CN205014429U - 尾筒、燃烧器、以及具备尾筒和燃烧器的燃气轮机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种尾筒、燃烧器、以及具备尾筒和燃烧器的燃气轮机。尾筒(33)是在内侧从上游侧向下游侧流动有燃烧气体的燃烧器(3)的尾筒。尾筒(33)具备:入口环(31),其以燃烧器(3)的轴线(O2)作为中心而形成为筒状,供燃烧气体流入;中央环(332),其设置在入口环(31)的下游侧,具有比入口环(31)小的外径尺寸,并且在周向上形成有多个贯通孔(336);过渡环(333),其设置在中央环(332)的下游侧,随着从上游侧朝向下游侧而截面形状变形;以及衬板(334),其从中央环(332)的外侧覆盖中央环(332)的形成有贯通孔(336)的区域,并且在周向上形成有多个贯通孔(338)。
Description
技术领域
本实用新型涉及尾筒、燃烧器、以及具备尾筒和燃烧器的燃气轮机。
背景技术
在燃气轮机用的燃烧器中,有时因燃烧室内的压力变动等而产生燃烧振动。作为用于使这样的燃烧振动衰减的技术,公知下述专利文献1所记载的技术。
在专利文献1所记载的装置中,在燃烧器尾筒的外周面设置有作为摩擦阻尼器的多个摩擦板。燃烧振动所导致的尾筒的振动能够通过向该摩擦阻尼器传递而衰减。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2004-3763号公报
然而,在使燃气轮机以部分负荷运转的情况下,有时在燃烧器的燃烧器室内产生的火焰的前端延伸至尾筒内侧。在这样的情况下,即便如所述专利文献1那样设置摩擦阻尼器等,仍有在尾筒内侧的与火焰前端对应的区域产生燃烧振动的可能性。
实用新型内容
实用新型要解决的课题
本实用新型是为了解决上述课题而完成的,其目的在于提供能够充分抑制燃烧振动的尾筒以及燃烧器。
用于解决课题的手段
本实用新型的一方式的尾筒是在内侧从上游侧朝向下游侧流动有燃烧气体的燃烧器的尾筒,所述尾筒具备:入口环,其以所述燃烧器的轴线作为中心形成为筒状,供所述燃烧气体流入;中央环,其设置在所述入口环的下游侧,具有比所述入口环小的外径尺寸,并且在周向上形成有多个贯通孔;过渡环,其设置在所述中央环的下游侧,随着从上游侧朝向下游侧而截面形状变形;以及衬板,其从所述中央环的外侧覆盖所述中央环的形成有所述贯通孔的区域,并且在周向上形成有多个贯通孔。
根据该结构,在中央环的内侧产生的燃烧振动通过形成于中央环的贯通孔向衬板与中央环之间传播之后衰减。由此,能够降低燃烧振动。
在本实用新型的一方式的尾筒的基础上,也可以是,所述衬板形成为环状。根据该结构,能够在中央环的周向上的大致整体中降低燃烧振动。
在本实用新型的一方式的尾筒的基础上,也可以是,所述入口环的外径尺寸比所述衬板的外径尺寸大。
在本实用新型的一方式的尾筒的基础上,也可以是,所述衬板具有:上游板,其从所述中央环向所述中央环的径向外侧延伸;外板,其与所述上游板的径向外侧端部连接,并且以与所述中央环的外周面隔开间隔的方式向下游侧延伸;以及下游板,其与所述外板的下游侧端部连接,并且向所述中央环的径向内侧延伸,并与所述中央环的外周面连接。
在本实用新型的一方式的尾筒的基础上,也可以是,在所述过渡环上设置有向所述过渡环的内侧供给空气的旁通管。
在本实用新型的一方式的尾筒的基础上,所述衬板的所述燃烧气体的流动方向上的从上游端到下游端的尺寸是20mm以上且35mm以下。
在本实用新型的一方式的尾筒的基础上,也可以是,从所述外板的外周面到所述中央环的外周面的尺寸是3.5mm以上且6.0mm以下。
在本实用新型的一方式的尾筒的基础上,也可以是,所述衬板的上游端位于与所述入口环的上游端相距100mm以上且200mm以下的位置。
在本实用新型的一方式的尾筒的基础上,也可以是,所述衬板的贯通孔的内径尺寸比所述中央环的贯通孔的内径尺寸小。
在本实用新型的一方式的尾筒的基础上,也可以是,所述衬板的贯通孔的数量比所述中央环的贯通孔的数量少。
本实用新型的一方式的尾筒也可以构成为,所述衬板的在周向上形成有多个的贯通孔在所述燃烧气体的流动方向上形成有多列,所述中央环的在周向上形成有多个的贯通孔在所述燃烧气体的流动方向上形成有多列,所述衬板的贯通孔的列数比所述中央环的贯通孔的列数少。
在本实用新型的一方式的尾筒的基础上,也可以是,所述衬板的贯通孔的周向上的数量比所述中央环的贯通孔的周向上的数量少。
在本实用新型的一方式的尾筒的基础上,也可以是,所述衬板的贯通孔的内径尺寸是1.0mm以上且2.0mm以下,所述中央环的贯通孔的内径尺寸是2.0mm以上且4.0mm以下,所述中央环的贯通孔在所述燃烧气体的流动方向上相邻地形成,在所述燃烧气体的流动方向上相邻的一对所述中央环的贯通孔彼此的间隔是5.0mm以上且10.0mm以下。
在本实用新型的一方式的尾筒的基础上,也可以是,所述衬板的贯通孔在所述燃烧气体的流动方向上设置有2列,所述中央环的贯通孔在所述燃烧气体的流动方向上设置有3列。
在本实用新型的一方式的尾筒的基础上,也可以是,所述中央环的贯通孔与所述衬板的贯通孔在所述燃烧气体的流动方向上设置于彼此不同的位置。
本实用新型的其他方式的燃烧器具备:燃料喷嘴,其供给燃料;内筒,其在内侧设置有所述燃料喷嘴;以及上述任一方式的尾筒,所述内筒的下游端插入至所述尾筒的所述入口环的内侧。
本实用新型的另一其他方式的燃气轮机具备上述方式的燃烧器、以及被由所述燃烧器生成的燃烧气体驱动的涡轮。
实用新型效果
根据本实用新型,能够提供可充分抑制燃烧振动的尾筒以及燃烧器。
附图说明
图1是本实用新型的实施方式的燃气轮机的示意图。
图2是本实用新型的实施方式的燃烧器的示意图。
图3是本实用新型的实施方式的尾筒的剖视图。
图4是本实用新型的实施方式的尾筒的放大图。
附图标记说明
1...燃气轮机;2...压缩机;3...燃烧器;4...涡轮;21...压缩机转子;22...压缩机壳体;23...转子轴;24...静翼列;25...动翼列;31...外筒;32...内筒;33...尾筒;41...涡轮转子;42...涡轮壳体;43...转子轴;44...静翼列;45...动翼列;51...燃气轮机转子;52...燃气轮机壳体;60...凸缘;331...入口环;332...中央环;333...过渡环;334...衬板;335...台阶部;336...贯通孔;337...贯通孔列;338...贯通孔;339...贯通孔列;334A...上游板;334B...外板;334C...下游板;A...压缩空气;F...燃料;G...燃烧气体;O1...轴线;O2...轴线。
具体实施方式
参照附图对本实用新型的实施方式进行说明。图1是示出燃气轮机1的结构的图。如该图所示,燃气轮机1具备将外部的空气压缩而产生压缩空气A的压缩机2、使燃料F在压缩空气A中燃烧而生成燃烧气体G的燃烧器3、以及被燃烧气体G旋转驱动的涡轮4。
压缩机2具有以轴线O1作为中心而旋转的压缩机转子21、覆盖压缩机转子21的压缩机壳体22、以及多个静翼列24。
压缩机转子21具有以其轴线O1作为中心呈柱状延伸的转子轴23、以及安装于该转子轴23的多个动翼列25。多个动翼列25在轴线O1方向上隔开间隔排列。各动翼列25由在轴线O1的周向上排列的多个动翼构成。在多个动翼列25的各下游侧配置有静翼列24。各静翼列24设置在压缩机壳体22的内侧。各静翼列24均由在周向上排列的多个静翼构成。
涡轮4具有以轴线O1作为中心而旋转的涡轮转子41、覆盖涡轮转子41的涡轮壳体42、以及多个静翼列44。涡轮转子41具有以轴线O1作为中心呈柱状延伸的转子轴43、以及安装于该转子轴23的多个动翼列45。
压缩机转子21与涡轮转子41位于同轴(轴线O1)上并相互连结而形成燃气轮机转子51。在该燃气轮机转子51上例如连接有发电机GE的转子。另外,压缩机壳体22与涡轮壳体42相互连结而形成燃气轮机壳体52。
接下来,参照图2~图4对燃烧器3的结构进行说明。
燃烧器3具有支承于外筒31且供给燃料F的喷嘴31A、将从喷嘴31A供给的燃料F与从压缩机2供给的压缩空气A向内侧供给的内筒32、以及与内筒32的下游侧连接的尾筒33。
喷嘴31A将使燃料F以及压缩空气A混合而得到的预混合气体向内筒32内侧供给。内筒32呈以轴线O2(燃烧器轴线O2)作为中心的圆筒状。在内筒32的下游侧的端部连接有尾筒33。从喷嘴31A供给的燃料F在内筒32内侧与压缩空气A混合之后立刻燃烧,生成燃烧气体G。燃烧气体G经由尾筒33向涡轮4供给。
需要说明的是,在本实施方式中使用的上游、下游、上游侧、下游侧的语句用作与在内筒32的内侧和尾筒33的内侧流动的燃烧气体G的流动相关的用语。换句话说,以上述的尾筒33作为基准将设置喷嘴31A的一侧称作上游侧,以喷嘴31A作为基准将设置尾筒33的一侧称作下游侧。另外,燃烧气体G的流动方向是指沿着轴线O2方向的朝向。
尾筒33具备入口环331、中央环332、过渡环333以及衬板334。
(入口环)
入口环331是与上述的内筒32的下游侧端部连接的大致圆筒状的构件。入口环331的内径与外径沿着轴线O2大致恒定。入口环331的下游侧的端部经由台阶部335与后述的中央环332一体连接。需要说明的是,台阶部335通过使入口环331的径向上的尺寸急剧缩小而形成。内筒32的下游侧的端部在该轴线O2方向上向入口环331的内侧插入至比该台阶部335更靠上游侧的位置。
(中央环)
中央环332是与上述的台阶部335的下游侧连接并且以轴线O2作为中心的大致圆筒状的构件。中央环332的径向上的尺寸设定为比上述的入口环331的径向上的尺寸小。中央环332也与入口环331相同,径向上的尺寸也大致恒定。此外,优选形成中央环332的板材的板厚t为5.0mm~8.0mm,最优选为6.0mm~7.0mm。
在中央环332上形成有沿中央环332的径向贯通的多个开孔即多个贯通孔336。更具体而言,上述的贯通孔336具有多列(3列)沿着中央环332的外周面在周向上等间隔地排列成环状的贯通孔336的列337。在本实施方式中,中央环332的贯通孔336的列337的每一列上的贯通孔336的个数是120个。即,贯通孔336的列337共计3列,由此在中央环332上形成360个贯通孔336。
此外,优选贯通孔336的内径尺寸1(开孔尺寸)为2.0mm以上且4.0mm以下,最优选为2.5mm以上且3.5mm以下。另外,优选彼此相邻的尾筒孔列337彼此间的分离尺寸D1(即,轴线O2方向上的贯通孔336的中心彼此的分离距离、间距)为5.0mm以上且10.0mm以下,最优选为6.0mm以上且8.0mm以下。需要说明的是,在中央环的内侧,燃烧气体流动的方向是沿着燃烧器的轴线O2的方向。换句话说,在中央环的内侧,燃烧气体流动的方向是沿着入口环与中央环的轴线O2的方向。
(衬板)
在如上述那样构成的中央环332上从外周侧有安装衬板334。更具体而言,衬板334是从径向外侧覆盖中央环332的形成有贯通孔336的区域的环状的构件。衬板334具有上游板334A、外板334B以及下游板334C。上游板334A向与中央环332的外周面交叉的方向延伸,并且与该中央环332连接。外板334B形成为与上游板334A的径向外侧的端部连接,并且以与中央环332的外周面隔开间隔的方式向燃烧气体的流动方向(沿着轴线O2的方向)延伸。下游板334C与外板334B的下游侧端部连接,并且朝向中央环332的径向内侧延伸,与中央环332的外周面连接。上游板334A与外板334B经由曲面状的板而连接,外板334B与下游板334C也相同地经由曲面状的板而连接。
衬板334的外径尺寸(即径向上的尺寸)设定为比入口环331的外径尺寸小。此外,燃烧气体的流动方向上的从衬板334的上游端到下游端的尺寸D2、即在沿着轴线O2的方向上从上游板334A的上游侧的端面到下游板334C的下游侧的端面的尺寸优选为20mm以上且35mm以下。最优选该尺寸D2为25mm以上且30mm以下。
从外板334B的外周面到中央环332的外周面的中央环332的径向上的尺寸D3优选为3.5mm以上且6.0mm以下。最优选该尺寸D3为4.0mm以上且5.5mm以下。
另外,优选衬板334设置在从入口环331的上游端到衬板334的上游端(即上游板334A的上游侧的端面)的距离D4为100mm以上且200mm以下的位置。更优选衬板334的上游端设置于与入口环331的上游端相距156mm以上且186mm以下的位置。
在如上构成的衬板334上,形成有在中央环332的径向上贯通衬板334的多个贯通孔338。与上述的中央环332的贯通孔336(贯通孔336的列337)相同,贯通孔338也通过沿着环状的衬板334的周向等间隔地设置多个而构成贯通孔338的列339。该贯通孔338的列339沿燃烧气体在中央环的内侧流动的方向(沿着轴线O2的方向)设置有多列(2列)。需要说明的是,贯通孔338的列339的列数设定为比上述贯通孔336的列337的列数少。更具体而言,在本实施方式中,相对于贯通孔336的列337设为3列,贯通孔338的列339设置为2列。
此外,在本实施方式中,衬板334的贯通孔338的列339设置为,在每1列中,在整个周向范围内设置有60个贯通孔338。需要说明的是,优选贯通孔338的数量比上述贯通孔336的数量少。另外,优选形成于衬板334的贯通孔338的总数比贯通孔336的总数少。此外,贯通孔338的内径尺寸设定为比上述贯通孔336的内径尺寸小。更具体而言,优选贯通孔338的内径尺寸为1.0mm以上且2.0mm以下,最优选为1.2mm以上且1.8mm以下。
另外,衬板的贯通孔338的列339与中央环的贯通孔336的列337沿燃烧气体在中央环的内侧流动的方向(沿着轴线O2的方向)上设置在彼此不同的位置。即,在从径向观察时,贯通孔338的列339与贯通孔336的列337以彼此不重叠的方式排列。
(过渡环)
在如上构成的中央环332的下游侧端部一体安装有过渡环333。过渡环333是形成为随着从上游侧朝向下游侧而其径向尺寸逐渐变小的管状构件。过渡环333的上游侧的端部与中央环332的下游侧的端部相同地具有圆形的截面。另一方面,过渡环333的下游侧的端部具有大致矩形的截面。即,随着从上游侧朝向下游侧,过渡环333的截面形状从圆形逐渐变形为矩形。此外,在过渡环333的局部设置有用于安装旁通管40的凸缘60。另外,在过渡环333的下游端设置有供燃烧气体G流出的出口。
这里,旁通管40设置用于不经由内筒32地将来自压缩机2的压缩空气A引导至尾筒33内。在旁通管40中设置有用于调节压缩空气A的流量的旁通阀41。
在一般的燃烧器3中,例如在燃气轮机1以部分负荷运转时,在燃烧器3的燃烧器室内(内筒32)产生的火焰延长至尾筒33内侧,存在产生燃烧振动的可能性。然而,根据本实施方式的燃烧器3,以从外周侧覆盖中央环332的方式设置有衬板334。由此,在中央环332的内侧产生的燃烧振动在通过贯通孔336向衬板334与中央环332之间传播之后衰减。由此,能够降低燃烧振动。
此外,在衬板334的外板334B上形成有多个贯通孔338。由此,在贯通孔338的外侧、即尾筒33的外侧流通于壳体内的压缩空气A通过贯通孔338向衬板334与中央环332之间的空间流入。此外,流入该空间的压缩空气通过中央环332的贯通孔336向中央环332的内侧流入。因此,抑制在尾筒33的内侧流动的燃烧气体G、火焰从尾筒33的中央环332的贯通孔336向外侧流出的情况。
此外,上述的衬板334形成为从外周侧覆盖所述中央环332的环状。根据该结构,能够在中央环332的周向上的大致整体中降低燃烧振动。
需要说明的是,上述实施方式仅是一例,在不脱离本实用新型的主旨的情况下,能够添加各种变更、修改。
Claims (17)
1.一种尾筒,其是在内侧从上游侧朝向下游侧流动有燃烧气体的燃烧器的尾筒,其特征在于,
所述尾筒具备:
入口环,其以所述燃烧器的轴线作为中心而形成为筒状,供所述燃烧气体流入;
中央环,其设置在所述入口环的下游侧,具有比所述入口环小的外径尺寸,并且在周向上形成有多个贯通孔;
过渡环,其设置在所述中央环的下游侧,随着从上游侧朝向下游侧而截面形状变形;以及
衬板,其从所述中央环的外侧覆盖所述中央环的形成有所述贯通孔的区域,并且在周向上形成有多个贯通孔。
2.根据权利要求1所述的尾筒,其特征在于,
所述衬板形成为环状。
3.根据权利要求2所述的尾筒,其特征在于,
所述入口环的外径尺寸比所述衬板的外径尺寸大。
4.根据权利要求1所述的尾筒,其特征在于,
所述衬板具有:
上游板,其从所述中央环向所述中央环的径向外侧延伸;
外板,其与所述上游板的径向外侧端部连接,并且以与所述中央环的外周面隔开间隔的方式向下游侧延伸;以及
下游板,其与所述外板的下游侧端部连接,并且向所述中央环的径向内侧延伸,并与所述中央环的外周面连接。
5.根据权利要求1所述的尾筒,其特征在于,
在所述过渡环上设置有向所述过渡环的内侧供给空气的旁通管。
6.根据权利要求1所述的尾筒,其特征在于,
所述衬板的所述燃烧气体的流动方向上的从上游端到下游端的尺寸是20mm以上且35mm以下。
7.根据权利要求4所述的尾筒,其特征在于,
从所述外板的外周面到所述中央环的外周面的尺寸是3.5mm以上且6.0mm以下。
8.根据权利要求1所述的尾筒,其特征在于,
所述衬板的上游端位于与所述入口环的上游端相距100mm以上且200mm以下的位置。
9.根据权利要求1所述的尾筒,其特征在于,
所述衬板的贯通孔的内径尺寸比所述中央环的贯通孔的内径尺寸小。
10.根据权利要求1所述的尾筒,其特征在于,
所述衬板的贯通孔的数量比所述中央环的贯通孔的数量少。
11.根据权利要求1所述的尾筒,其特征在于,
所述衬板的在周向上形成有多个的贯通孔在所述燃烧气体的流动方向上形成有多列,
所述中央环的在周向上形成有多个的贯通孔在所述燃烧气体的流动方向上形成有多列,
所述衬板的贯通孔的列数比所述中央环的贯通孔的列数少。
12.根据权利要求1所述的尾筒,其特征在于,
所述衬板的贯通孔的周向上的数量比所述中央环的贯通孔的周向上的数量少。
13.根据权利要求1所述的尾筒,其特征在于,
所述衬板的贯通孔的内径尺寸是1.0mm以上且2.0mm以下,
所述中央环的贯通孔的内径尺寸是2.0mm以上且4.0mm以下,
所述中央环的贯通孔在所述燃烧气体的流动方向上相邻地形成,
在所述燃烧气体的流动方向上相邻的一对所述中央环的贯通孔彼此的间隔是5.0mm以上且10.0mm以下。
14.根据权利要求11所述的尾筒,其特征在于,
所述衬板的贯通孔在所述燃烧气体的流动方向上设置有2列,
所述中央环的贯通孔在所述燃烧气体的流动方向上设置有3列。
15.根据权利要求1所述的尾筒,其特征在于,
所述中央环的贯通孔与所述衬板的贯通孔在所述燃烧气体的流动方向上设置在彼此不同的位置。
16.一种燃烧器,其特征在于,具备:
燃料喷嘴,其供给燃料;
内筒,其在内侧设置有所述燃料喷嘴;以及
权利要求1至15中任一项所述的尾筒,所述内筒的下游端插入至所述尾筒的所述入口环的内侧。
17.一种燃气轮机,其特征在于,具备:
权利要求16所述的燃烧器;以及
涡轮,其被由所述燃烧器生成的燃烧气体驱动。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: Kanagawa Prefecture, Japan Patentee after: Mitsubishi Power Co., Ltd Address before: Kanagawa Prefecture, Japan Patentee before: MITSUBISHI HITACHI POWER SYSTEMS, Ltd. |
|
CP01 | Change in the name or title of a patent holder |