CN108779919B - 燃烧器、燃烧器的性能提高方法 - Google Patents

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Abstract

燃烧器(3)具备:燃料喷嘴,喷射燃料;筒体(24),形成在内侧形成有供燃烧气体流通的燃烧区域的筒状,并形成有在周向隔开间隔且在该周向延伸的多个狭缝(50);以及节流片(60),嵌入至狭缝(50),并且从筒体(24)的内周侧向径向内侧突出,具有随着从径向外侧朝向内侧而沿燃烧气体的流通方向延伸的节流面。

Description

燃烧器、燃烧器的性能提高方法
技术领域
本发明涉及一种燃烧器、燃烧器的性能提高方法。
本申请基于2016年03月29日在日本申请的日本特愿2016-065018号主张优先权,并将其内容援引于此。
背景技术
用于燃气轮机等的燃烧器具备:喷射燃料的燃料喷嘴;以及供通过燃料的燃烧生成的燃烧气体流动的筒体。在燃气轮机的情况下,使用该燃烧气体来驱动连接于燃烧器后段的涡轮。
在此,为了抑制CO等未燃碳化物的生成(促进燃尽),理想的是在上述筒体的内部形成有燃烧气体的循环流。为了形成循环流,已知有例如下述专利文献1所记载的将出口节流设于筒体内周侧的例子。在筒体内从上游侧朝向下游侧流通的燃烧气体通过与该出口节流碰撞改变流向而再次朝向上游侧。由此,在筒体内部形成有燃烧气体的循环流。
上述专利文献1所记载的燃烧器具有:位于上游侧的筒体;以及连接于该筒体的下游侧的尾筒。上述出口节流设于筒体的下游侧端部。因此,通过分离筒体和尾筒,在筒体的内周侧也能容易地接入。即,对已经完成组装的燃烧器也能容易地设置出口节流。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2005-315457号公报
发明内容
发明要解决的问题
再者,也存在想要在事后将上述出口节流应用于当前使用中的燃烧器的要求。但是,与上述构成不同,在筒体和尾筒由一体的筒体构成的燃烧器中,无法假定如上所述的筒体和尾筒的分离,因此,出口节流的事后安装伴随着困难。此外,即使是新建中的燃气轮机(燃烧器),在筒体的远离开孔端部的中途位置安装出口节流由于存在作业空间等制约而伴随着困难。由此,有时会对燃烧器的性能提高带来障碍。
本发明是为了解决上述问题而做出的,其目的在于提供一种性能得到提高的燃烧器、以及能容易地提高性能的燃烧器的性能提高方法。
技术方案
根据本发明的第一方案,一种燃烧器,具备:燃料喷嘴,喷射燃料;筒体,形成在内侧形成有供通过所述燃料的燃烧生成的燃烧气体流通的燃烧区域的筒状,并形成有在周向隔开间隔且在该周向延伸的多个狭缝;以及节流片,嵌入至所述狭缝,并且从所述筒体的内周侧向径向内侧突出,具有随着从径向外侧朝向内侧而沿所述燃烧气体的流通方向延伸的节流面。
根据该构成,通过节流片的节流面,能促进筒体内的燃烧气体的循环流形成。而且,仅通过对形成于筒体的狭缝从该狭缝的径向外侧嵌入节流片,就能得到上述构成。由此,能容易地实现燃烧器的效率提高。
根据本发明的第二方案,可以是,上述第一方案的燃烧器具备:消音器,配置于所述筒体的外周侧,并在内侧形成有与所述筒体的内部连通的衰减空间,所述节流片设于所述消音器的下游侧。
在此,已知:由于空气从消音器的衰减空间内漏出,在该消音器附近的区域,燃烧气体的温度会降低。即,在该区域,容易生成CO等未燃碳化物。
但是,根据上述构成,在消音器的下游侧设有节流片,因此,通过节流片的节流面形成有旋涡。通过该旋涡会促进消音器的下游侧的区域中的空气与燃烧气体的混合,因此,能抑制未燃碳化物的生成。
根据本发明的第三方案,一种燃烧器,具备:燃料喷嘴,喷射燃料;筒体,形成在内侧形成有供通过所述燃料的燃烧生成的燃烧气体流通的燃烧区域的筒状,并且在壁面内部形成有沿所述燃烧气体的流通方向延伸并供冷却空气流通的多个冷却流路;以及环状的节流环,从所述筒体的内周侧向径向内侧突出,具有随着从径向外侧朝向内侧而沿所述流通方向延伸的节流面,并且在所述筒体的内周侧沿周向延伸,在所述筒体的外周面上、且所述节流环的下游侧的部分,形成有从该外周面朝向径向内侧凹陷并且跨越所述多个冷却流路而沿周向延伸的腔,所述燃烧器还具备从径向外侧覆盖该腔的盖体。
根据该构成,通过节流环的节流面,能促进筒体内的燃烧气体的循环流形成。而且,当得到如上述构成那样的构成时,可以想到将筒体在燃烧气体的流通方向分割后,在一方的筒体安装节流环,并将筒体彼此接合。在此,在未形成有上述腔的情况下,需要使形成于筒体的壁面内部的多个冷却流路彼此的周向位置准确地一致,因此,可能会降低作业性。但是,根据上述构成,形成有以跨越多个冷却流路的方式沿周向延伸的腔,因此,不必考虑这些冷却流路的周向位置,就能将筒体彼此接合。由此,能更容易地得到性能得到提高的燃烧器。
根据本发明的第四方案,一种燃烧器,具备:燃料喷嘴,喷射燃料;筒体,形成在内侧形成有供通过所述燃料的燃烧生成的燃烧气体流通的燃烧区域的筒状,并且在壁面内部形成有沿所述燃烧气体的流通方向延伸并供冷却空气流通的多个冷却流路;以及环状的节流环,从所述筒体的内周侧向径向内侧突出,具有随着从径向外侧朝向内侧而沿所述流通方向延伸的节流面,并且在所述筒体的内周侧沿周向延伸,在所述筒体的外周面上、且以设有所述节流环的位置为基准所述流通方向的两侧,形成有从该外周面朝向径向内侧凹陷并且跨越所述多个冷却流路而沿周向延伸的一对腔,所述燃烧器还具备从径向外侧覆盖各所述腔的盖体。
根据该构成,通过节流环的节流面,能促进筒体内的燃烧气体的循环流形成。而且,当得到如上述构成那样的构成时,可以想到将筒体在燃烧气体的流通方向分割后,安装节流环,并将分割后的筒体彼此接合。在此,在未形成有上述腔的情况下,需要使形成于筒体的壁面内部的多个冷却流路彼此的周向位置准确地一致,因此,可能会降低作业性。但是,根据上述构成,形成有以跨越多个冷却流路的方式沿周向延伸的腔,因此,不必考虑这些冷却流路的周向位置,就能将筒体彼此接合。由此,能更容易地得到性能得到提高的燃烧器。
根据本发明的第五方案,可以是,上述第三或第四方案的燃烧器具备:消音器,配置于所述筒体的外周侧,并在内侧形成有与所述筒体的内部连通的衰减空间,所述节流环设于所述消音器的下游侧。
在此,已知:由于空气从消音器的衰减空间内漏出,在该消音器附近的区域,燃烧气体的温度会降低。即,在该区域,容易生成CO等未燃碳化物。
但是,根据上述构成,在消音器的下游侧设有节流环,因此,通过节流环的节流面形成有旋涡。通过该旋涡会促进消音器的下游侧的区域中的空气与燃烧气体的混合,因此,能抑制未燃碳化物的生成。
根据本发明的第六方案,一种燃烧器的性能提高方法,其中,所述燃烧器具备:筒体,在壁面内部形成有沿燃烧气体的流通方向延伸并供冷却空气流通的多个冷却流路;以及环状的节流环,从所述筒体的内周侧向径向内侧突出,具有随着从径向外侧朝向内侧而沿所述流通方向延伸的节流面,并且在所述筒体的内周侧沿周向延伸,所述燃烧器的性能提高方法包括:在所述筒体的外周面形成从该外周面朝向径向内侧凹陷并且跨越所述多个冷却流路而沿周向延伸的腔的工序;通过将所述筒体沿所述腔在所述流通方向分割为两个而形成一对筒体半体部的工序;在所述一对筒体半体部中的任一方的筒体半体部的内周侧安装所述节流环的工序;在安装有所述节流环的一方的所述筒体半体部接合另一方的所述筒体半体部的工序;以及安装覆盖所述腔的盖体的工序。
根据该方法,形成一体的筒体被分割为两个筒体半体部后,在一方的筒体半体部的内周侧安装有节流环。由此,例如即使在将节流环应用于已经完成组装的燃烧器的情况下、将节流环应用于从筒体的开孔端部难以接入的区域的情况下,也能容易地进行作业。
此外,在未形成有上述腔的情况下,需要使形成于筒体的壁面内部的多个冷却流路彼此的周向位置准确地一致,因此,可能会降低作业性。但是,根据上述方法,形成有以跨越多个冷却流路的方式沿周向延伸的腔,因此,不必考虑这些冷却流路的周向位置,就能将筒体半体部彼此接合。由此,能更容易地得到性能得到提高的燃烧器。
根据本发明的第七方案,一种燃烧器的性能提高方法,其中,所述燃烧器具备:筒体,在壁面内部形成有沿燃烧气体的流通方向延伸并供冷却空气流通的多个冷却流路;以及环状的节流环,从所述筒体的内周侧向径向内侧突出,具有随着从径向外侧朝向内侧而沿所述流通方向延伸的节流面,并且在所述筒体的内周侧沿周向延伸,所述燃烧器的性能提高方法包括:在所述筒体的外周面形成在所述流通方向隔开间隔地排列,并从该外周面朝向径向内侧凹陷,并且跨越所述多个冷却流路而沿周向延伸的一对腔的工序;通过将所述筒体沿一对所述腔在所述流通方向分割为三个而形成上游侧分割体、中间分割体、以及下游侧分割体的工序;在所述中间分割体的内周侧安装所述节流环的工序;在安装有所述节流环的所述中间分割体分别接合所述上游侧分割体、以及所述下游侧分割体的工序;以及分别安装覆盖所述一对腔的盖体的工序。
根据该方法,形成一体的筒体被分割为上游侧分割体、中间分割体、以及下游侧分割体后,在中间分割体的内周侧安装有节流环。由此,例如即使在将节流环应用于已经完成组装的燃烧器的情况下、将节流环应用于从筒体的开孔端部难以接入的区域的情况下,也能容易地进行作业。
此外,在未形成有上述腔的情况下,需要使形成于筒体的壁面内部的多个冷却流路彼此的周向位置准确地一致,因此,可能会降低作业性。但是,根据上述方法,形成有以跨越多个冷却流路的方式沿周向延伸的腔,因此,不必考虑这些冷却流路的周向位置,就能将上游侧分割体、中间分割体、以及下游侧分割体接合。由此,能更容易地得到性能得到提高的燃烧器。
另外,上述中间分割体能独立于上游侧分割体、以及下游侧分割体而移动,因此,还能确保比例如在燃烧器周边的有限空间执行上述各工序的情况高的作业性。
有益效果
根据本发明,能提供一种性能得到提高的燃烧器、以及能容易地提高性能的燃烧器的性能提高方法。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的燃气轮机的构成的示意图。
图2是表示本发明的第一实施方式的燃烧器的构成的放大图。
图3是本发明的第一实施方式的燃烧器的主要部分放大剖面图。
图4是表示本发明的第一实施方式的燃烧器的燃烧筒、以及消音器的构成的剖面图。
图5是表示本发明的第一实施方式的节流片的构成的剖面图。
图6是本发明的第二实施方式的燃烧器的主要部分放大剖面图。
图7是表示本发明的第二实施方式的燃烧器的性能提高方法中的一工序的说明图,是表示在筒体形成腔的工序的图。
图8是表示本发明的第二实施方式的燃烧器的性能提高方法中的一工序的说明图,是表示分割筒体的工序的图。
图9是表示本发明的第二实施方式的燃烧器的性能提高方法中的一工序的说明图,是表示在筒体半体部安装节流环的工序的图。
图10是表示本发明的第二实施方式的燃烧器的性能提高方法中的一工序的说明图,是表示将筒体半体部彼此接合的工序和安装盖体的工序的图。
图11是本发明的第三实施方式的燃烧器的主要部分放大剖面图。
图12是表示本发明的第三实施方式的燃烧器的性能提高方法中的一工序的说明图,是表示在筒体形成腔的工序的图。
图13是表示本发明的第三实施方式的燃烧器的性能提高方法中的一工序的说明图,是表示分割筒体的工序的图。
图14是表示本发明的第三实施方式的燃烧器的性能提高方法中的一工序的说明图,是表示在中间分割体安装节流环的工序的图。
图15是表示本发明的第三实施方式的燃烧器的性能提高方法中的一工序的说明图,是表示将筒体彼此接合的工序和安装盖体的工序的图。
图16是表示本发明的第二实施方式的燃烧器的性能提高方法的各工序的工序图。
图17是表示本发明的第三实施方式的燃烧器的性能提高方法的各工序的工序图。
具体实施方式
[第一实施方式]
参照图1至图4,对本发明的第一实施方式进行说明。如图1所示,本实施方式的燃气轮机1具备:压缩机2;燃烧器3;以及涡轮5。
压缩机2具有:沿轴线As延伸的压缩机转子6;以及从外周侧覆盖该压缩机转子6的压缩机壳体7。压缩机转子6形成以轴线As为中心的柱状,并在其外周面安装有压缩机动叶8。压缩机动叶8在相对于轴线As的周向隔开间隔地排列多个而形成一个压缩机动叶级9。在压缩机转子6上,这样的压缩机动叶级9在轴线As方向隔开间隔地设有多列。
在压缩机壳体7的内周侧,设有以相对于上述压缩机动叶8在轴线As方向交错的方式排列的多列压缩机静叶级11。该压缩机静叶级11与上述压缩机动叶级9相同,具有在轴线As的周向隔开间隔地排列的多个压缩机静叶10。
燃烧器3通过对由压缩机2生成的高压空气混合燃料并使其燃烧来生成高温高压的燃烧气体。该燃烧气体被送至后述的涡轮5来驱动该涡轮5。
涡轮5具有:沿轴线As延伸的涡轮转子12;以及从外周侧覆盖该涡轮转子12的涡轮壳体13。涡轮转子12形成以轴线As为中心的柱状,并在其外周面安装有涡轮动叶14。涡轮动叶14在相对于轴线As的周向隔开间隔地排列多个而形成一个涡轮动叶级15。在涡轮转子12上,这样的涡轮动叶级15在轴线As方向隔开间隔地设有多列。
在涡轮壳体13的内周侧,设有以相对于上述涡轮动叶14在轴线As方向交错的方式排列的多列涡轮静叶级17。该涡轮静叶级17具有在轴线As的周向隔开间隔地排列的多个涡轮静叶16。
压缩机转子6和涡轮转子12位于同轴(轴线As)上并相互连结而形成燃气轮机转子18。在该燃气轮机转子18的轴端,例如连接有发电机20。此外,压缩机壳体7和涡轮壳体13相互连结而形成燃气轮机壳体19。
在如上所述构成的燃气轮机1中,压缩机转子6旋转,由此,压缩机2生成高压空气。进而,该高压空气被引导至燃烧器3并与燃料一起燃烧,由此,生成高温高压的燃烧气体。接着,燃烧气体被引导至涡轮5并依次与上述涡轮动叶14、以及涡轮静叶16碰撞,由此,对涡轮转子12(燃气轮机转子18)赋予动能。通过该动能,燃气轮机转子18围绕轴线As旋转。燃气轮机转子18的旋转通过连结于轴端的发电机20取出并被用于发电等。
接着,参照图2和图3,对燃烧器3的构成进行说明。燃烧器3支承于外筒21,并具有:供给燃料的喷嘴22(燃料喷嘴);从外侧覆盖喷嘴22的旋流器支承筒23;以及连接于旋流器支承筒23的下游侧的燃烧筒24(筒体)。
喷嘴22将混合了燃料和压缩空气的预混合气体喷射至后述的燃烧筒24内。旋流器支承筒23形成以燃烧器轴线Ac为中心的圆筒状。燃烧器轴线Ac在相对于上述轴线As交叉的方向延伸。在燃烧器支承筒23的下游侧的端部连接有燃烧筒24。从喷嘴22供给的燃料在燃烧筒24内的区域(燃烧区域)与压缩空气混合后燃烧而生成燃烧气体。燃烧气体经由燃烧筒24被供给至涡轮5。
需要说明的是,本实施方式中使用的上游、下游、上游侧、下游侧等表达是基于流经燃烧筒24的内侧的燃烧气体的流向。就是说,将以上述的燃烧筒24为基准设有喷嘴22的一侧称为上游侧,将以喷嘴22为基准设有燃烧筒24的一侧称为下游侧。此外,燃烧气体的流通方向是指沿燃烧器轴线Ac方向的方向。而且,有时将流经旋转器支承筒23内和燃烧筒24内的燃烧气体的流动称为“主流”。
如图4所示,燃烧筒24由在燃烧器轴线Ac的径向层叠的状态的两块板形成。更具体而言,燃烧筒24具有:面向板厚方向的一侧(径向内侧)的内侧板29;以及面向板厚方向的另一侧(径向外侧)的外侧板30。内侧板29和外侧板30为在板厚方向相互重叠的状态。
在外侧板30的径向内侧,作为一个例子形成有被称为MT散热片的冷却流路31。这些冷却流路31通过以从外侧板30的径向内侧的面向径向外侧凹陷的方式形成的多个凹槽而形成。各凹槽在燃烧器轴线Ac方向延伸。此外,这些凹槽在燃烧器轴线Ac的周向隔开间隔地形成有多列。在燃气轮机壳体19内流通的空气(冷却空气)流通于冷却流路31中。由此,能保护燃烧筒24本身免受燃烧气体的辐射热等。
而且,在燃烧筒24的外周侧,安装有用于减轻由燃烧器3产生的燃烧振动、在燃烧气体与燃烧筒24之间产生的刮擦音等的消音器40。消音器40具备:多孔区域32,形成于燃烧筒24的外周面的一部分;以及壳体33,通过覆盖该多孔区域32而在内侧划分出衰减空间37。
多孔区域32是形成燃烧筒24的燃烧器轴线Ac方向的一部分的区域。在该多孔区域32形成有在燃烧筒24的板厚方向贯通的多个孔部34。更具体而言,这些孔部34沿燃烧筒24的外周面在周向隔开等间隔地排列成环状。
多孔区域32从外周侧由壳体33覆盖。更详细而言,如图4所示,该壳体33具有:主板35,相对于燃烧筒24的外周面在燃烧器轴线Ac的径向隔开间隔地延伸;以及一对侧板36,将该主板35与燃烧筒24的外周面之间在径向连接。此外,壳体33沿燃烧筒24的外周面在燃烧器轴线Ac的周向延伸。即,在该壳体33与多孔区域32之间形成环状的衰减空间37。该衰减空间37经由孔部34与燃烧筒24的内周侧的燃烧区域连通。
而且,如图3所示,在燃烧筒24的内周侧、且上述消音器40的下游侧的区域,形成有在燃烧器轴线Ac的周向隔开间隔地排列并且在该周向延伸的多个狭缝50。各狭缝50是由在周向延伸的长边和在与该长边交叉的燃烧器轴线Ac方向延伸的短边包围的大致矩形的开孔。
在这些多个狭缝50,从其外周侧嵌入有节流片60。参照图5,对节流片60的详细构成进行说明。节流片60具有:基部61,固定于燃烧筒24的外周面;片主体62,与基部61一体地形成;以及多个肋63,设于这些基部61与片主体62之间。
从燃烧器轴线Ac方向观察,基部61形成沿燃烧筒24的外周面在周向延伸的圆弧状。基部61的周向的尺寸设定为与上述狭缝50的周向的尺寸相同,或者比其稍小。基部61的径向内侧的面相对于燃烧筒24的外周面固定。
而且,在基部61形成有多个在燃烧器轴线Ac的径向延伸的空气孔64。这些空气孔64在基部61上在周向隔开间隔地排列。外部的空气通过空气孔64被引入至基部61的径向内侧,由此,后述的片主体62被冷却,保护其免受燃烧气体的辐射热等。
片主体62具有:连接部62A,从基部61的径向内侧的面朝向径向内侧延伸;以及锥部62B,从连接部62A的径向内侧的端部进一步向径向内侧突出。从燃烧器轴线Ac的周向观察,锥部62B向相对于该燃烧器轴线Ac交叉的方向倾斜。更具体而言,锥部62B以随着从上游侧朝向下游侧而从径向外侧朝向内侧的方式延伸。锥部62B的朝向径向内侧的面设为节流面S。该节流面S面向流经燃烧筒24内的主流。
肋63是将锥部62B的朝向径向外侧的面与基部61的朝向径向内侧的面在径向连结的板状的构件。肋63在周向隔开间隔地设有多个。这些肋63是为了确保整个节流片60的刚性而设置的。需要说明的是,上述多个空气孔64形成于与这些肋63均不干涉的部分。
如上所述构成的节流片60从外周侧嵌入至形成于燃烧筒24的各狭缝50。由此,在燃烧筒24的内周侧,各节流片60以节流面S(锥部62B)朝向上游侧的状态配置。
接着,对本实施方式的燃气轮机1以及燃烧器3的动作进行说明。如上所述,当运转燃气轮机1时,首先通过外部的驱动源旋转驱动燃气轮机转子18,由此,外部空气被引入至压缩机2的内部。被引入至压缩机2的空气在随着压缩机2的驱动流通于上述压缩机动叶8与压缩机静叶10之间的期间依次被压缩而形成高压空气。
该高压空气通过燃气轮机壳体19被导入至燃烧器3内。在燃烧器3内,该高压空气与燃料混合,由此,生成预混合气体。点燃该预混合气体,由此,生成高温高压的燃烧气体。接着,燃烧气体被引导至涡轮5内,由此,旋转驱动该涡轮5。这样的循环连续地重复,由此,燃气轮机1被运转。
在此,为了抑制燃烧器3内的CO等未燃碳化物的生成(促进燃尽),理想的是在燃烧筒24的内部形成有燃烧气体的循环流。因此,在本实施方式的燃烧器3中,上述节流片60被安装于燃烧筒24的狭缝50。通过设有该节流片60,在燃烧筒24内从上游侧朝向下游侧流通的燃烧气体通过与节流面S碰撞改变流向而再次朝向上游侧。由此,在燃烧筒24内部形成有燃烧气体的循环流。因此,会抑制如上所述的CO等未燃碳化物的生成,能提高燃烧器3的性能。
而且,仅通过对形成于燃烧筒24的多个狭缝50从各狭缝50的径向外侧嵌入节流片60,就能得到上述构成。由此,能容易地实现燃烧器3的效率提高。特别是,根据如上所述的构成,即使在燃烧筒24的远离开孔端部的区域,也能容易地安装节流片60。
作为其他例子,也可以想到从燃烧筒24的开孔端部直接接入想要安装节流片60的区域来进行作业。但是,在该方法中,需要在狭窄的燃烧筒24内部进行焊接等作业,因此,不仅作业性降低,而且可能会得不到令人满意的工作结果。此外,在该方法中,需要大规模的拆卸作业,因此,在将节流片60应用于当前使用中的燃烧器3的情况下不能说是现实的。在这点上,本实施方式的构成是有利的。
而且,在上述燃烧器3中,节流片60设于消音器40的下游侧。在此,已知:由于空气从消音器40的衰减空间37内漏出,在该消音器40附近的区域,燃烧气体的温度会降低。即,在该区域,容易生成CO等未燃碳化物。
但是,根据上述构成,在消音器40的下游侧设有节流片60,因此,通过节流片60的节流面S形成有旋涡。通过该旋涡会促进消音器40的下游侧的区域中的空气与燃烧气体的混合,因此,能进一步抑制未燃碳化物的生成。
[第二实施方式]
接着,参照图6至图10,对本发明的第二实施方式进行说明。需要说明的是,对与上述实施方式相同的构成标注相同的符号,并省略详细的说明。如图6所示,在本实施方式中,代替上述第一实施方式中的节流片60,节流环60B安装于燃烧筒24的内周侧。节流环60B与上述第一实施方式相同,设于消音器40的下游侧。
节流环60B形成以燃烧器轴线Ac为中心的圆环状。节流环60B具有:固定部61B,沿燃烧筒24的内周面在燃烧器轴线Ac方向扩展;以及节流环主体62C,一体地安装于固定部61B的下游侧的端部。固定部61B的外周侧的面相对于燃烧筒24的内周面固定。从燃烧器轴线Ac的周向观察,节流环主体62C向相对于该燃烧器轴线Ac交叉的方向倾斜。更具体而言,节流环主体62C以随着从上游侧朝向下游侧而从径向外侧朝向内侧的方式延伸。节流环主体62C的朝向径向内侧的面设为节流面SB。该节流面SB面向流经燃烧筒24内的主流。
在燃烧筒24的上述节流环主体62C所位于的部分形成有多个空气孔H。这些空气孔H是在径向贯通燃烧筒24的孔。空气孔H在燃烧器轴线Ac的周向隔开间隔地排列有多个。外部的空气通过空气孔H被引入至燃烧筒24的内周侧,由此,节流环主体62C被冷却,保护其免受燃烧气体的辐射热等。
而且,在燃烧筒24的外周面上、且上述节流环60B的下游侧的部分,形成有从该外周面朝向径向内侧凹陷的方槽状的腔70。形成该腔70的各面之中,上游侧的面设为上游面71,下游侧的面设为下游面72。而且,将这些上游面71与下游面72连接的面设为在燃烧器轴线Ac方向扩展的底面73。在上游面71上、以及下游面72上,上述多个冷却流路31的端部分别开孔。即,该腔70以跨越这些多个冷却流路31的方式形成。需要说明的是,上游面71处的冷却流路31的开孔与下游面72处的冷却流路31的开孔的周向上的位置可以不必一致,它们可以在周向上相互错开。这样的腔70沿燃烧筒24的外周面在周向形成。
而且,在腔70的底面73与燃烧筒24的内周侧的面之间,形成有在燃烧器轴线Ac的径向延伸的接合部80。该接合部80夹在将燃烧筒24分割为上下游方向时所产生的端面彼此之间。更具体而言,该接合部80通过电弧焊接等形成。
隔着上述接合部80,燃烧筒24被分割为两部分(筒体半体部)。具体而言,位于接合部80的上游侧的部分设为上游侧半体部24A,位于下游侧的部分设为下游侧半体部24B。上述节流环60B安装于上游侧半体部24A的内周面。
腔70从外周侧由盖体90覆盖。盖体90是具有与燃烧筒24的外周面相同或稍大的内径尺寸的圆环状构件。而且,燃烧器轴线Ac方向的盖体90的尺寸设定为比该燃烧器轴线Ac方向的腔70的尺寸充分大。通过由盖体90覆盖,腔70和冷却流路31对外部的气密性得以维持。即,在腔70和冷却流路31中流通的空气不会泄漏到外部。
接着,参照图7至图10、以及图16,对本实施方式的燃烧器3的性能提高方法进行说明。本实施方式的燃烧器3的性能提高方法包括:在燃烧器3(筒体)形成上述腔70的工序;分割该燃烧筒24而形成一对筒体半体部的工序;在一方的筒体半体部安装上述节流环60B的工序;将这些筒体半体部彼此接合的工序;以及安装盖体90的工序(参照图14)。
以下,按顺序对上述各工序进行说明。如图7所示,首先,在燃烧筒24的外周侧的所希望的区域形成上述腔70(腔形成工序S1)。接着,从该腔70的底面73朝向燃烧筒24的内周侧切断该燃烧筒24。由此,燃烧筒24在上下游方向被分割为两个而得到上游侧半体部24A、下游侧半体部24B(筒体分割工序S2:图8)。
接着,在上游侧半体部24A的内周面安装节流环60B。具体而言,在该上游侧半体部24A的内周面,将节流环60B的固定部61B通过焊接等进行固定(节流环安装工序S3:图9)。
接着,将安装有节流环60B的状态的上游侧半体部24A与下游侧半体部24B接合(接合工序S4:图10)。需要说明的是,此时,腔70的上游面71处的冷却流路31的开孔与下游面72处的冷却流路31的开孔的周向上的位置可以不必一致,它们可以在周向上相互错开。
接着,对如上所述接合后的状态的燃烧筒24(上游侧半体部24A、下游侧半体部24B),以从外周侧覆盖腔70的方式安装盖体90(盖体安装工序S5)。由此,会确保腔70和冷却流路31与外部的气密。综上所述,本实施方式的燃烧器3的性能提高方法的全部工序完成。
根据这样的构成以及方法,形成一体的燃烧筒24被分割为两个筒体半体部(上游侧半体部24A、下游侧半体部24B)后,在一方的筒体半体部的内周侧安装有节流环60B。由此,例如即使在将节流环60B应用于已经完成组装的燃烧器3的情况下、将节流环60B应用于从燃烧筒24的开孔端部难以接入的区域的情况下,也能通过筒体半体部的开孔容易地进行作业。
此外,在未形成有上述腔70的情况下,需要使形成于燃烧筒24的壁面内部的多个冷却流路31彼此的周向位置准确地一致,因此,可能会降低作业性。但是,根据上述方法,形成有以跨越多个冷却流路31的方式沿周向延伸的腔70,因此,不必考虑这些冷却流路31的周向位置,就能将筒体半体部彼此接合。由此,能更容易地得到性能得到提高的燃烧器3。
[第三实施方式]
接着,参照图11至图15、以及图17,对本发明的第三实施方式进行说明。需要说明的是,对与上述各实施方式相同的构成标注相同的符号,并省略详细的说明。如图11所示,在本实施方式中,节流环60B安装于燃烧筒24的内周侧。与上述各实施方式相同,节流环60B设于消音器40的下游侧。
节流环60B形成以燃烧器轴线Ac为中心的圆环状。节流环60B具有:固定部61B,沿燃烧筒24的内周面在燃烧器轴线Ac方向扩展;以及节流环主体62C,一体地安装于固定部61B的下游侧的端部。固定部61B的外周侧的面相对于燃烧筒24的内周面固定。从燃烧器轴线Ac的周向观察,节流环主体62C向相对于该燃烧器轴线Ac交叉的方向倾斜。更具体而言,节流环主体62C以随着从上游侧朝向下游侧而从径向外侧朝向内侧的方式延伸。节流环主体62C的朝向径向内侧的面设为节流面SB。该节流面SB面向流经燃烧筒24内的主流。
需要说明的是,与上述第二实施方式相同,也可以在燃烧筒24的上述节流环主体62C所位于的部分形成有多个空气孔。外部的空气通过空气孔被引入至燃烧筒24的内周侧,由此,节流环主体62C被冷却,保护其免受燃烧气体的辐射热等。
而且,在燃烧筒24的外周面上、且在燃烧器轴线Ac方向隔着上述节流环60B在上游侧和下游侧的部分,逐一形成有从该外周面朝向径向内侧凹陷的方槽状的腔70。需要说明的是,这两个腔70具有相互同等的构成,因此,以下仅代表性地对一方的腔70进行说明。
在形成腔70的各面之中,上游侧的面设为上游面71,下游侧的面设为下游面72。而且,将这些上游面71与下游面72连接的面设为在燃烧器轴线Ac方向扩展的底面73。在上游面71上、以及下游面72上,上述多个冷却流路31的端部分别开孔。即,该腔70以跨越这些多个冷却流路31的方式形成。需要说明的是,上游面71处的冷却流路31的开孔与下游面72处的冷却流路31的开孔的周向上的位置可以不必一致,它们可以在周向上相互错开。这样的腔70沿燃烧筒24的外周面在周向形成。
而且,在腔70的底面73与燃烧筒24的内周侧的面之间,形成有在燃烧器轴线Ac的径向延伸的接合部80。该接合部80夹在将燃烧筒24分割为上下游方向时所产生的端面彼此之间。更具体而言,该接合部80通过电弧焊接等形成。
隔着上述两个接合部80,燃烧筒24从燃烧器轴线Ac方向的上游侧至下游侧被分割为三部分。具体而言,位于最上游侧的部分设为上游侧分割体24U,位于最下游侧的部分设为下游侧分割体24D。而且,位于这些上游侧分割体24U与下游侧分割体24D之间的部分设为中间分割体24M。上述节流环60B安装于该中间分割体24M的内周面。
各腔70从外周侧由盖体90覆盖。盖体90是具有与燃烧筒24的外周面相同或稍大的内径尺寸的圆环状构件。而且,燃烧器轴线Ac方向的盖体90的尺寸设定为比该燃烧器轴线Ac方向的腔70的尺寸充分大。通过由盖体90覆盖,腔70和冷却流路31对外部的气密性得以维持。即,在腔70和冷却流路31中流通的空气不会泄漏到外部。
接着,参照图12至图15、以及图17,对本实施方式的燃烧器3的性能提高方法进行说明。本实施方式的燃烧器3的性能提高方法包括:在燃烧器3(筒体)形成上述腔70的工序;分割该燃烧筒24而形成上游侧分割体24U、中间分割体24M、以及下游侧分割体24D的工序;在中间分割体24M安装上述节流环60B的工序;将这些上游侧分割体24U、中间分割体24M、以及下游侧分割体24D相互接合的工序;以及安装盖体90的工序(图17)。
以下,按顺序对上述各工序进行说明。如图12所示,首先,在燃烧筒24的外周侧的所希望的区域形成上述两个腔70(腔形成工序S11)。接着,从各个腔70的底面73朝向燃烧筒24的内周侧切断该燃烧筒24。由此,燃烧筒24在上下游方向被分割为三个而得到上述的上游侧分割体24U、中间分割体24M、以及下游侧分割体24D(筒体分割工序S12:图13)。
接着,在中间分割体24M安装节流环60B。具体而言,在该中间分割体24M的内周面,将节流环60B的固定部61B通过焊接等进行固定(节流环安装工序S13:图14)。
接着,将安装有节流环60B的状态的中间分割体24M与上游侧分割体24U以及下游侧分割体24D接合(接合工序S14:图15)。需要说明的是,此时,在各腔70的上游面71开孔的冷却流路31的开孔与在下游面72开孔的冷却流路31的开孔的周向上的位置可以不必一致,它们可以在周向上相互错开。
接着,对如上所述接合后的状态的燃烧筒24,以从外周侧覆盖腔70的方式安装盖体90(盖体安装工序S15)。由此,会确保腔70和冷却流路31与外部的气密。综上所述,本实施方式的燃烧器3的性能提高方法的全部工序完成。
根据这样的构成以及方法,形成一体的燃烧筒24被分割为上游侧分割体24U、中间分割体24M、以及下游侧分割体24D后,在中间分割体24M的内周侧安装有节流环60B。由此,例如即使在将节流环60B应用于已经完成组装的燃烧器3的情况下、将节流环60B应用于从筒体的开孔端部难以接入的区域的情况下,也能容易地进行作业。
此外,在未形成有上述腔70的情况下,需要使形成于燃烧筒24的壁面内部的多个冷却流路31彼此的周向位置准确地一致,因此,可能会降低作业性。但是,根据上述方法,形成有以跨越多个冷却流路31的方式沿周向延伸的腔70,因此,不必考虑这些冷却流路31的周向位置,就能将上游侧分割体24U、中间分割体24M、以及下游侧分割体24D接合。由此,能更容易地得到性能得到提高的燃烧器3。
另外,上述中间分割体24M能独立于上游侧分割体24U、以及下游侧分割体24D而移动,因此,还能确保比例如在燃烧器3周边的有限空间执行上述各工序的情况高的作业性。
以上,对本发明的各实施方式进行了说明。需要说明的是,只要不脱离本发明的主旨,就可以对上述构成、方法施加各种变更。
例如,关于在上述燃烧器3的性能提高方法中说明过的各工序,其适用对象并不仅限于燃烧器3。只要在要求在内侧形成有被堵塞的空间的筒体的内周侧安装构造物的情况下,就可以对任何装置应用同样的各工序。工业上的可利用性
根据本发明,能提供一种性能得到提高的燃烧器、以及能容易地提高性能的燃烧器的性能提高方法。
符号说明
1…燃气轮机
2…压缩机
3…燃烧器
5…涡轮
6…压缩机转子
7…压缩机壳体
8…压缩机动叶
9…压缩机动叶级
10…压缩机静叶
11…压缩机静叶级
12…涡轮转子
13…涡轮壳体
14…涡轮动叶
15…涡轮动叶级
16…涡轮静叶
17…涡轮静叶级
18…燃气轮机转子
19…燃气轮机壳体
21…外筒
22…喷嘴
23…旋流器支承筒
24…燃烧筒
24A…上游侧半体部
24B…下游侧半体部
24D…下游侧分割体
24M…中间分割体
24U…上游侧分割体
29…内侧板
30…外侧板
31…冷却流路
32…多孔区域
33…壳体
34…孔部
35…主板
36…侧板
37…衰减空间
40…消音器
50…狭缝
60…节流片
60B…节流环
61…基部
61B…固定部
62…片主体
62A…连接部
62B…锥部
62C…节流环主体
63…肋
64…空气孔
70…腔
71…上游面
72…下游面
73…底面
80…接合部
90…盖体
Ac…燃烧器轴线
As…轴线
G…发电机
H…空气孔
S…节流面
Sb…节流面

Claims (6)

1.一种燃烧器,具备:
燃料喷嘴,喷射燃料;
筒体,形成在内侧形成有供通过所述燃料的燃烧生成的燃烧气体流通的燃烧区域的筒状,并形成有在周向隔开间隔且在所述周向延伸的多个狭缝;以及
节流片,嵌入至所述狭缝,并且从所述筒体的内周侧向径向内侧突出,具有随着从径向外侧朝向内侧而沿所述燃烧气体的流通方向延伸的节流面。
2.根据权利要求1所述的燃烧器,其中,
具备:消音器,配置于所述筒体的外周侧,并在内侧形成有与所述筒体的内部连通的衰减空间,
所述节流片设于所述消音器的下游侧。
3.一种燃烧器,具备:
燃料喷嘴,喷射燃料;
筒体,形成在内侧形成有供通过所述燃料的燃烧生成的燃烧气体流通的燃烧区域的筒状,并且在壁面内部形成有沿所述燃烧气体的流通方向延伸并供冷却空气流通的多个冷却流路;以及
环状的节流环,从所述筒体的内周侧向径向内侧突出,具有随着从径向外侧朝向内侧而沿所述流通方向延伸的节流面,并且在所述筒体的内周侧沿周向延伸,
在所述筒体的外周面上、且以设有所述节流环的位置为基准所述流通方向的两侧,形成有从所述外周面朝向径向内侧凹陷并且跨越所述多个冷却流路而沿周向延伸的一对腔,
所述燃烧器还具备从径向外侧覆盖各所述腔的盖体。
4.根据权利要求3所述的燃烧器,其中,
具备:消音器,配置于所述筒体的外周侧,并在内侧形成有与所述筒体的内部连通的衰减空间,
所述节流环设于所述消音器的下游侧。
5.一种燃烧器的性能提高方法,其中,
所述燃烧器具备:
筒体,在壁面内部形成有沿燃烧气体的流通方向延伸并供冷却空气流通的多个冷却流路;以及
环状的节流环,从所述筒体的内周侧向径向内侧突出,具有随着从径向外侧朝向内侧而沿所述流通方向延伸的节流面,并且在所述筒体的内周侧沿周向延伸,
所述燃烧器的性能提高方法包括:
在所述筒体的外周面形成从所述外周面朝向径向内侧凹陷并且跨越所述多个冷却流路而沿周向延伸的腔的工序;
通过将所述筒体沿所述腔在所述流通方向分割为两个而形成一对筒体半体部的工序;
在所述一对筒体半体部中的任一方的筒体半体部的内周侧安装所述节流环的工序;
在安装有所述节流环的一方的所述筒体半体部接合另一方的所述筒体半体部的工序;以及
安装覆盖所述腔的盖体的工序。
6.一种燃烧器的性能提高方法,其中,
所述燃烧器具备:
筒体,在壁面内部形成有沿燃烧气体的流通方向延伸并供冷却空气流通的多个冷却流路;以及
环状的节流环,从所述筒体的内周侧向径向内侧突出,具有随着从径向外侧朝向内侧而沿所述流通方向延伸的节流面,并且在所述筒体的内周侧沿周向延伸,
所述燃烧器的性能提高方法包括:
在所述筒体的外周面形成在所述流通方向隔开间隔地排列,并从所述外周面朝向径向内侧凹陷,并且跨越所述多个冷却流路而沿周向延伸的一对腔的工序;
通过将所述筒体沿一对所述腔在所述流通方向分割为三个而形成上游侧分割体、中间分割体、以及下游侧分割体的工序;
在所述中间分割体的内周侧安装所述节流环的工序;
在安装有所述节流环的所述中间分割体分别接合所述上游侧分割体、以及所述下游侧分割体的工序;以及
分别安装覆盖所述一对腔的盖体的工序。
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