CN108603443A - 燃烧器用面板、燃烧器、燃烧装置、燃气轮机、以及燃烧器用面板的冷却方法 - Google Patents

Abstract

在燃烧器用面板的外表面与内表面之间形成有多个冷却流路(35)。冷却流路(35)具有在外表面开口来将冷却介质引导至内部的入口(36i)和在内表面开口来排出流过内部的冷却介质的出口(36o)。多个冷却流路(35)中，从沿燃烧器用面板的开口(37)的边缘的位置延伸的多个冷却流路(35)分别形成开口周围流路(35a)。多个开口周围流路(35a)中，入口(36i)形成于出口(36o)的所述开口(37)侧的开口周围流路(35a)分别形成开口侧入口流路(35ai)。开口侧入口流路(35ai)的数量多于所有开口周围流路(35i)的一半。

Description

燃烧器用面板、燃烧器、燃烧装置、燃气轮机、以及燃烧器用面 板的冷却方法

技术领域

本发明涉及一种对燃烧气体流动的流路进行划定的燃烧器用面板、燃烧器、燃烧装置、燃气轮机、以及燃烧器用面板的冷却方法。

本申请基于2016年3月10日在日本提出申请的日本特愿2016-047352号主张优先权，并在此引用该内容。

背景技术

燃气轮机的燃烧器具备对燃烧气体的流路进行划定的尾筒(或者燃烧筒)和将空气和燃料一起喷射至该尾筒内的燃料喷射器。在尾筒内，燃料燃烧，并且由燃料的燃烧生成的燃烧气体流动。因此，尾筒的内周表面暴露于极其高温的燃烧气体。

例如，在以下专利文献1所公开的尾筒中形成有用于从外周侧向内周侧的燃烧气体流路供给空气的开口。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利实开昭61-135169号公报

发明内容

发明要解决的问题

在尾筒内，燃料燃烧，并且由燃料的燃烧生成的燃烧气体流动。因此，构成尾筒的面板暴露于极其高温的燃烧气体。如此，虽然构成尾筒的面板暴露于极其高温的燃烧气体，但是期望耐久性的提高。

在此，本发明的目的在于提供一种能提高耐久性的燃烧器用面板、燃烧器、燃烧装置、以及燃烧器用面板的冷却方法。

技术方案

作为用于达到上述目的的发明的第一方案的燃烧器用面板为对供燃烧气体从轴线延伸的轴向的上游侧向下游侧流动的燃烧气体流路的周围进行划定的燃烧器用面板。在该燃烧器用面板中形成有：内表面，与所述燃烧气体对置；外表面，朝向与所述内表面相反的一侧；开口，从所述外表面贯通至所述内表面；以及多个冷却流路，在所述内表面与所述外表面之间在沿所述内表面的方向延伸，而供冷却介质在内部流动。多个所述冷却流路分别具有在所述外表面开口来将冷却介质引导至内部的入口和在所述内表面开口来排出流过内部的所述冷却介质的出口。多个所述冷却流路中，从沿所述开口边缘的位置在沿所述内表面的方向延伸的多个所述冷却流路分别形成开口周围流路。多个所述开口周围流路中，所述入口形成于所述出口的所述开口侧的开口周围流路分别形成开口侧入口流路。所述开口侧入口流路的数量多于所有所述开口周围流路的一半，或者，所有所述开口周围流路都为所述开口侧入口流路。

在燃烧器用面板中，在开口周围通常残留有在开口的形成过程中所产生的应力。就是说，在开口周围经常会存在残留应力。此外，冷却流路的出口形成于燃烧器用面板的内表面。因此，在燃烧器用面板的内表面即该出口周围也经常存在残留应力。

假设，当在开口侧形成开口周围流路的出口时，开口周围流路的出口极其接近开口边缘。因此，在与高温的燃烧气体对置的燃烧器用面板的内表面即在开口周围会残留更高的应力。在此，当增大开口边缘到开口周围流路的最短距离时，在开口周围会产生较宽的无冷却区域，在该无冷却区域会产生高的热应力。而且，到达开口周围流路的出口的冷却空气为流过开口周围流路后的冷却空气，因此，在流经开口周围流路的过程中被加热，冷却能力低。因此，开口周围的冷却能力降低，从这个观点来看，也会在该开口周围产生高的热应力。

在此，在该燃烧器用面板中，使开口侧入口流路的数量多于所有开口周围流路的一半，或者，使所有开口周围流路为开口侧入口流路。开口周围流路的入口形成于燃烧器用面板的外表面。因此，能使与高温的燃烧气体对置的燃烧器用面板的内表面即开口周围的残留应力与在开口侧形成开口周围流路的出口的情况相比减小。因此，能减小开口边缘到开口周围流路的最短距离。而且，流入开口周围流路的入口的冷却空气为未流经开口周围流路的冷却空气，因此冷却能力高。因此，在该燃烧器用面板中，空气开口周围的冷却能力增强，能抑制该开口周围的热应力的产生。

作为用于达成上述目的的发明的第二方案的燃烧器用面板，其中，在所述第一方案的所述燃烧器用面板中，多个所述开口周围流路中，一部分为所述开口侧入口流路，剩余部分为所述入口未形成于所述出口的所述开口侧的非开口侧入口流路，所述非开口侧入口流路在沿所述开口边缘的方向与所述开口侧入口流路邻接，而不与其他所述非开口侧入口流路邻接。

在该燃烧器用面板的开口周围，能使冷却能力低的区域变得极其窄。

作为用于达成上述目的的发明的第三方案的燃烧器用面板，在以上任一所述燃烧器用面板中，多个所述开口周围流路中，在沿所述开口边缘的方向相互邻接的两个开口周围流路均为所述开口侧入口流路，两个所述开口侧入口流路的流路长度相互不同。

在相互邻接的两个开口侧入口流路的各自的流路长度相同的情况下，一个开口侧入口流路的出口在该一个开口侧入口流路的延伸方向上位于与另一开口侧入口流路的出口的位置大致相同的位置。即，两个开口侧入口流路的出口相互接近。到达开口侧入口流路的出口的冷却空气为流过开口侧入口流路后的冷却空气，因此冷却能力低。因此，包含相对于两个开口侧入口流路的开口较远一侧的各端的区域成为冷却能力低的区域。

在此，在该燃烧器用面板中，使流路长度短的开口侧入口流路与流路长度长的开口侧入口流路邻接。其结果是，两个开口侧入口流路的出口的相互之间的距离增大，能使冷却能力低的区域离散且使其变窄。

作为用于达成上述目的的发明的第四方案的燃烧器用面板，在所述第三方案的所述燃烧器用面板中，所述两个开口侧入口流路中流路长度短的第一开口侧入口流路的延长线上配置有作为与所述第一开口侧入口流路邻接的所述冷却流路的第一邻接流路。所述两个开口侧入口流路中流路长度长的第二开口侧入口流路的延长线上配置有作为与所述第二开口侧入口流路邻接的所述冷却流路的第二邻接流路。在所述第一邻接流路，所述出口形成于所述入口的所述开口侧，在所述第二邻接流路，所述入口形成于所述出口的所述开口侧。

在该燃烧器用面板中，将配置于流路长度长的第二开口侧入口流路的延长线上的第二邻接流路的入口形成于开口侧。即，在该燃烧器用面板中，第二开口侧入口流路的出口和第二邻接流路的入口在第二开口侧入口流路的延伸方向邻接。因此，即使在第二开口侧入口流路上出口位于相对于开口较远的一侧，也能通过从第二邻接流路的入口流入的冷却空气，来抑制包含该第二开口侧入口流路的出口的区域的冷却能力的降低。

此外，在该燃烧器用面板中，将配置于流路长度短的第一开口侧入口流路的延长线上的第一邻接流路的出口形成于开口侧。因此，无法通过流经第一邻接流路的冷却空气来补偿包含第一开口侧入口流路的出口的区域的冷却能力。然而，第一开口侧入口流路的流路长度比第二开口侧入口流路短，因此，到达第一开口侧入口流路的出口的冷却空气的冷却能力没有降低那么多。因此，包含第一开口侧入口流路的出口的流域的冷却能力并不那么低。

因此，在该燃烧器用面板中，能谋求包含除开口周围流路之外的冷却流路与开口周围流路中的开口侧入口流路的边界的区域处的冷却能力的均匀化。

作为用于达成上述目的的发明的第五方案的燃烧器用面板，在所述第三或第四方案的所述燃烧器用面板中，所述两个开口侧入口流路之间的沿所述开口边缘的方向上的间隔在所述两个开口侧入口流路中一方的流路延伸的流路延伸方向上的多个位置为相同的间隔。

在该燃烧器用面板中，能谋求两个开口侧入口流路之间即两个开口侧入口流路中一方的流路延伸的流路延伸方向上的多个位置处的冷却能力的均匀化。

作为用于达成上述目的的发明的第六方案的燃烧器用面板，在以上任一所述燃烧器用面板中，在所述开口周围形成有随着所述内表面以及所述外表面靠近所述开口边缘而逐渐向相对于所述轴线的径向即向远离所述燃烧气体流路的外侧弯曲的弯曲部。多个所述开口周围流路中，所述开口侧入口流路的所述开口侧的端形成于所述弯曲部中。

在通过冲压加工在开口周围形成弯曲部的情况下，在燃烧器用面板的外表面即在开口周围，由于冲压加工压缩应力会作为残留应力残留。因此，即使在该燃烧器用面板的外表面即在开口周围形成开口侧入口流路的入口，在该入口的边缘也会作用有压缩应力，因此不容易产生裂纹。

作为用于达成上述目的的发明的第七方案的燃烧器用面板，在以上任一所述燃烧器用面板中，多个所述开口周围流路延伸的方向均为包含所述轴向的方向成分的方向。

在该燃烧器用面板中，能谋求两个开口周围流路之间即轴向的各位置处的冷却能力的均匀化。

作为用于达成上述目的的发明的第八方案的燃烧器，具备：以上任一所述燃烧器用面板；以及燃料喷射器，从由所述燃烧器用面板划定的所述燃烧气体流路的所述上游侧向所述燃烧气体流路内喷射燃料以及空气。

作为用于达成上述目的的发明的第九方案的燃烧装置，具备：所述第八方案的所述燃烧器；空气供给管，从所述开口向所述燃烧气体流路中供给空气；以及阀，调节流经所述空气供给管的空气流量。

作为用于达成上述目的的发明的第十方案的燃气轮机，具备：所述第九方案的所述燃烧装置；以及涡轮，由在所述燃烧器内生成的燃烧气体驱动。

作为用于达成上述目的的发明的第十一方案的燃烧器用面板的冷却方法为对供燃烧气体流动的燃烧气体流路的周围进行划定的燃烧器用面板的冷却方法。在所述燃烧器用面板形成有：内表面，与所述燃烧气体对置；外表面，朝向与所述内表面相反的外侧；开口，从所述外表面贯通至所述内表面；以及多个冷却流路，在所述内表面与所述外表面之间在沿所述内表面的方向延伸，而供冷却介质在内部流动。多个所述冷却流路中，从沿所述开口边缘的位置在沿所述内表面的方向延伸的多个所述冷却流路分别形成开口周围流路。多个所述开口周围流路中的开口侧入口流路的数量多于所有所述开口周围流路的一半，或者，所有所述开口周围流路都为所述开口侧入口流路。在所述开口侧入口流路的所述开口侧且从所述外侧对所述开口侧入口流路供给所述冷却介质，在所述开口侧入口流路中，在比供给所述冷却介质的位置远离所述开口的位置且从所述内表面使流过所述开口侧入口流路的所述冷却介质流出。

发明效果

在本发明的一个方案中，能提高燃烧器用面板的耐久性。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的燃气轮机的构成的示意图。

图2是本发明的一实施方式的燃气轮机的燃烧器周围的剖面图。

图3是本发明的一实施方式的尾筒的立体图。

图4是本发明的实施方式的燃烧器用面板的俯视图。

图5是图4的V-V线剖面图。

图6是图4的VI-VI线剖面图。

图7是本发明的实施方式的改进例的燃烧器用面板的俯视图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。

《实施方式》

如图1所示，本实施方式的燃气轮机具备：压缩机1，压缩外部空气Ao来生成压缩空气A；燃烧装置2，使燃料F在压缩空气A中燃烧并生成燃烧气体G；以及涡轮3，由燃烧气体G驱动。

压缩机1具有以旋转轴线Xr为中心旋转的压缩机转子1a和可旋转地覆盖压缩机转子1a的压缩机机室1b。涡轮3具有以旋转轴线Xr为中心旋转的涡轮转子3a和可旋转地覆盖涡轮转子3a的涡轮机室3b。压缩机转子1a的旋转轴线Xr与涡轮转子3a的旋转轴线Xr位于同一直线上。该压缩机转子1a与该涡轮转子3a相互连接构成燃气轮机转子5。燃气轮机转子5连接有例如发电机GEN的转子。

燃气轮机还具备可旋转地覆盖燃气轮机转子5的中间机室4。压缩机机室1b、中间机室4、以及涡轮机室3b以该顺序在旋转轴线Xr延伸的方向排列。压缩机机室1b、中间机室4、以及涡轮机室3b相互连接构成燃气轮机机室6。

燃烧装置2具备多个燃烧器10。如图2所示，燃烧器10具有供燃料F在内部燃烧的尾筒20和向尾筒20内输送燃料F以及压缩空气A的燃料喷射器11。多个燃烧器10以旋转轴线Xr为中心在周向排列，并固定于中间机室4。各燃烧器10配置于由压缩机1压缩的压缩空气A漂浮的中间机室4内。燃烧装置2还具有向多个燃烧器的每个尾筒20内供给压缩空气A的空气供给管15和调节流经该空气供给管15的空气流量的阀16。空气供给管15以及阀16均配置于中间机室4内。能经由阀16以及空气供给管15将中间机室4内的压缩空气A供给至尾筒20内。

燃料喷射器11具备喷射燃料F以及压缩空气A的多个烧嘴12和保持多个烧嘴12的烧嘴保持筒13。多个烧嘴12均与燃烧器轴线Xc平行地由烧嘴保持筒13支承。此外，多个烧嘴12均从燃烧器轴线Xc延伸的轴向Da的一侧向另一侧喷射燃料F。而且，多个烧嘴12均从轴向Da的一侧向另一侧喷射压缩空气A作为一次空气A1。

如图2以及图3所示，尾筒20在燃烧器轴线Xc周围形成筒状，并对燃烧气体G流动的燃烧气体流路21的周围进行划定。需要说明的是，以下，将轴向Da的所述一侧设为上游侧Su，将轴向Da的所述另一侧设为下游侧Sd。此外，仅将燃烧器轴线Xc的周向设为周向Dc，仅将燃烧器轴线Xc的径向设为径向Dr。而且，将在该径向远离燃烧器轴线Xc的一侧设为径向外侧Dro，将该相反侧设为径向内侧Dri。需要说明的是，尾筒20与烧嘴保持筒13一体化，有时也被称为燃烧筒。

如图3所示，本实施方式的尾筒20具有筒状的躯干部30和接合于该躯干部30的下游侧Sd的出口凸缘部25。

出口凸缘部25具有：绕燃烧器轴线Xc形成筒状，并划定燃烧气体流路21的一部分的筒26；以及形成于筒26的下游端的凸缘27。如图2所示，凸缘27为用于将尾筒20连接于涡轮3的燃烧气体入口部3i的构造。筒26与凸缘27通过例如铸造等一体成型，形成出口凸缘部25。筒26的内周表面施加有未图示的热障涂层(Thermal Barrier Coating：TBC)。

躯干部30绕燃烧器轴线Xc形成筒状，划定燃烧气体流路21的一部分。该躯干部30构成为具有多个弯曲的燃烧器用面板31。多个弯曲的燃烧器用面板31在周向Dc排列，将各燃烧器用面板31的周向Dc的端彼此通过焊接进行接合而形成为筒状。需要说明的是，图3所示的躯干部30为在周向Dc排列有两片燃烧器用面板31的构造。然而，躯干部30也可以是在周向Dc排列有例如3片以上例如4片燃烧器用面板31的构造。此外，躯干部30也可以是使一片燃烧器用面板31弯曲成筒状，并通过焊接来接合一片燃烧器用面板31的端彼此的构造。

如图5所示，燃烧器用面板31具有外侧板32和内侧板34。在外侧板32上朝向相反的方向的一对表面中，一方的表面形成外表面32o，另一方的表面形成接合面32c。此外，在内侧板34上朝向相反的方向的一对表面中，一方的表面形成接合面34c，另一方的表面形成内表面34i。在外侧板32的接合面32c形成有向外表面32o侧凹陷，且在固定方向上较长的多个长槽33。外侧板32与内侧板34的相互的接合面32c、34c彼此通过钎焊等接合来形成燃烧器用面板31。通过外侧板32与内侧板34的接合，形成于外侧板32的长槽33的开口被内侧板34堵塞，该长槽33内成为冷却流路35。因此，多个冷却流路35在燃烧器用面板31的外表面32o与内表面34i之间在沿内表面34i的方向延伸。

多个冷却流路35分别具有在燃烧器用面板31的外表面32o开口来将压缩空气A引导至内部的入口36i和在燃烧器用面板31的内表面34i开口来排出流过内部的压缩空气A的出口36o。即，在本实施方式中，各冷却流路分别具有一个独立的入口以及一个独立的出口。入口36i形成于冷却流路35的延伸方向的两个端中一方的端的位置。此外，出口36o形成于冷却流路35的延伸方向的两个端中另一方的端的位置。

多个燃烧器用面板31分别以内侧板34的内表面34i朝向尾筒20的内周侧且外侧板32的外表面32o朝向尾筒20的外周侧，且多个冷却流路35延伸的方向成为轴向Da的方式进行配置，如上所述，周向Dc的端彼此接合。因此，躯干部30的多个冷却流路35实质上均在轴向Da延伸，在周向Da相邻的两个冷却流路35的间隔在轴向Da的任意位置都为实质上相同的间隔。在燃烧器用面板31的内表面34i施加有热障涂层39。因此，外侧板32的外表面32o成为躯干部30的外表面，热障涂层39的表面成为躯干部30的内表面。

如图2～图4所示，在躯干部30形成有从径向外侧Dro贯通至径向内侧Dri的二次空气开口37。换言之，多个燃烧器用面板31中，在一个燃烧器用面板31形成有从该燃烧器用面板31的外表面32o贯通至内表面34i的二次空气开口37。上述空气供给管15连接于该二次空气开口37的边缘。需要说明的是，空气供给管15与二次空气开口37的边缘的连接可以是法兰连接。能经由阀16以及空气供给管15将该中间机室4内的压缩空气A根据需要从该二次空气开口37供给至尾筒20的躯干部30内而作为二次空气A2。

如图6所示，在燃烧器用面板31的二次空气开口37的周围形成有随着该燃烧器用面板31的内表面34i以及外表面32o靠近二次空气开口37的边缘而逐渐向径向外侧Dro弯曲的弯曲部38。该弯曲部38通过例如冲压成形等塑性加工形成。

在此，如图4所示，在多个冷却流路35中，将从沿二次空气开口37的边缘的位置在沿内表面34i的方向延伸的多个冷却流路35分别设为开口周围流路35a。因此，在形成开口周围流路35a的开口侧的端到二次空气开口37的边缘为止的最短距离的区域，不存在其他冷却流路35。在本实施方式中，所有开口周围流路35a在开口侧的端形成有入口36i，并形成开口侧入口流路35ai。因此，所有开口周围流路35a在相对于二次空气开口37较远一侧的端形成有出口36o。

在多个开口周围流路35a中存在流路长度短的第一开口侧入口流路35ail和流路长度长的第二开口侧入口流路35ai2。第一开口侧入口流路35ai1和第二开口侧入口流路35ai2在沿二次空气开口37的边缘的方向交替配置。换言之，在沿二次空气开口37的边缘的方向相邻的两个开口侧入口流路35ai中，一方的开口侧入口流路35ai形成第一开口侧入口流路35ai1，另一方的开口侧入口流路35ai形成第二开口侧入口流路35ai2。

多个冷却流路35中，在第一开口侧入口流路35ai1的延长线上即在轴向Da与该第一开口侧入口流路35ai1邻接的冷却流路35形成第一邻接流路35b1。该第一邻接流路35b1在开口侧的端形成有出口36o，在相对于二次空气开口37较远一侧的端形成有入口36i。因此，第一开口侧入口流路35ail的出口36o与第一邻接流路35b1的出口36o在轴向Da邻接。此外，多个冷却流路35中，在第二开口侧入口流路35ai2的延长线上即在轴向Da与该第二开口侧入口流路35ai2邻接的冷却流路35形成第二邻接流路35b2。该第二邻接流路35b2在开口侧的端形成有入口36i，在相对于二次空气开口37较远一侧的端形成有出口36o。因此，第二开口侧入口流路35ai2的出口36o与第二邻接流路35b2的入口36i在轴向Da邻接。

除开口周围流路35a之外的多个冷却流路35b中的在轴向Da邻接的两个冷却流路35b中，在一方的冷却流路35b的开口侧的端形成有入口36i的情况下，在另一方的冷却流路35b的开口侧的端形成有出口36o。即，在轴向Da邻接的两个冷却流路35b中的一方的冷却流路35b的入口36i与另一方的冷却流路35b的出口36o在轴向Da邻接。

如图6所示，多个开口周围流路35a的开口侧的端形成于开口周围的弯曲部38中。因此，在该弯曲部38中形成有开口周围流路35a即开口侧入口流路35ai的入口36i。

对以上说明的本实施方式的燃气轮机的动作以及作用进行说明。

如图1所示，压缩机1吸入外部空气Ao，将其压缩并生成压缩空气A。该压缩空气A经过中间机室4，作为一次空气A1流入燃烧器10的烧嘴保持筒13内。流入烧嘴保持筒13的一次空气A1从该烧嘴保持筒13喷射至尾筒20内。根据情况，流入烧嘴保持筒13的一次空气A1流入该烧嘴保持筒13内的烧嘴12内，并从该烧嘴12喷射至尾筒20内。燃料F从外部供给至燃烧器10的各烧嘴12。流入烧嘴12的燃料F从该烧嘴12喷射至尾筒20内。喷射至尾筒20内的燃料F在一次空气A1中燃烧。其结果是，在该尾筒20内生成燃烧气体G。

有时中间机室4内的压缩空气A作为二次空气A2经由阀16以及空气供给管15从躯干部30的二次空气开口37供给至尾筒20的躯干部30内。该二次空气A2例如用于调节尾筒20内的空燃比。

在尾筒20内生成的高温高压的燃烧气体G在尾筒20内向下游侧Sd流动，从涡轮3的燃烧气体入口部3i流入涡轮3内。涡轮转子3a通过该燃烧气体G旋转。当涡轮转子3a旋转时，例如，与其连接的发电机GEN的转子旋转，该发电机GEN发电。

尾筒20的内表面34i暴露于高温的燃烧气体G。因此，尾筒20的内表面34i施加有热障涂层39。而且，在构成尾筒20的燃烧器用面板31的冷却流路35中，存在于该尾筒20的外侧的压缩空气A作为冷却空气(冷却介质)Ac流入，并通过该冷却空气Ac来冷却燃烧器用面板31。

压缩空气A作为冷却空气Ac从在燃烧器用面板31的外表面32o开口的入口36i流入冷却流路35内。冷却空气Ac在流经冷却流路35的过程中，与燃烧器用面板31进行热交换，冷却该燃烧器用面板31。冷却空气Ac从在燃烧器用面板31的内表面34i开口的出口36o流出至燃烧气体流路21。流出至燃烧气体流路21的冷却空气Ac的一部分沿尾筒20的内表面34i流动，对该内表面34i进行气膜冷却。

在燃烧器用面板31中二次空气开口37的周围通常会残留有在二次空气开口37的形成过程产生的应力。就是说，二次空气开口37的周围经常会存在残留应力。此外，冷却流路35的出口36o形成于燃烧器用面板31的内表面34i。因此，在燃烧器用面板31的内表面34i即在该出口360的周围也经常会存在残留应力。

假设，当在开口周围流路35a的开口侧的端形成出口36o时，开口周围流路35a的出口36o极其接近二次空气开口37的边缘。因此，在与高温的燃烧气体G对置的燃烧器用面板31的内表面34i即在二次空气开口37的周围会残留更高的应力。在此，当增大二次空气开口37的边缘到开口周围流路35a的最短距离时，在二次空气开口37周围会产生较宽的无冷却区域，在该无冷却区域会产生高的热应力。而且，到达开口周围流路35a的出口36o的冷却空气Ac为流过开口周围流路35a后的冷却空气Ac，因此，在流经开口周围流路35a的过程中被加热，冷却能力低。因此，二次空气开口37周围的冷却能力降低，从这个观点来看，也会在该二次空气开口37周围产生高的热应力。

此外，在通过冲压加工在二次空气开口37的周围形成上述弯曲部38的情况下，在二次空气开口37的周围会残留更高的应力(残留应力)。特别是，在燃烧器用面板31的内表面34i即在二次空气开口37的周围，由于冲压加工拉伸应力会作为残留应力残留。当在该燃烧器用面板31的内表面34i即在二次空气开口37的周围形成开口周围流路35a的出口36o时，在该出口36o的边缘作用有拉伸应力，容易以该出口36o的边缘为起点产生裂纹。

在此，在本实施方式中，对于所有开口周围流路35a，在开口侧的端形成有入口36i。开口周围流路35a的入口36i形成于燃烧器用面板31的外表面32o。因此，能使与高温的燃烧气体G对置的燃烧器用面板31的内表面34i即二次空气开口37的周围的残留应力与在开口侧的端形成开口周围流路35a的情况相比减小。因此，能缩小二次空气开口37的边缘到开口周围流路35a的最短距离，并能使二次空气开口37周围的无冷却区域变得极其小。而且，流入开口周围流路35a的入口36i的冷却空气Ac为还未流经开口周围流路35a的冷却空气Ac，因此冷却能力高。因此，二次空气开口37周围的冷却能力增强，能抑制该二次空气开口37周围的热应力的产生。

此外，在通过冲压加工在二次空气开口37的周围形成上述弯曲部38的情况下，在燃烧器用面板31的外表面32o即在二次空气开口37的周围，由于冲压加工压缩应力会作为残留应力残留。即使在该燃烧器用面板31的外表面32o即在二次空气开口37的周围形成开口周围流路35a的入口36i，在该入口36i的边缘也会作用有压缩应力，因此不容易产生裂纹。

因此，在本实施方式中，能提高燃烧器用面板31的二次空气开口37周围的耐久性。

在此，对以下情况进行说明：对于所有开口周围流路35a，在开口侧的端形成入口36i，并且使多个开口周围流路35a的流路长度相互相同。在这种情况下，在沿二次空气开口37的边缘的方向邻接的两个开口周围流路35a(开口侧入口流路35ai)的各自的出口36o的位置为在轴向Da大致相同的位置。即，两个开口周围流路35a的出口36o在沿二次空气开口37的边缘的方向相互接近。如上所述，到达开口周围流路35a的出口36o的冷却空气Ac为流过开口周围流路35a后的冷却空气Ac，因此冷却能力低。因此，包含两个开口周围流路35a的相对于二次空气开口37较远一侧的各端的区域会成为冷却能力低的区域。

在此，在本实施方式中，交替配置流路长度短的第一开口侧入口流路35ai1和流路长度长的第二开口侧入口流路35ai2。其结果是，两个开口侧入口流路35ai的出口36o的相互之间的距离增大，能使冷却能力低的区域离散并使其变窄。

而且，在本实施方式中，在开口侧的端形成配置于流路长度长的第二开口侧入口流路35ai2的延长线上的第二邻接流路35b2的入口36i。即，在本实施方式中，第二开口侧入口流路35ai2的出口36o与第二邻接流路35b2的入口36i在轴向Da邻接。因此，即使在第二开口侧入口流路35ai2上相对于二次空气开口37较远一侧的端为出口36o，也能通过从第二邻接流路35b2的入口36i流入的冷却空气Ac，来抑制包含该第二开口侧入口流路35ai2的出口36o的区域的冷却能力的降低。

此外，在本实施方式中，在开口侧的端形成配置于流路长度短的第一开口侧入口流路35ail的延长线上的第一邻接流路35b1的出口36o。因此，无法通过流经第一邻接流路35b1的冷却空气Ac来补偿包含第一开口侧入口流路35ai1的出口36o的区域的冷却能力。然而，第一开口侧入口流路35ai1的流路长度比第二开口侧入口流路35ai2短，因此，到达第一开口侧入口流路35ail的出口36o的冷却空气Ac的冷却能力没有降低那么多。因此，包含第一开口侧入口流路35ai1的出口36o的流域的冷却能力并不那么低。

因此，在本实施方式中，能谋求包含除开口周围流路35a之外的冷却流路35b与开口周围流路35a的边界的区域处的冷却能力的均匀化。

此外，在本实施方式中，在轴向Da邻接的两个冷却流路35b中的一方的冷却流路35b的入口36i与另一方的冷却流路35b的出口36o在轴向Da邻接。因此，无法通过流经一方的冷却流路35b的冷却空气Ac来补偿包含另一方的冷却流路35b的出口36o的区域的冷却能力。因此，能谋求配置有除开口周围流路35a之外的多个冷却流路35b的区域处的冷却能力的均匀化。

如上所述，在本实施方式中，能谋求包含除开口周围流路35a之外的冷却流路35b与开口周围流路35a的边界的区域、以及配置有除开口周围流路35a之外的冷却流路35b的区域处的冷却能力的均匀化。因此，在本实施方式中，能抑制这些区域处的热应力的产生。因此，在本实施方式中，还能提高这些区域的耐久性。

《各种改进例》

本实施方式的二次空气开口37为将二次空气A2从燃烧器用面板31的外表面32o侧引导至内表面34i侧的开口。然而，该开口也可以是从燃烧器用面板31的外表面32o贯通至燃烧器用面板31的内表面34i的开口，也可以不是将二次空气A2引导至内表面34i侧的开口。

本实施方式的所有开口周围流路35a为入口36i形成于开口侧的端的开口侧入口流路35ai。然而，如图7所示，也可以是，形成于燃烧器用面板31a的多个开口周围流路35a中，一部分为在开口侧的端形成有入口36i的开口侧入口流路35ai，剩余部分为入口36i并未形成于开口侧的端的非开口侧入口流路35ao。不过，在这种情况下，开口侧入口流路35ai的数量应多于比所有开口周围流路35a的一半。换言之，开口侧入口流路35ai的数量应多于非开口侧入口流路35ao的数量。而且，在这种情况下，理想的是：非开口侧入口流路35ao与开口侧入口流路35ai邻接，而不与其他非开口侧入口流路35ao邻接。

本实施方式的包含开口周围流路35a的所有冷却流路35在冷却流路35的延伸方向的两个端中的一端的位置形成有入口36i，在另一端的位置形成有出口36o。然而，入口36i以及出口36o也可以不形成于冷却流路35的延伸方向的端的位置。

在上述实施方式中，将多个冷却流路35中的从沿二次空气开口37的边缘的位置在沿内表面34i的方向延伸的多个冷却流路35设为开口周围流路35a，在形成开口周围流路35a的开口侧的端到二次空气开口37的边缘的最短距离的区域不存在其他冷却流路35。然而，如图6所示，在燃烧器用面板31中，也可以将在弯曲部38开始的部分X到开口37的区域内存在流路的至少一部分的冷却流路35设为开口周围流路35a。此外，如图7所示，也可以将在从开口37到一定距离Y为止的区域内存在至少一部分的冷却流路35设为开口周围流路35a。在这种情况下，决定该区域的距离Y为如下距离：在该区域内存在一部分的全部冷却流路35中，开口侧入口流路35ai的数量成为一半以上，或者全部都是开口侧入口流路35ai的距离。

本实施方式的包含开口周围流路35a的所有冷却流路35在沿燃烧器用面板31的内表面34i的表面内呈直线延伸。然而，冷却流路35也可以在沿燃烧器用面板31的内表面34i的表面内具有弯曲的部分。

本实施方式的所有冷却流路35的截面积在流路的延伸方向的任意位置实质上都是相同的。然而，任一冷却流路35的截面积也可以随着流路的延伸方向的位置变化而变化。例如，也可以在容易被加热的区域增大流路的截面积。

在以上各实施方式中，燃烧器用面板31由外侧板32和内侧板34这两个接合而构成。然而，燃烧器用面板31也可以由单板构成。

工业上的可利用性

根据本发明的一个方案，能提高燃烧器用面板的耐久性。

符号说明

1：压缩机

1a：压缩机转子

1b：压缩机机室

2：燃烧装置

3：涡轮

3a：涡轮转子

3b：涡轮机室

3i：燃烧气体入口部

4：中间机室

5：燃气轮机转子

6：燃气轮机机室

10：燃烧器

11：燃料喷射器

12：烧嘴

13：烧嘴保持筒

15：空气供给管

16：阀

20：尾筒

21：燃烧气体流路

25：出口凸缘部

30：躯干部

31、31a：燃烧器用面板

32：外侧板

32o：外表面

34：内侧板

34i：内表面

35、35b：冷却流路

35a：开口周围流路

35ai：开口侧入口流路

35ai1：第一开口侧入口流路

35ai2：第二开口侧入口流路

35ao：非开口侧入口流路

35b1：第一邻接流路

35b2：第二邻接流路

36i：入口

36o：出口

37：二次空气开口(或者，仅称为开口)

38：弯曲部

39：热障涂层

A：压缩空气

A1：一次空气

A2：二次空气

Ac：冷却空气(冷却介质)

F：燃料

G：燃烧气体

Xr：旋转轴线

Xc：燃烧器轴线

Da：轴向

Su：上游侧

Sd：下游侧

Dc：周向

Dr：径向

Dri：径向内侧

Dro：径向外侧

Claims (11)

1.一种燃烧器用面板，对供燃烧气体从轴线延伸的轴向的上游侧向下游侧流动的燃烧气体流路的周围进行划定，所述燃烧器用面板形成有：

内表面，与所述燃烧气体对置；

外表面，朝向与所述内表面相反的一侧；

开口，从所述外表面贯通至所述内表面；以及

多个冷却流路，在所述内表面与所述外表面之间在沿所述内表面的方向延伸，而供冷却介质在内部流动，

多个所述冷却流路分别具有在所述外表面开口来将冷却介质引导至内部的入口和在所述内表面开口来排出流过内部的所述冷却介质的出口，

多个所述冷却流路中，从沿所述开口边缘的位置在沿所述内表面的方向延伸的多个所述冷却流路分别形成开口周围流路，

多个所述开口周围流路中，所述入口形成于所述出口的所述开口侧的开口周围流路分别形成开口侧入口流路，

所述开口侧入口流路的数量多于所有所述开口周围流路的一半，或者，所有所述开口周围流路都为所述开口侧入口流路。

2.根据权利要求1所述的燃烧器用面板，其中，

多个所述开口周围流路中，一部分为所述开口侧入口流路，剩余部分为所述入口未形成于所述出口的所述开口侧的非开口侧入口流路，

所述非开口侧入口流路在沿所述开口边缘的方向与所述开口侧入口流路邻接，而不与其他所述非开口侧入口流路邻接。

3.根据权利要求1或2所述的燃烧器用面板，其中，

多个所述开口周围流路中，在沿所述开口边缘的方向相互邻接的两个开口周围流路均为所述开口侧入口流路，

所述两个开口侧入口流路的流路长度相互不同。

4.根据权利要求3所述的燃烧器用面板，其中，

在所述两个开口侧入口流路中流路长度短的第一开口侧入口流路的延长线上配置有作为与所述第一开口侧入口流路邻接的所述冷却流路的第一邻接流路，

在所述两个开口侧入口流路中流路长度长的第二开口侧入口流路的延长线上配置有作为与所述第二开口侧入口流路邻接的所述冷却流路的第二邻接流路，

在所述第一邻接流路，所述出口形成于所述入口的所述开口侧，

在所述第二邻接流路，所述入口形成于所述出口的所述开口侧。

5.根据权利要求3或4所述的燃烧器用面板，其中，

所述两个开口侧入口流路之间的沿所述开口边缘的方向上的间隔在所述两个开口侧入口流路中一方的流路延伸的流路延伸方向上的多个位置为相同的间隔。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的燃烧器用面板，其中，

在所述开口周围形成有随着所述内表面以及所述外表面靠近所述开口边缘而逐渐向相对于所述轴线的径向且远离所述燃烧气体流路的外侧弯曲的弯曲部，

多个所述开口周围流路中，所述开口侧入口流路的所述开口侧的端形成于所述弯曲部中。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的燃烧器用面板，其中，

多个所述开口周围流路延伸的方向均为包含所述轴向的方向成分的方向。

8.一种燃烧器，具备：

权利要求1至7中任一项所述的燃烧器用面板；以及

燃料喷射器，从由所述燃烧器用面板划定的所述燃烧气体流路的所述上游侧向所述燃烧气体流路内喷射燃料以及空气。

9.一种燃烧装置，具备：

权利要求8所述的燃烧器；

空气供给管，从所述开口向所述燃烧气体流路中供给空气；以及

阀，调节流经所述空气供给管的空气的流量。

10.一种燃气轮机，具备：

权利要求9所述的燃烧装置；以及

涡轮，由在所述燃烧器内生成的燃烧气体驱动。

11.一种燃烧器用面板的冷却方法，其是对供燃烧气体流动的燃烧气体流路的周围进行划定的燃烧器用面板的冷却方法，其中，

所述燃烧器用面板形成有：

内表面，与所述燃烧气体对置；

外表面，朝向与所述内表面相反的外侧；

开口，从所述外表面贯通至所述内表面；以及

多个冷却流路，在所述内表面与所述外表面之间在沿所述内表面的方向延伸，而供冷却介质在内部流动，

多个所述冷却流路中，从沿所述开口边缘的位置在沿所述内表面的方向延伸的多个所述冷却流路分别形成开口周围流路，

多个所述开口周围流路中的开口侧入口流路的数量多于所有所述开口周围流路的一半，或者，所有所述开口周围流路都为所述开口侧入口流路，

在所述开口侧入口流路的所述开口侧且从所述外侧对所述开口侧入口流路供给所述冷却介质，

在所述开口侧入口流路中，在比供给所述冷却介质的位置远离所述开口的位置且从所述内表面使流过所述开口侧入口流路的所述冷却介质流出。