壁，44—下游侧隔壁，45—侧面隔壁，46—喷雾喷嘴内筒部，47—喷雾喷嘴外筒部，61—燃烧用空气，62—燃料，63—燃烧气体，64—喷雾用空气，66—压缩机，67—燃气轮机燃烧器，68—涡轮机，69—发电机，71—外筒，72—终端罩，73—内筒，73a—燃烧室，74—转变件，75—点火栓，76—旋转器，77—空气取入口，82—燃料箱，83—搬运泵，84—搬运调整阀，85—高压泵，86—压力调整阀，87—断开阀，88—流量调整阀，89—燃料流量计，90—燃料分配器，92—高压压缩机，93—压力·流量调整阀，94—空气分配器，100—现有的喷雾喷嘴。

具体实施方式

使用附图说明本发明的实施例的喷雾喷嘴与具备该喷雾喷嘴的燃烧装置和燃气轮机设备。另外，在本说明书中使用的附图中，存在对相同的要素标注相同的符号，对这些要素省略反复的说明的场合。在以下的实施例中，“喷雾流体”是燃料(尤其为液体燃料)，“喷雾用介质”是用于使喷雾流体微粒化的气体。另外，“上游”与“下游”分别表示对于喷雾流体、混合流体流的上游与下游。

[实施例一]

使用图1～图8说明本发明的第一实施例的喷雾喷嘴10。

图1是本实施例的喷雾喷嘴10的前端部的、沿轴向(X方向)的剖视图。在图1中，X方向是喷雾喷嘴10的轴向，是喷雾流体的供给方向。图2是从喷雾流体11的供给方向的下游侧观察图1的喷雾喷嘴10的主视图。图3是图1的切断线A-A的喷雾喷嘴10的剖视图，是在喷雾喷嘴10的内部混合室27的位置，从喷雾流体的供给方向的下游侧观察喷雾喷嘴10的剖视图。在图2、3中，Y方向是喷雾喷嘴10的径向。

另外，图4是现有的喷雾喷嘴100的前端部的、沿轴向(X方向)的剖视图，表示与本实施例的喷雾喷嘴10的不同。

另外，图5是对本实施例的变形例的喷雾喷嘴10a，与图1的切断线A-A对应的位置的剖视图。图6是对本实施例的另一变形例的喷雾喷嘴10b，与图1的切断线A-A对应的位置的剖视图。图7是对本实施例的又一变形例的喷雾喷嘴10c，前端部的、沿轴向(X方向)的剖视图。图8是对本实施例的又一变形例的喷雾喷嘴10d，与图1的切断线A-A对应的位置的剖视图。

图1～3所示的本实施例的喷雾喷嘴10具备喷雾喷嘴内筒部46、位于喷雾喷嘴内筒部46的外周的喷雾喷嘴外筒部47，液体燃料作为喷雾流体11施加压力地供给，与喷雾流体11不同的气体作为喷雾用介质12施加压力地供给。在喷雾喷嘴内筒部46的内部形成内部混合室27，在喷雾喷嘴外筒部47形成出口孔41、42。喷雾喷嘴10在内部混合室27混合喷雾流体11与喷雾用介质12而形成混合流体13，将该混合流体13从设于喷雾喷嘴10的前端部的出口孔41、42向外部喷雾。即，本实施例的喷雾喷嘴10是使用喷雾用介质12使喷雾流体11(液体燃料)微粒化的二流体喷雾喷嘴之一。

在喷雾喷嘴10的最上游侧设有喷雾流体11流动的喷雾流体供给流道21、喷雾用介质12流动的喷雾用介质供给流道22。喷雾流体供给流道21分支为一对喷雾流体流道23、24这两个流道，使喷雾流体11流向下游侧。喷雾用介质供给流道22与喷雾喷嘴10的轴垂直的剖面的形状是环状，分支为喷雾用介质流道29、30这两个流道，使喷雾用介质12流向下游侧。喷雾用介质流道29、30连接喷雾用介质供给流道22与内部混合室27。喷雾流体11是轻油或A重油等液体燃料，喷雾用介质12一般使用被加压的空气或蒸汽。

内部混合室27是被上游侧隔壁43、下游侧隔壁44及侧面隔壁45包围而形成的空间，供给喷雾流体11与喷雾用介质12而形成混合流体13，使混合流体13向出口孔41、42流出。上游侧隔壁43在喷雾喷嘴内筒部46的内部位于喷雾流体11的流向的上游侧。下游侧隔壁44是喷雾喷嘴内筒部46的内壁，位于喷雾流体11流的下游侧，与上游侧隔壁43对置。侧面隔壁45是喷雾喷嘴内筒部46的内壁，是沿喷雾喷嘴10的轴向(X方向)(即沿喷雾流体11的流向)延伸的壁面。在内部混合室27，一对混合流体流道31、32与一对混合流体流道33、34连接，在内部混合室27形成的混合流体13分支为混合流体流道31～34地流动。混合流体流道31、33的与内部混合室27连接的开口部设于下游侧隔壁44，混合流体流道32、34的与内部混合室27连接的开口部设于侧面隔壁45。

下面，说明从喷雾喷嘴10的上游侧到出口孔41、42的喷雾流体11与喷雾用介质12的流。

喷雾流体11在从喷雾流体供给流道21分支的一对喷雾流体流道23、24中流动。喷雾流体流道23、24在位于下游侧的合流部25互相连接，是使在喷雾流体流道23、24流动的喷雾流体11流下的流道。在喷雾流体流道23、24流动的喷雾流体11向合流部25流，在合流部25互相合流(碰撞)，从以位于合流部25的方式设置的中间喷孔孔26向内部混合室27作为喷雾14喷出。中间喷出孔26设于内部混合室27的上游侧隔壁43的中央。

如图3所示，在内部混合室27的上游侧隔壁43，以沿与喷雾流体流道23、24互相连接的方向正交的方向延伸的方式(沿图3的左右方向延伸)设有槽28。图1所示的合流部25(图3未图示)与槽28组合，合流部25与槽28的连通部为中间喷出孔26。槽28起到使在合流部25合流(碰撞)的、在喷雾流体流道23流来的喷雾流体11与在喷雾流体流道24流来的喷雾流体11在与合流方向(喷雾流体流道23与喷雾流体流道24的连接方向、即图3的上下方向)正交的方向(图3的左右方向)扩散并喷雾的作用。

另一方面，如图1所示，喷雾用介质12从喷雾用介质供给流道22通过喷雾用介质流道29、30，从喷雾用介质流道29、30的出口供给至内部混合室27，以成为流18的方式流动。喷雾用介质流道29、30的出口设于内部混合室27的上游侧隔壁43，向内部混合室27开口。喷雾用介质12在内部混合室27内与喷雾流体11混合。

喷雾流体11在从中间喷出孔26流入内部混合室27时，为在喷雾流体流道23、24的连接方向薄，在与该连接方向垂直的方向(槽28的延伸方向)宽的扁平且扇形的喷雾14。在扇形的喷雾14的、与内部混合室27内的周围气体的边界部分，由于与周围气体的流速差，剪切力作用在喷雾流体11上，喷雾流体11进行微粒化。另外，通过喷雾流体11与喷雾用介质12混合，由于两者的流速差，剪切力作用在喷雾流体11上，喷雾流体11进行微粒化。

在内部混合室27混合的喷雾流体11与喷雾用介质12的混合流体13从内部混合室27在喷雾喷嘴10的下游侧的混合流体流道31～34分支而流动。如图1、图2所示，在喷雾喷嘴10中，一对混合流体流道31与混合流体流道32在位于下游侧的合流部35互相连接，从以位于合流部35的方式设置的出口孔41向喷雾喷嘴10外喷出混合流体13。另外，一对混合流体流道33与混合流体流道34在位于下游侧的合流部36互相连接，从设于合流部36的出口孔42向喷雾喷嘴10外喷出混合流体13。

如图2所示，在喷雾喷嘴10上，以沿与混合流体流道31、32互相连接的方向正交的方向延伸的方式(沿图2的左右方向延伸的方式)设有槽37，以沿与混合流体流道33、34互相连接的方向正交的方向延伸的方式设有槽38。图1所示的合流部35、36(图2未图示)分别与槽37、38组合，合流部35与槽37的连通部为出口孔41，合流部36与槽38的连通部为出口孔42。槽37起到使在混合流体流道31、32流来且在合流部35互相合流(碰撞)的混合流体31在与合流方向(混合流体流道31与混合流体流道32的连接方向、即图2的上下方向)正交的方向(图2的左右方向)扩散并喷出的作用。槽38起到使在混合流体流道33、34流来且在合流部36互相合流(碰撞)的混合流体13在与合流方向(混合流体流道33与混合流体流道34的连接方向、即图2的上下方向)正交的方向(图2的左右方向)扩散并喷出的作用。

混合流体13在从出口孔41向喷雾喷嘴10外喷出时，为在混合流体流道31、32的连接方向上薄、在与它们的连接方向垂直的方向(槽37的延伸方向)宽的扁平且扇形的喷雾15。另外，混合流体13在从出口孔42向喷雾喷嘴10外喷出时，为在混合流体流道33、34的连接方向薄，在与它们的连接方向垂直的方向(槽38的延伸方向)宽的扁平且扇形的喷雾16。在扇形喷雾15、16的、与喷雾喷嘴10外的气体的边界部分，由于与喷雾喷嘴10外的气体的流速差，剪切力作用在混合流体13内的喷雾流体11，喷雾流体11进行微粒化。

在本实施例的喷雾喷嘴10中，喷雾流体11主要利用以下的项目(A)～(E)所示的效果进行微粒化。

(A)利用喷雾流体11从中间喷出孔26流入内部混合室27时的、扇形的喷雾14与内部混合室27内的气体的流速差进行的微粒化。

(B)在内部混合室27的喷雾流体11与喷雾用介质12的混合

(C)在从内部混合室27分支的混合流体流道31～34的喷雾流体11与喷雾用介质12的混合。

(D)利用混合流体13在合流部35、36的碰撞的、喷雾流体11与喷雾用介质12的混合。

(E)利用混合流体13从出口孔41、42向喷雾喷嘴10外喷雾时的、扇形的喷雾15、16与喷雾喷嘴10外的气体的流速差进行的微粒化。

项目(A)表示在喷雾流体11向内部混合室27内喷雾时，主要利用喷雾流体11具有的动量进行喷雾流体11的微粒化的效果。项目(B)表示喷雾用介质12向内部混合室27内喷雾时，主要利用喷雾用介质12具有的动量进行喷雾流体11的微粒化的效果。无论哪种场合，都由于喷雾流体11与其周围气体(也包括喷雾用介质12)的速度差，剪切力作用在喷雾流体11的表面，进行喷雾流体11的微粒化。另外，内部混合室27是在喷雾喷嘴10的轴向长的形状，当在内部混合室27内，喷雾流体11与喷雾用介质12的混合流体13的流速下降时，利用喷雾流体11的表面张力，进行喷雾流体11的粒子的合体，混合流体13中的喷雾流体11的粒子径有时增加。

项目(C)、(D)表示利用喷雾流体11与喷雾用介质12在混合流体流道31～34内混合的、进行喷雾流体11的微粒化的效果。当混合流体13的流速变化时，喷雾流体11与喷雾用介质12由于互相的密度差而在惯性上产生不同，互相产生速度差。由于该速度差，剪切力作用在喷雾流体11与喷雾用介质12的边界面，进行喷雾流体11的微粒化。作为混合流体13的流速变化的主要原因，具有在流道的壁面的边界层、流道的弯曲部及流道的合流部的碰撞等。尤其在合流部，流速的变化大，进行喷雾流体11的微粒化。另一方面，在流速差小的情况下，由于喷雾流体11的表面张力，进行喷雾流体11的粒子的合体，喷雾流体11的粒子径有时增加。

项目(E)表示在混合流体13从出口孔41、42喷雾时，主要利用混合流体13具有的动量进行喷雾流体11的微粒化的效果。利用混合流体13与其周围气体的流速差，剪切力作用在喷雾流体11的表面，进行喷雾流体11的微粒化。另外，喷雾流体11与喷雾用介质12由于互相的密度差，在惯性上产生不同，剪切力作用在互相的边界面，进行喷雾流体11的微粒化。

在本实施例的喷雾喷嘴10中，在喷雾流体11向内部混合室27内喷雾时与混合流体13从出口孔41、42向外部喷雾时，形成扇形的喷雾，利用项目(A)～(E)所示的效果，进行喷雾流体11的微粒化。

将使流体互相碰撞而形成扁平且扇形的喷雾14与喷雾15、16的喷雾形式特称为风扇喷射式喷雾。扁平且扇形的喷雾与一般的圆锥状喷雾相比，与周围气体的边界部变长，由与周围气体的流速差产生的剪切力容易进行作用。因此，扁平且扇形的喷雾14与喷雾15、16与一般的圆锥状喷雾相比，具有微粒化好的特征。另外，扁平且扇形的喷雾14与喷雾15、16通过在喷出时向一方向扩散的情况和与周围气体的剪切力强劲地进行作用，与一般的圆锥状喷雾相比，喷雾的动量下降得快。因此，喷雾中的固体成分(粗大粒子)难以与内部混合室27的壁面碰撞，能抑制由于固体成分与壁面碰撞而使壁面磨耗。

本实施例的喷雾喷嘴10尤其具有利用上述项目(A)、(B)促进喷雾流体11的微粒化的特征。在分支的流道(喷雾流体流道23、24)的合理部25，使喷雾流体11碰撞地向内部混合室27喷雾，并与喷雾用介质12混合(项目(A)、(B))。另外，在分支的流道(喷雾流体流道31、32与混合流体流道33、34)的合流部35、36，分别使混合流体13碰撞，从出口孔41、42向喷雾喷嘴10外喷雾(项目(C)～(E))。通过经过这两个阶段的喷雾，在本实施例的喷雾喷嘴10中，产生以下的1)～3)所示的促进喷雾流体11的微粒化的效果。

1)由喷雾14、15、16与周围气体的边界部的扩大产生的效果。

2)由喷雾14的流速衰减产生的、利用喷雾流体11与喷雾用介质12的速度差的扩大产生的效果。

3)由喷雾14的流速衰减与喷雾流体11的微粒化产生的、利用喷雾流体11向内部混合室27的隔壁的附着抑制产生的效果。

下面，通过对比利用本实施例的喷雾喷嘴10与图4所示的现有的喷雾喷嘴100，对利用本实施例的喷雾喷嘴10具有的促进喷雾流体11的微粒化的效果进行说明。

关于图4所示的现有的喷雾喷嘴100，对与本实施例的喷雾喷嘴10不同的部分进行说明。在图4所示的现有的喷雾喷嘴100中，喷雾流体11的流道(喷雾流体流道23)不会分支，喷雾流体流道23连接喷雾流体供给流道21与作为喷雾流体流道23的出口且设于内部混合室27的上游侧隔壁43的中间喷出孔26c，不使喷雾流体11互相碰撞地从中间喷出孔26c向内部混合室27供给。即，在现有的喷雾喷嘴100中，连接于喷雾流体供给流道21的喷雾流体流道23不分支地直接连结喷雾流体供给流道21与内部混合室27，喷雾流体11通过喷雾流体流道23并原样(不与在其他流道流动的喷雾流体11碰撞地)从中间喷出孔26c流入内部混合室27。因此，喷雾流体11进入内部混合室27时扩散为圆锥状，形成喷雾17。

上述的1)效果如上所述，是风扇喷射式喷雾喷嘴特有的效果。本实施例的喷雾喷嘴10向内部混合室27喷出的扁平且扇形的喷雾14与现有的喷雾喷嘴100喷出的一般的圆锥状喷雾17相比，与周围气体的边界部长，由与周围气体的流速差产生的剪切力容易起作用。因此，在扁平且扇形的喷雾14中，与现有的喷雾喷嘴100喷出的一般的圆锥状喷雾17相比，促进喷雾流体11的微粒化。以上对喷雾14进行了说明，但即使喷雾15、16，也能同样促进喷雾流体11的微粒化。

上述2)的效果是由组合风扇喷射式喷雾喷嘴与内部混合室27而产生的、本实施例的喷雾喷嘴10起到的特有效果。在风扇喷射式喷雾喷嘴中，由于使流体(喷雾流体11)互相碰撞而形成喷雾14，因此，通过喷雾流体11的碰撞与扩散，喷雾14进行流速的衰减。另一方面，向内部混合室27之类的封闭空间喷出的喷雾用介质12的流18由于周围的气体量少，因此，不进行由混合产生的流速的衰减，流速一直大。因此，喷嘴流体11的喷雾14与喷雾用介质12的流18互相的速度差变大。因此，在内部混合室27，利用由喷雾流体11与喷雾用介质12的速度差产生的剪切力，进行喷雾流体11的微粒化。

为了增大该喷雾流体11的微粒化的效果，期望尽量增大中间喷出孔26与喷雾用介质流道29、30的出口的间隔，在喷雾流体11的喷雾14的流速衰减后，喷雾流体11与喷雾用介质12混合。在本实施例中，如图1、3所示，喷雾用介质流道29、30的出口沿上游侧隔壁43的径向的最外部、即侧面隔壁45设置，增大中间喷出孔26与喷雾用介质流道29、30的出口的间隔。

在图1所示的本实施例的喷雾喷嘴10中，如流18所示，喷雾用介质12沿内部混合室27的侧面隔壁45向下游侧流，从下游侧隔壁44附近反转而向上游侧流，并与喷雾流体11的喷雾14混合。通过这样喷雾用介质12与喷雾流体11混合，由两者的速度差产生的剪切力变大，进行喷雾流体11的微粒化。

另一方面，在图4所示的现有的喷雾喷嘴100的情况下，喷嘴流体11不与在其他流道流动的喷雾流体11碰撞地以圆锥状喷出，因此，流速的衰减缓慢。另外，喷雾流体11一边与喷雾用介质12的流在相同方向上流动，一边与喷雾用介质12混合，因此，两者的流速差小，无法进行利用剪切力的喷雾流体11的微粒化。即使现有的喷雾喷嘴100，当在内部混合室27的下游侧隔壁44附近，喷雾流体11与喷雾用介质12的流动方向变化时，也由于两者的惯性不同而在两者上产生速度差，认为能进行喷雾流体11的微粒化。但是，此时，喷雾流体11不进行微粒化，因此，粒子径大，一部分粒子由于较大的惯性附着于下游侧隔壁44，粒子径有时也变大。另外，喷雾流体11的粒子内的固体成分(粗大粒子)有可能与内部混合室27的壁面碰撞，导致壁面磨耗。

上述的3)效果也是由组合风扇喷射式喷雾喷嘴与内部混合室27而产生的、本实施例的喷雾喷嘴10起到的特有的效果。如上所述，通过将作为风扇喷射式喷雾喷嘴的中间喷出孔26设在内部混合室27的入口，喷雾14进行流速的衰减。另外，通过使喷雾流体11微粒化，喷雾流体11每重量的表面积变大，在喷雾14的表面(边界)的阻力增加而使惯性减弱。因此，喷雾流体11容易追随内部混合室27内的流。因此，如图1所示，通过沿内部混合室27的侧面侧壁45形成喷雾用介质12的流18，喷雾流体11的粒子难以到达侧面隔壁45，能抑制喷雾流体11的粒子附着在侧面隔壁45。

尤其在风扇喷射式喷雾中，在喷雾的中央部，粒子径比较大，在外周部，粒子径小。因此，在朝向侧面隔壁45流的喷雾14的外周部，粒子径小，尤其喷雾流体11的流容易追随内部混合室27内的流。因此，喷雾流体11的粒子附着在侧面隔壁45，在侧面隔壁45产生粗大粒子，能抑制侧面隔壁45的壁面磨耗。为了增大抑制该粗大粒子的生成与壁面的磨耗的效果，期望沿侧面隔壁45形成喷雾用介质流道29、30的出口，并且加快喷雾用介质12的喷出速度。

另一方面，在图4所示的现有的喷雾喷嘴100的情况下，由于不进行喷雾流体11的微粒化，因此，喷雾流体11的粗大粒子在内部混合室27内流动。粗大粒子每重量的表面积小，因此，在表面的阻力小，惯性变大，难以追随内部混合室27内的流。其结果，如上所述，喷雾流体11附着于内部混合室27的下游侧隔壁44，并且，由于在内部混合室27内的流，也附着在侧面隔壁45上，有可能引起壁面的磨耗。

这样，通过从中间喷出孔26作为风扇喷射式喷雾使喷雾流体11喷出，喷雾流体11的粒子的流速的衰减加快。另一方面，在内部混合室27，喷雾用介质12通过在封闭空间内流动而使扩散缓慢，流速变快，紊乱加强。因此，如本实施例的喷雾喷嘴10那样，通过组合风扇喷射式喷雾喷嘴与内部混合室27，能实现由上述的(A)与(B)的效果带来的微粒化促进。通过该微粒化促进的效果，喷雾流体11在内部混合室27的下游侧进行微粒化，容易追随气体流，因此，向壁面的碰撞频率下降。另外，喷雾流体11粒子径小，因此，惯性小。因此，由喷雾流体11的粒子内的固体成分(粗大粒子)与壁面碰撞引起的、内部混合室27的壁面的磨耗减少。另外，该效果未限于内部混合室27，即使其下游侧的混合流体流道31～34、出口孔41、42也能同样地得到。

另外，如图1、3所示，在本实施例的喷雾喷嘴10中，喷雾流体11喷出的中间喷出孔26由喷雾流体流道23、24的合流部25与槽28形成(中间喷出孔26是合流部25与槽28的连通部)。通过设置槽28，容易形成扁平且扇形的喷雾14。但是，也可以不设置槽28，将两端开口的管状流道的一端连接于合流部25，使该管状流道的另一端为中间喷出孔26。即使这种结构，也能形成扇形的喷雾14，因此，能省略槽28。

另外，混合流体13向外部喷出的出口孔41由混合流体流道31、32的合流部35与槽37形成。通过设置槽37，容易形成扇形的喷雾15。但是，也可以不设置槽37，将两端开口的管状流道的一端连接于合流部35，使该管状流道的另一端为出口孔41。即使这种结构也能形成扇形的喷雾15，因此，能省略槽37。同样地，可以不设置槽38，将两端开口的管状流道的一端连接于合流部36，使该管状流道的另一端部为出口孔42，也能形成扇形的喷雾16，因此，能省略槽38。

另外，如图1、3所示，在本实施例的喷雾喷嘴10中，中间喷出孔26设于内部混合室27的上游侧隔壁43的中央，喷雾用介质流道29、30的出口在与槽28的延伸方向正交的方向(图3的上下方向)，隔着槽28排列地设置(即，喷雾用介质流道29、30的出口在喷雾流体流道23、24互相连接的方向上排列地设置)。通过这样设置中间喷出孔26与喷雾用介质流道29、30的出口，沿内部混合室27的侧面隔壁45形成喷雾用介质12的流，喷雾流体11的粒子难以到达侧面隔壁45。另外，如上所述，扇形的喷雾14的外周部与中央部相比，粒子径小，容易追随周围的气体流动，因此，喷雾用介质流道29、30的出口可以不配置在图1、3所示的位置。使用图5、6，说明喷雾用介质流道的出口与图1、3不同的喷雾喷嘴的例子。

图5是关于本实施例的变形例的喷雾喷嘴10a，与图1的切断线A-A对应的位置的剖视图。设于内部混合室27的上游侧隔壁43的喷雾用介质流道29a的出口如图5所示，其数量是一个，以包围中间喷出孔26与槽28的周围的方式设置为环状。通过使喷雾用介质流道29a的出口为环状，喷雾用介质沿侧面隔壁45流动，得到喷雾流体11的粒子难以附着的效果。此时，期望喷雾用介质流道29a的出口以沿着内部混合室27的侧面隔壁45的方式设置，增大中间喷出孔26与喷雾用介质流道29a的出口的间隔。

图6是对于本实施例的另一变形例的喷雾喷嘴10b，与图1的切断线A-A对应的位置的剖视图。喷雾用介质流道29、30的出口如图6所示，可以在槽28的延伸方向(图6的左右方向)，隔着槽28排列地设置。

另外，如图1所示，在本实施例的喷雾喷嘴10中，与喷雾喷嘴10的轴垂直的剖面的内部混合室27的剖面积(横剖面积)在轴向(X方向)一定，但也可以不一定。使用图7说明内部混合室27的横剖面积与图1不同的喷雾喷嘴的例子。

图7是对于本实施例的又一变形例的喷雾喷嘴10，前端部的、沿轴向(X方向)的剖视图。如图7所示，与喷雾喷嘴10c的轴向垂直的剖面的内部混合室27的剖面积(横剖面积)随着沿轴向从上游侧向下游侧而变小。通过在下游侧减小内部混合室27的横剖面积，能增加混合流体13的流速。在低流速且紊乱少的条件下，喷雾流体11的粒子利用重力或表面张力，互相进行合体，粒子径有时增加。但是，通过在下游侧减小内部混合室27的横剖面积，增加混合流体13的流速，能阻碍喷雾流体11的粒子径增加。

另外，内部混合室27期望随着从上游侧向下游侧减小横剖面积。这是因为，为了增大组合上述风扇喷射式喷雾喷嘴与内部混合室27的效果，期望中间喷出孔26与喷雾用介质流道29、30的出口的间隔大。

另外，内部混合室27的形状可以为与从中间喷出孔26喷出的扁平且扇形的喷雾14的形状一致的扁平的形状。内部混合室27这种形状由于能得到喷雾流体11的粒子难以附着在侧面隔壁45的效果，因此是优选的。

另外，如图1～3所示，在本实施例的喷雾喷嘴10中，具备一个中间喷出孔26与两个出口孔41、42，但它们的数量可以是一个，也可以是两个以上的多个。通过具备多个中间喷出孔26或出口孔41、42，喷雾喷嘴10的结构复杂，但扁平且扇形的喷雾14～16更薄，得到由与周围气体的速度差产生的剪切力较强地进行作用的效果。因此，喷雾流体11容易微粒化。根据中间喷出孔26与出口孔41、42的数量，决定喷雾流体流道与混合流体流道的数量(对数)。例如，在设置两个中间喷出孔的情况下，使喷雾流体流道的数量为四个(两对)，在设置一个出口孔的情况下，使混合流体流道的数量为两个(一对)。使用图8说明设有两个中间喷出孔的喷雾喷嘴的例子。

图8是对本实施例的又一变形例的喷雾喷嘴10d，与图1的切断线A-A对应的位置的剖视图。喷雾喷嘴10d具备四个喷雾流体流道23a、23b、24a、24b、两个槽28a、28b、两个中间喷出孔26a、26b。喷雾流体流道23a、24a是一对喷雾流体流道，喷雾流体流道23b、24b是一对喷雾流体流道。槽28a以在与喷雾流体流道23a、24a互相连接的方向正交的方向延伸的方式设置，槽28b以在与喷雾流体流道23b、24b互相连接的方向正交的方向延伸的方式设置。中间喷出孔26a与槽28a组合，中间喷出孔26b与槽28b组合。中间喷出孔26a、26b在槽28a、28b的延伸方向上排列地设置。另外，喷雾喷嘴10d与图5所示的喷雾喷嘴10a相同，喷雾用介质流道29a的出口其数量是一个，以包围中间喷出孔26a、26b与槽28a、28b的周围的方式设置。

另外，喷雾用介质流道的出口数量如图5、8所示可以为一个，也可以如图3、6所示为两个，也可以未图示那样为三个以上。因此，可以将中间喷出孔与喷雾用介质流道的出口中、至少一方设置多个。通过这样，能促进喷雾流体11与喷雾用介质12的混合，能利用由两者的速度差产生的剪切力促进喷雾流体11的微粒化。

另外，如图1所示，本实施例的喷雾喷嘴10其前端部具有喷雾喷嘴内筒部46与喷雾喷嘴外筒部47，但可以为具备喷雾喷嘴内筒部46与喷雾喷嘴外筒部47为一体的喷雾喷嘴筒部的结构。

从喷雾喷嘴10的出口孔41、42向外部喷出的混合流体13中的喷雾流体11期望微粒化为直径小于100μm、尽量50μm以下。微粒化后的喷雾流体11占据体积的表面积大，容易利用从燃烧室的热放射升温并蒸发。另外，作为液滴的燃烧反应也快。

另一方面，直径为150μm以上的粗大粒子难以蒸发或燃烧，成为作为未燃烧成分排出一氧化碳(CO)或烟尘的原因。另外，由于喷雾流体与空气的混合差，因此，成为排出氮氧化物的原因。

在本实施例的喷雾喷嘴10中，微粒化性能高，通过增加喷雾流体11的微粒子，能有助于促进燃烧反应。另外，微粒化的程度能通过喷雾流体11、喷雾用介质12的供给压力、喷雾用介质12的量(喷雾用介质12相对于喷雾流体11的比例)调整。在本实施例的喷雾喷嘴10中，通过适当设定这些条件，能使喷雾流体11的粒子直径为50μm以下。

在燃气轮机燃烧器使用液体燃料的情况下，稀薄预混合燃烧对减少氮氧化物是有效的。在稀薄预混合燃烧中，通过在燃料中预先混合过剩的空气后燃烧，使燃烧时的温度均匀，抑制在高温部产生的热NO_X。在使用液体燃料的情况下，需要在燃烧前预先使液体状的燃料成分气化并与空气混合。当通过提高喷雾喷嘴10的微粒化性能而增加微粒子使液体燃料微粒化时，液体燃料的每重量的表面积增加，容易气化。另外，通过使液体燃料微粒化，在燃料不气化地燃烧的情况下，每重量的表面积也增加，因此，燃烧反应加快。因此，难以产生未燃烧成分，能减少从燃烧装置产生的CO或烟尘的量。

另外，在将本实施例的喷雾喷嘴10应用于燃气轮机燃烧器的喷雾喷嘴的情况下，由于形成扁平且扇形的喷雾15、16，因此，喷雾15、16的动量与一般的圆锥状的喷雾相比，快速地下降。通过喷雾流体11微粒化而形成的喷雾粒子追随燃烧器内的气流流动，难以附着于具备喷雾喷嘴10的燃气轮机燃烧器的燃烧室的隔壁。因此，难以引起由喷雾粒子附着于燃气轮机燃烧器的燃烧室的隔壁引起的燃烧、由液体燃料的变质引起的敛缝等故障。

另外，在将本实施例的喷雾喷嘴10应用于分别供给燃料与空气并燃烧的扩散燃烧方式的燃烧器或锅炉的情况下，通过微粒化预先使液体燃料气化的比例也增加，因此，能较好地混合燃料与空气，能减少氮氧化物。另外，通过利用燃料的微粒化使每重量的表面积增加，燃料的燃烧反应加快，能减少CO或烟尘的量。

另外，通过提高燃料的微粒化性能，即使进一步减少喷雾用介质12的使用量或进一步降低喷雾流体11、喷雾用介质12的供给压力，也能使燃料微粒化。因此，能减少对喷雾流体11、喷雾用介质12的供给或加压必要的能量的消耗量。并且，通过作为未燃烧成分的CO与烟尘的量减少，能减少投入具备喷雾喷嘴10的燃烧装置的剩余的空气。当剩余的空气减少时，燃烧废气量也下降，能减少与燃烧废气一起排出到燃烧装置外的显热，提高热效率。

[实施例二]

使用图9～11说明本发明的第二实施例的喷雾喷嘴50。

图9是本实施例的喷雾喷嘴50的前端部的、沿轴向(X方向)的剖视图。在图9中，X方向是喷雾喷嘴50的轴向，是喷雾流体的供给方向。图10是从喷雾流体的供给方向的下游侧观察图9的喷雾喷嘴50的主视图。图10是从喷雾流体的供给方向的下游侧观察图9的喷雾喷嘴50的主视图。图11是图9的切断线A-A的喷雾喷嘴50的剖视图。是在喷雾喷嘴50的内部混合室27的位置，从喷雾流体的供给方向的下游侧观察喷雾喷嘴50的剖视图。在图10、图11中，Y方向是喷雾喷嘴50的径向。

本实施例的喷雾喷嘴50与使用图1～3说明的第一实施例的喷雾喷嘴10基本结构相同，因此，两者共同的结构省略说明，以下仅对不同的部分进行说明。另外，对于本实施例的喷雾喷嘴50起到的效果中、在第一实施例中说明的效果省略说明。

本实施例的喷雾喷嘴50使混合流体13从出口孔41、42向喷雾喷嘴50的外部喷雾的部分的结构与第一实施例的喷雾喷嘴10不同。本实施例的喷雾喷嘴50不具备第一实施例的喷雾喷嘴10具备的混合流体流道31～34(参照图1)，位于内部混合室27的下游侧且形成内部混合室27的下游侧隔壁44设于接近喷雾喷嘴50的出口侧(下游侧)的表面的位置。使喷雾流体11与喷雾用介质12的混合流体13向外部喷雾的出口孔41、42设于下游侧隔壁44，直接连接内部混合室27与喷雾喷嘴50的外部。混合流体13从内部混合室27通过出口孔41、42向喷雾喷嘴50外喷雾。

混合流体13从出口孔41、42向喷雾喷嘴50外喷出时，成为圆锥状的喷雾19、20。在圆锥状的喷雾19、20的、与喷雾喷嘴50外的气体的边界部分，由于与喷雾喷嘴50外的气体的流速差，剪切力作用在混合流体13内的喷雾流体11上，喷雾流体11进行微粒化。

在本实施例的喷雾喷嘴50中，喷雾流体11主要利用以下的项目(A)、(B)、(F)及(E)所示的效果进行微粒化。

(A)利用喷雾流体11从中间喷出孔26流入内部混合室27时的、扇形的喷雾14与内部混合室27内的气体的流速差进行的微粒化。

(B)在内部混合室27的喷雾流体11与喷雾用介质12的混合。

(F)利用由在出口孔41、42内的混合流体13的流动产生的、利用在下游侧隔壁44的液膜的剪切进行的微粒化。

(E)利用混合流体13从出口孔41、42向喷雾喷嘴50外喷雾时的、喷雾19、20与喷雾喷嘴50外的气体的流速差进行的微粒化。

另外，项目(A)、(B)及(E)与在第一实施例中说明的相同。但是，由于从出口孔41、42喷出的喷雾19、20为圆锥状，因此，喷雾19、20与第一实施例的喷雾喷嘴10的扁平且扇形的喷雾15、16相比，与周围气体的边界部短。另外，一般地，喷雾中的喷雾流体11的粒子的流速与第一实施例的喷雾喷嘴10相比，衰减慢。

项目(F)是由于混合流体13从内部混合室27通过出口孔41、42向外部喷出时的流道急缩小与急扩大而产生的效果。尤其附着于内部混合室27的隔壁的喷雾流体11的液膜原样从出口孔41、42排出时，成为粗大粒子。通过利用流道的急缩小与急扩大，混合流体13的流动幅度进行急缩小与急扩大，在出口孔41、42的部分，混合流体13与壁面的边界层不发达，在壁面附近形成较快的流。因此，由于该较快的流，剪切力作用在附着于壁面的喷雾流体11的液膜，喷雾流体11进行微粒化。但是，由于喷雾流体11从液膜微粒化以及形成较快的流的部分比出口孔41、42的部分短，因此，在本实施例的喷雾喷嘴50中，一般地，喷雾流体11的粒子的粒子径在圆锥状的喷雾19、20的外周部比较大，在内部小。

本实施例的喷雾喷嘴50除了第一实施例的喷雾喷嘴10具有的效果之外，在内部混合室27的下游侧的流道简单化，因此，还具有制造容易的效果。另外，通过下游侧的流道简单化，流道的壁面磨耗的部位减少，还具有有助于喷雾喷嘴50的寿命的扩大的优点。

本实施例的喷雾喷嘴50尤其在利用上述的项目(A)、(B)促进喷雾流体11的微粒化方面具有特征。在分支的流道(喷雾流体流道23、24)的合流部25使喷雾流体11碰撞而向内部混合室27喷雾，并与喷雾用介质12混合(项目(A)、(B))。另外，使混合流体13从出口孔41、42向喷雾喷嘴50外高速喷雾(项目(F)、(E))。通过经过这种两阶段的喷雾，在本实施例的喷雾喷嘴50中，与第一实施例的喷雾喷嘴10相同，产生以下的1)～3)所示的促进喷雾流体11的微粒化的效果。另外，以下的1)～3)所示的效果与在第一实施例中说明的相同，因此在此省略说明。

1)利用喷嘴14与周围气体的边界部的扩大的效果。

2)由喷雾14的流速的衰减带来的、利用喷雾流体11与喷雾用介质12的速度差的扩大的效果。

3)由喷雾14的流速的衰减与喷雾流体11的微粒化带来的、利用喷雾流体11向内部混合室27的隔壁的附着抑制的效果。

在第一实施例中也说明了，但上述2)与3)的效果是由组合风扇喷射式喷雾喷嘴与内部混合室27组合而产生的、本实施例的喷雾喷嘴50起到的特有的效果。

另外，如图9所示，在本实施例的喷雾喷嘴50中，与喷雾喷嘴50的轴垂直的剖面的内部混合室27的剖面积(横剖面积)在轴向(X方向)一定，但与第一实施例的喷雾喷嘴10c相同，也可以不一定。例如，如在第一实施例中说明的图7所示，与喷雾喷嘴50的轴垂直的剖面的内部混合室27的横剖面积可以随着沿轴向从上游侧向下游侧而变小。

另外，如在第一实施例中说明的那样，内部混合室27的形状可以为与从中间喷出孔26喷出的扁平且扇形的喷雾14的形状一致的扁平形状。

另外，如图9～11所示，在本实施例的喷雾喷嘴50中，具备一个中间喷出孔26与两个出口孔41、42，但它们的数量可以是一个，也可以是两个以上的多个。通过具备多个中间喷出孔26、出口孔41、42，喷雾喷嘴50的结构复杂，但通过喷雾的数量增加，与周围的气体的边界面增加，得到剪切力强力地起作用的效果。因此，喷雾流体11容易微粒化。在本实施例的喷雾喷嘴50中，内部混合室27的下游侧比第一实施例的喷雾喷嘴10结构简单，因此，增加出口孔41、42的数量比较容易。

另外，如图9所示，本实施例的喷雾喷嘴50其前端部具备喷雾喷嘴内筒部46与喷雾喷嘴外筒部47，但可以为具备喷雾喷嘴内筒部46与喷雾喷嘴外筒部47为一体的喷雾喷嘴筒部的结构。

在将本实施例的喷雾喷嘴50应用于燃气轮机燃烧器的喷雾喷嘴的情况下，圆锥状的喷雾19、20的宽范围即使在出口孔41、42的下游侧也窄。但是，通过适当地调整喷雾19、20的喷出方向，喷雾流体11微粒化而形成的喷雾粒子难以附着于燃气轮机燃烧器的燃烧室的隔壁。其结果，难以引起由喷雾粒子附着于燃气轮机燃烧器的燃烧室的隔壁带来的燃烧、由液体燃料的变质带来的敛缝等故障。

[实施例三]

使用图12对本发明的实施例的、具备喷雾喷嘴的燃烧装置进行说明。在本实施例中，作为具备喷雾喷嘴的燃烧装置，示例燃气轮机燃烧器。在本实施例中，燃气轮机燃烧器具备在第一实施例中表示的喷雾喷嘴10，但也可以具备在第二实施例中表示的喷雾喷嘴50。

图12是表示设置本实施例的燃气轮机燃烧器67的燃气轮机设备的整体结构的概略图。图12所示的燃气轮机设备具备压缩机66、燃气轮机燃烧器67、涡轮机68及发电机69。压缩机66对空气进行压缩而生成高压的燃烧用空气61，并向燃气轮机燃烧器67供给。燃气轮机燃烧器67是导入燃烧用空气61与燃料62(液体燃料)，使燃料62燃烧，产生高温的燃烧气体63(燃烧废气)的燃烧装置。涡轮机68导入在燃气轮机燃烧器67产生的燃烧气体63，被燃烧气体63驱动，使发电机69旋转而发电，并且驱动压缩机66。发电机69被涡轮机68驱动，产生电力。另外，燃气轮机燃烧器67具备导入燃料62的喷雾喷嘴10。

在本实施例中，在燃气轮机设备中，表示利用由涡轮机68得到的动力驱动发电机69而发电的例子，但也可以将由涡轮机68得到的动力用于其它旋转设备。

本实施例的燃气轮机燃烧器67具备导入燃烧用空气61的外筒71、安装于外筒71的终端罩72，由外筒71与终端罩72构成密封的压力容器。在终端罩72上以贯通终端罩72的方式设置喷雾喷嘴10。

在外筒71的内部设有在内部具备燃烧室73a的内筒73、位于内筒73的下游的转变件74。燃烧室73a是供给燃烧用空气61与从喷雾喷嘴10喷出的燃料62，使燃烧用空气61与燃料62混合并燃烧，生成燃烧气体63的燃烧空间。转变件74是燃烧气体63的流道，上游侧与燃烧室73a连接，下游侧与燃烧气体63的排出口连接，从燃烧室73a向该排出口流道变窄。外筒71在转变件74的下游侧连接于涡轮机68。

燃烧用空气61通过外筒71与内筒73之间的空间，从内筒73的最上游部(图12的终点罩72侧)向内筒73内供给。燃料62从喷雾喷嘴10向内筒73内的燃烧室73a喷雾。喷雾到燃烧室73a的燃料62与燃烧用空气61混合而成为混合气体，该混合气体当利用点火栓75点火时，开始燃烧。

在燃气轮机燃烧器67中，要求氮氧化物(NO_X)、一氧化碳(CO)及烟尘的降低。因此，为了改进燃烧用空气61与燃料62的混合，在内筒73设有对燃烧用空气61赋予旋转流的旋转器76、空气取入口77。利用旋转器76与空气取入口77使燃烧用空气61流入燃烧室73a时，能调整燃烧用空气61的喷出方向、流速及流量分配。

对向本实施例的燃气轮机燃烧器67供给燃料62(液体燃料)的燃料供给系统进行说明。燃料供给系统是连接收纳燃料62的燃料箱82、设置于燃气轮机燃烧器67的喷雾喷嘴10的系统，向喷雾喷嘴10供给收纳于燃料箱82的燃料62。燃料供给系统具备燃料箱82、从燃料箱82搬运燃料62的搬运泵83以及调节利用搬运泵83搬运的燃料62的量的搬运调整阀84。另外，在搬运泵83及搬运调整阀84的下游侧设置对燃料62进行加压的高压泵85、调节燃料62的压力的压力调整阀86。另外，在高压泵85及压力调整阀86的下游侧设置断开燃料62的供给的断开阀87、调节燃料62的流量的流量调整阀88与燃料流量计89与分配燃料62的燃料分配器90。由燃料分配器90分配的燃料62供给至喷雾喷嘴10。

另外，由压缩机66压缩的燃烧用空气61的一部分作为喷雾用空气64供给至燃气轮机燃烧器67。由压缩机66压缩的燃烧用空气61的一部分由高压压缩机92压缩，通过设置于高压压缩机92的下游侧的压力·流量调整阀93与空气分配器94，作为喷雾用空气64供给至喷雾喷嘴10。

如上，向喷雾喷嘴10供给作为喷雾流体11的燃料62(液体燃料)与作为喷雾用介质12的喷雾用空气64。

喷雾用空气64除了用于燃料62的微粒化外，也用于在燃料62的供给开始或停止时除去流道或喷雾喷嘴10内的残留物的清洗用空气。

另外，如本实施例那样，喷雾用空气64除了压缩由压缩机66压缩而得到的燃烧用空气61而使用的方法外，也能使用由专用的压缩机得到的压缩空气。另外，也能代替喷雾用空气64，将蒸汽作为喷雾用介质12供给。

在本实施例的燃气轮机燃烧器67中，示例了作为燃料62使用液体燃料的情况，但本发明的燃气轮机燃烧器也能将气体燃料与液体燃料作为燃料使用。即，本发明的燃气轮机燃烧器具有气体燃料的供给系统与液体燃料的供给系统，也能应用于能根据燃料的供给状况使用气体燃料与液体燃料的、所谓的称为双重燃料的燃气轮机燃烧器。

液体燃料期望微粒化为直径小于100μm、尽量为50μm以下。微粒化的液体燃料占据体积的表面积大，利用来自燃烧室73a的热放射升温而容易蒸发。另外，作为液滴的燃烧反应也快。

另一方面，直径为150μm以上的粗大粒子难以蒸发或燃烧，成为作为未燃烧成分排出CO或烟尘的原因。另外，由于喷雾流体11(燃料气体)与燃烧用空气61的混合差，因此成为氮氧化物的排出的原因。

在本实施例的燃气轮机燃烧器67中，通过利用喷雾喷嘴10增加喷雾流体11的微粒子，能有助于燃烧反应的促进。另外，微粒化的程度能根据喷雾流体11或喷雾用介质12的供给压力或喷雾用介质量(喷雾用介质12相对于喷雾流体11的比例)调整。

如上所示，本实施例的燃烧装置即燃气轮机燃烧器67具备第一实施例的喷雾喷嘴10(或第二实施例的喷雾喷嘴50)，能促进从喷雾喷嘴10喷雾的混合流体13中的喷雾流体11的微粒化，并且，能通过提高微粒化性能，兼具喷雾用介质12的使用量的减少与喷雾流体11或喷雾用介质12的供给压力的减少。通过喷雾用介质12的使用量的减少与喷雾流体11或喷雾用介质12的供给压力的减少，能减少用于加压或供给的能量的消耗量。另外，能抑制在喷雾喷嘴10的磨耗或流道内的敛缝，延长喷雾喷嘴10的寿命。

另外，通过喷雾流体11的微粒化，液体燃料的每单位重量的表面积增加，因此能使燃烧反应较快地进行。其结果，进行氧的消耗，抑制氮氧化物的产生，并且能减少在燃烧装置出口的未燃烧成分即CO或烟尘的量，提高燃烧效率。

另外，即使燃烧装置是分别供给燃料与空气并燃烧的扩散燃烧方式的燃烧器或锅炉，也能通过使用本发明的喷雾喷嘴使喷雾流体微粒化，得到氮氧化物、CO及烟尘的减少效果。

另外，本发明未限定于上述实施例，包括多种变形例。例如，上述实施例为了容易明白地说明本发明而详细地进行了说明，本发明并未限定于必须具备说明的全部的结构。另外，能将某实施例的结构的一部分置换为其他实施例的结构。另外，也能在某实施例的结构上添加其他实施例的结构。另外，能对各实施例的结构的一部分追加、删除、置换其他实施例的结构。

Claims (13)

1.一种喷雾喷嘴，其特征在于，

具备：

内部混合室，其使作为燃料的喷雾流体与作为用于使上述喷雾流体微粒化的气体的喷雾用介质混合而形成混合流体；

一对喷雾流体流道，其向上述内部混合室供给上述喷雾流体；

喷雾用介质流道，其向上述内部混合室供给上述喷雾用介质；以及

出口孔，其将上述混合流体向外部喷雾，

上述内部混合室具备将上述喷雾流体向上述内部混合室喷雾的中间喷出孔，

一对上述喷雾流体流道在上述喷雾流体的流向的下游侧互相连接，

上述中间喷出孔设于一对上述喷雾流体流道互相连接的合流部，

一对上述喷雾流体流道是在一对上述喷雾流体流道相互连接的部分使上述喷雾流体碰撞的相对流道，并从上述中间喷出孔形成在与一对上述喷雾流体流道的连接方向垂直的方向上扩展的扁平且扇形的喷雾，

上述喷雾用介质沿上述内部混合室的侧面隔壁在喷雾喷嘴的轴向上供给至上述内部混合室。

2.根据权利要求1所述的喷雾喷嘴，其特征在于，

还具备一对混合流体流道，其连接上述内部混合室与上述出口孔，并供上述混合流体流动，

一对上述混合流体流道在上述混合流体的流向的下游侧互相连接，

上述出口孔设于一对上述混合流体流道互相连接的合流部，

在一对上述混合流体流道中流动的上述混合流体在上述混合流体流道的上述合流部互相合流，并从上述出口孔喷雾。

3.根据权利要求2所述的喷雾喷嘴，其特征在于，

具备多个一对上述混合流体流道与上述出口孔，

多个上述出口孔的每一个分别设于一对上述混合流体流道互相连接的上述合流部。

4.根据权利要求1所述的喷雾喷嘴，其特征在于，

具备多个上述出口孔。

5.根据权利要求1所述的喷雾喷嘴，其特征在于，

上述内部混合室具备上述喷雾用介质流道的出口，

具备多个上述中间喷出孔与上述喷雾用介质流道的上述出口中的至少一方，

在具备多个上述中间喷出孔的情况下，具备多个一对上述喷雾流体流道，多个上述中间喷出孔的每一个分别设于一对上述喷雾流体流道互相连接的上述合流部。

6.根据权利要求1所述的喷雾喷嘴，其特征在于，

上述内部混合室具备与上述中间喷出孔连通的槽，

上述槽以在与一对上述喷雾流体流道互相连接的方向正交的方向延伸的方式设置。

7.根据权利要求6所述的喷雾喷嘴，其特征在于，

上述内部混合室具备两个上述喷雾用介质流道的出口，

上述喷雾用介质流道的两个上述出口在与上述槽的延伸方向正交的方向隔着上述槽设置。

8.根据权利要求1所述的喷雾喷嘴，其特征在于，

上述内部混合室具备上述喷雾用介质流道的出口，

上述喷雾用介质流道的上述出口沿在上述喷雾喷嘴的轴向延伸的上述内部混合室的壁面，以包围上述中间喷出孔的周围的方式设置为环状。

9.根据权利要求1所述的喷雾喷嘴，其特征在于，

上述内部混合室的与上述喷雾喷嘴的轴向垂直的剖面积随着朝向上述混合流体的流向的下游而变小。

10.一种燃烧装置，其特征在于，

具备权利要求1所述的喷雾喷嘴，

向上述喷雾喷嘴供给作为喷雾流体的液体燃料，供给作为喷雾用介质的空气或蒸气，

上述喷雾喷嘴对上述喷雾流体与上述喷雾用介质的混合流体进行喷雾。

11.一种燃烧装置，其特征在于，

具备权利要求1所述的喷雾喷嘴，

使液体燃料与燃烧用空气混合并燃烧，上述液体燃料从上述喷雾喷嘴进行喷雾，

向上述喷雾喷嘴供给作为喷雾流体的上述液体燃料，供给作为喷雾用介质的上述燃烧用空气的一部分，

上述喷雾喷嘴对上述喷雾流体与上述喷雾用介质的混合流体进行喷雾。

12.一种燃气轮机设备，其特征在于，

具备：

使液体燃料燃烧的燃气轮机燃烧器；

收纳上述液体燃料的燃料箱；

对空气进行压缩而生成燃烧用空气，并将上述燃烧用空气向上述燃气轮机燃烧器供给的压缩机；以及

被由上述燃气轮机燃烧器产生的燃烧气体驱动的涡轮机，

上述燃气轮机燃烧器是权利要求10所述的具备喷雾喷嘴的燃烧装置，

上述喷雾喷嘴供给收纳于上述燃料箱的上述液体燃料，并使上述液体燃料向上述燃气轮机燃烧器喷雾。

13.一种燃气轮机设备，其特征在于，

具备：

使液体燃料燃烧的燃气轮机燃烧器；

收纳上述液体燃料的燃料箱；

对空气进行压缩而生成燃烧用空气，并将上述燃烧用空气向上述燃气轮机燃烧器供给的压缩机；以及

被由上述燃气轮机燃烧器产生的燃烧气体驱动的涡轮机，

上述燃气轮机燃烧器是权利要求11所述的具备喷雾喷嘴的燃烧装置，

上述喷雾喷嘴供给收纳于上述燃料箱的上述液体燃料，并使上述液体燃料向上述燃气轮机燃烧器喷雾。