CN1399100A - 燃气轮机燃烧器的导向喷嘴 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种使保持火焰效果提高的燃气轮机燃烧器的导向喷嘴。在导向喷嘴1的内部，与轴平行地设置的燃气燃料流路2在前端部3上，向斜外侧弯曲设置。因此导向喷嘴1向斜前方喷射扩散燃料，形成火焰4。在燃料喷射口的出口，由从上方看的图A即可明白，在中心部设置圆柱状的分流体5。伴随燃料燃烧的燃烧气体，通过避开前述分流体5地喷出的燃料流，如箭头6那样地在燃料喷射口出口附近循环。这样，可以稳定火焰的根部，防止从上游流来的空气吹熄火焰。
Description
技术领域
本发明涉及提高保持火焰效果的燃气轮机燃烧器的导向喷嘴，更详细的是涉及利用伴随着燃烧器内的燃烧的燃烧气体的循环提高保持火焰效果的燃气轮机燃烧器的导向喷嘴。
背景技术
图8是表示现有燃气轮机燃烧器的导向喷嘴的外观图。同图中表示的是可以喷射油燃料81和燃气燃料82两种燃料的两用形导向喷嘴83。油燃料81以导向喷嘴83的轴心部作为流路，从前端进行扩散喷射。另一方面，燃气燃料82在轴心周围的周方向上设置的多个例如8处的燃料流路84流动，向导向喷嘴83的斜前方扩散喷射。在导向喷嘴83的周围，凭借通过导向涡旋式喷嘴85而成为旋转流的导向空气流动，同上述燃料共同产生火焰。
但是，上述现有的燃气轮机燃烧器导向喷嘴83，燃料消耗量大，希望尽可能的对其进行抑制。由于依照主喷嘴的燃料的燃烧成为在燃烧室中的主燃烧，抑制从主喷嘴被喷射的燃料是不适宜的。一方面，由导向喷嘴83喷射的燃气燃料82所产生的火焰，具有辅助从主喷嘴所喷射的燃料点火的性质。从这个性质上看，如果提高保持火焰的效果，就可以不损失导向喷嘴83的作用而抑制燃料的消耗。
因此，本发明的目的就是以上述为鉴，提供一种利用伴随燃烧器内的燃烧的燃烧气体的循环提高保持火焰效果的燃气轮机燃烧器的导向喷嘴。
发明内容
为了达成上述目的，权利要求1所述的燃气轮机燃烧器的导向喷嘴是在燃烧器内的主喷嘴附近，通过向斜前方扩散喷射燃料保持火焰，辅助从前述主喷嘴喷射出的燃料的点火的燃气轮机燃烧器的导向喷嘴中，作成具有使伴随着燃料的燃烧的燃烧气体循环于燃料喷射口出口的形状。
从导向喷嘴喷射的燃料同空气反应产生火焰。在此火焰的周围，伴随着燃烧产生燃烧气体。该燃烧气体如果在燃料喷射口的出口、即火焰的根部循环的情况下火焰稳定，防止由于从上游流来的空气吹熄火焰。
另外，权利要求2所述的燃气轮机燃烧器的导向喷嘴，在权利要求1所述的燃气轮机燃烧器的导向喷嘴中，将前述构造作成从喷射口出口的燃料流路的中心设置了分流燃料流向的分流体的构造。
如果具有可以在喷射口出口的燃料流路中心分流燃料流向的分流体，燃料为了避开分流体而分流。于是从喷射口喷出的燃料在与空气接触产生火焰的同时，在其周围，由于从上述分流体所形成的狭窄通路中被急速释放，使得所生成的燃烧气体产生循环。这个循环防止由于从导向喷嘴的下游向上游流动的空气吹熄火焰。另外，上述分流体可以是圆柱，椭圆柱或是棱柱，还可以在喷射口的出口设置平板状的部件。
另外，权利要求3所述的燃气轮机燃烧器的导向喷嘴，在权利要求1所述的燃气轮机燃烧器的导向喷嘴中，将前述构造作成在前述导向喷嘴的侧面，相对于气流在前述喷射口的下流方向设有空腔的构造。
燃烧气体在火焰的周围生成，如果在火焰的根部附近具有空腔，燃烧气体就会流入其中、进行循环。根据该循环产生的旋涡，会使火焰的根部稳定化，起着防止由于从导向喷嘴的上游流来的空气吹熄火焰的作用。另外空腔的大小，形状，凹陷深度，可以考虑燃烧气体的循环，选择适当的尺寸为宜。
另外，权利要求4所述的燃气轮机燃烧器的导向喷嘴，是在内部具有从燃料供给源与导向喷嘴轴线平行地设置的燃料流路的同时，从前端部喷射燃料，在辅助从主喷嘴喷射燃料点火的燃气轮机燃烧器的导向喷嘴中，在前端部使前述燃料流路在轴心方向上向内地设置。
本发明由于一直到前端部，使与导向喷嘴轴平行地设置的燃料流路在该前端部沿轴心方向上向内地设置，所以燃料向导向喷嘴的轴心方向喷射，产生火焰。在该轴心方向，伴随从主喷嘴来的火焰所引起的燃烧高温气体从燃烧器内侧向外侧循环。考虑到这一点，不是相对低温的导向喷嘴侧一方，而是通过配合相对高温的前述循环气体流动方向产生火焰，容易保持火焰。另外，在使燃料流路在轴心方向上向内的同时，也使其朝周方向横向设置，相对于循环气使喷射方向最适合地设置为宜。
附图说明
图1是表示实施例1的导向喷嘴的横剖面，(a)是设置圆柱状分流体的情况，(b)是以圆形平板作为分流体的情况。
图2是表示实施例2的导向喷嘴的横剖面图。
图3是表示实施例3的导向喷嘴的横剖面图。
图4是表示实施例4的导向喷嘴的横剖面图。
图5是表示实施例5的导向喷嘴的横剖面图。
图6是表示实施例6的导向喷嘴的横剖面图。
图7是表示实施例7的导向喷嘴的横剖面图。
图8是表示现有的燃气轮机燃烧器的导向喷嘴的结构图。
具体实施方式
下面，参照图面对本发明进行详细说明。另外，本发明并非限定于这些实施例。
(实施例1)
图1是表示实施例1的燃气轮机燃烧器的导向喷嘴前端部的横剖面图。本图的(a)表示的是将圆柱状分流体设置在与火焰根部相接触部分的喷射口出口的情况，(b)表示的是在中心部将圆形平板设置在该喷出口时的情况。在同图(a)中，导向空气在导向喷嘴1的周围流动。在导向喷嘴1的内部，与该导向喷嘴1的轴平行地配置的气体燃料流路2在前端部3中向斜外侧弯曲设置。
由此，导向喷嘴1向斜前方喷射扩散燃料，使火焰4形成。在燃料喷射口出口，从由上方看的图A即可明白，在中心部设有圆柱状分流体5。伴随燃料燃烧的燃烧气体通过避开前述分流体5地喷出的燃料流，如箭头6所示在燃料喷射口出口循环。因此可以稳定火焰4的根部，防止由于从上游流来的空气吹熄火焰。
同图(b)表示的是将代替上述圆柱状分流体5在中心部设置圆形平板的分流体7嵌合在燃料喷射口出口的情况。从由上方看的图B即可明白，分流体7中心部的圆形平板从被嵌合的环体的四角被支撑。因此，燃料避开中央圆形平板部分地流动，在喷射口出口伴随燃烧的燃烧气体，如箭头8所示进行循环。另外，分流体7可以制成其他的椭圆柱，棱柱。这样，可以提高由导向喷嘴产生的火焰的保持火焰性。另外，由于提高了保持火焰性，能够有助于节省燃料。
(实施例2)
图2是表示实施例2的燃气轮机燃烧器的导向喷嘴的横剖面图。导向喷嘴11周围的导向空气以及气体燃料流路12因与上述实施例1相同，故省略说明。本导向喷嘴11是在该导向喷嘴11的侧面，相对于导向空气流向在喷射口13的下游侧设有空腔14。从由上方看的图C即可明白，空腔14是在喷射口13的下游侧部分设置了凹陷所形成的。
燃烧气体在火焰周围产生，如果在火焰根部附近具有空腔14，就会如同箭头15所示，在该空腔14中燃烧气体流入、进行循环。由此循环产生的旋涡，可以稳定火焰的根部，起着防止由于从导向喷嘴11的上游流来的空气吹熄火焰的作用。另外，空腔14可以以切削加工或放电加工来容易地加工，并不局限于图示的形状，大小，凹陷的深度，可以选择使燃烧气体等容易循环的适当的形状。如果提高了火焰的保持火焰性，可以用比原来更少的燃料辅助从主喷嘴的燃料的燃烧，能够有助于节省燃料。
(实施例3)
图3是表示实施例3的燃气轮机燃烧器的导向喷嘴的横剖面图。该导向喷嘴21是将在喷射口出口23中的燃料流路22的口径Dm扩大成深锪孔状。在喷射口出口23中，如果口径突然扩大，在其中伴随着燃料燃烧的燃烧气体就会如箭头24那样循环。通过此循环所产生的旋涡在火焰的根部呈旋涡缠卷，防止由于上游的空气吹熄火焰。另外，扩大的口径应选择使燃烧气体易于循环的适当的大小及深度。
这样的构成，使加工容易且燃烧气体可容易形成循环旋涡。另外，由于导向空气不会直接喷到火焰根部，可以提高从导向喷嘴21所产生的扩散火焰25的保持火焰性。另外由于保持火焰性的提高，有助于节约燃料。
(实施例4)
图4是表示实施例4的燃气轮机燃烧器的导向喷嘴的横剖面图。该导向喷嘴31，其特征为用遮挡从上游侧来的导向空气流向的U型壁32包围喷射口33。U型壁32不单用来遮挡从导向喷嘴31的上游来的空气，还可以如箭头34那样，在其内侧通过燃烧气体循环而形成旋涡。这样的构成，燃烧气体形成旋涡，可以提高由导向喷嘴31所形成的扩散火焰的保持火焰性。另外，由于保持火焰性的提高，能够有助于节省燃料。
(实施例5)
图5是表示实施例5的燃气轮机燃烧器的导向喷嘴的横剖面图。该导向喷嘴41，是将包围喷射口42地突出的筒体43设置在该导向喷嘴41的侧面。筒体43遮断从导向喷嘴41的上游侧流来的导向空气，在其内侧形成燃烧气体旋涡44。另外，远离喷射口42出口侧的筒体43的端部，为了使旋涡更加稳定的循环，以及避开卷入空气的影响，可以作成向内侧方向折叠的形状45。还有，为了在筒体43的侧部以适度的量、方向送入空气，也可以设置空气孔46。
这样的构成，与上述实施例1-4相同燃烧气体形成旋涡，可以提高由导向喷嘴所产生的扩散火焰的保持火焰性。另外，由于保持火焰性的提高，能够有助于节省燃料。
(实施例6)
图6是表示实施例6的燃气轮机燃烧器的导向喷嘴的横剖面图。该导向喷嘴51作成使伴随燃料燃烧的燃烧气体与空气的混合气循环的形状，使从相对于导向空气流向的喷射口52出口的上游部流来的该空气具有从前述喷射口52出口远离的倾斜面53。另外，其特征为在该斜面53的内侧前述喷射口52的出口中，具有使燃烧气体循环的环抱部54。
导向空气从导向喷嘴51的根部流向前端方向。对于该空气流向，如果存在从喷射口52出口的上游至前述喷射口52出口的倾斜面53，则前述空气就会流向远离前述喷射口52出口的方向。因此，在喷射口52出口形成的火焰根部就不会因空气而吹熄。
另一方面，在前述斜面53内侧的前述喷射口52的出口中，如果具有使燃烧气体循环的环抱部54，就会如箭头55那样燃烧气体在其中循环，稳定火焰。另外倾斜面53不必一定是平面，也可以是缓曲面。还有，倾斜面53的倾斜角度a，环抱部的形成角度b，最好适当选择可以使燃烧气体循环效率高的角度。
这样的构成，与上述实施例1-5相同，燃烧气体形成旋涡，可以提高由导向喷嘴所产生的扩散火焰的保持火焰性。另外，由于保持火焰性的提高，能够有助于节省燃料。
(实施例7)
图7是表示实施例7的燃气轮机燃烧器的导向喷嘴的横剖面图。该导向喷嘴61，将其内部具有从燃料供给源与轴平行地设置的燃料流路62做为基础。并且其特征在于在前端部使前述燃料流路62在轴心63方向上向内地设置。
本发明中，由于将与轴心63平行地设置的燃料流路62如上述那样地设置，燃料向导向喷嘴61的轴心63方向喷射，产生火焰64。在该轴心63方向上，伴随由主喷嘴产生的火焰64引起的燃烧的高温气体从燃烧器的内侧向外侧进行循环65。因此，通过产生与该高温循环气体的流动方向相配合的火焰64，使得火焰容易保持。
另外，使燃料流路62沿轴心63方向向内地设置的同时，也朝周方向横向设置，使相对于循环气体的喷射方向最适宜地设置为宜。具体的就是将内向角α，横向角θ设计成最合适的角度。但是，前端部的燃料流路62不必必须按照同图中所示的那样弯曲，可以用弯曲率最合适的曲线向内地设置。
如果这样构成，与向相对低温的导向喷嘴侧的一方喷射燃料相比，与上述实施例1-6相同，可以提高由导向喷嘴所产生的扩散火焰的保持火焰性。另外，由于保持火焰性的提高，能够有助于节省燃料。
综上所述，根据与本发明相关的燃气轮机燃烧器的导向喷嘴(权利要求1)，由于在燃料喷射口出口附近具有使伴随燃料燃烧的燃气循环的形状，可以提高由导向喷嘴所产生火焰的保持火焰性。另外，由于保持火焰性的提高，有助于节省燃料。
另外，根据与本发明相关的燃气轮机燃烧器的导向喷嘴(权利要求2)，由于在喷射口出口的燃料流路中心设置了分开燃料流向的分流体，在火焰根部伴随燃料燃烧的燃烧气体进行循环，可以提高由导向喷嘴产生的扩散火焰的保持火焰性。另外由于保持火焰性的提高，有助于节省燃料。
还有，根据与本发明相关的燃气轮机燃烧器的导向喷嘴(权利要求3)，由于在导向喷嘴的侧面的喷射口出口的下游侧设有空腔，燃烧气体在空腔中循环，可以提高导向喷嘴产生的扩散火焰的保持火焰性。另外，由于保持火焰性的提高，有助于节省燃料。
再有，根据与本发明相关的燃气轮机燃烧器的导向喷嘴(权利要求4)，由于在前端部使燃料流路在轴心方向上向内地设置，可以在高温循环燃烧气体中喷射燃料，可以提高由此而产生的火焰的保持火焰性。另外，由于保持火焰性的提高，有助于节省燃料。
Claims (4)
1.一种燃气轮机燃烧器的导向喷嘴，在燃烧器内的主喷嘴附近，通过向斜前方扩散喷射燃料保持火焰，辅助从前述主喷嘴喷射出的燃料的点火，其特征在于，具有使伴随着燃料的燃烧的燃烧气体循环于燃料喷射口出口的构造。
2.如权利要求1所述的燃气轮机燃烧器的导向喷嘴，其特征在于，前述构造在喷射口出口的燃料流路的中心设置了分流燃料流向的分流体。
3.如权利要求1所述的燃气轮机燃烧器的导向喷嘴，其特征在于，前述构造在前述导向喷嘴的侧面，相对于空气流向，在前述喷射口的下流侧设置了空腔。
4.一种燃气轮机燃烧器的导向喷嘴，在内部具有从燃料供给源与导向喷嘴轴线平行地设置的燃料流路，并从前端部喷射燃料，辅助从主喷嘴喷射出的燃料的点火，其特征在于，在前端部使前述燃料流路在轴心方向上向内地设置。
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