燃气轮机燃烧器.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103672965 A (43)申请公布日 2014.03.26 CN 103672965 A (21)申请号 201310371155.1 (22)申请日 2013.08.23 2012-209073 2012.09.24 JP F23R 3/04(2006.01) (71)申请人 株式会社日立制作所 地址 日本东京 (72)发明人 三浦圭祐 百百聪 小金泽知己 平田义隆 阿部一几 (74)专利代理机构 中国国际贸易促进委员会专 利商标事务所 11038 代理人 吕林红 (54) 发明名称 燃气轮机燃烧器 (57) 摘要 本发明提供一种燃气轮机燃烧器， 其具有预 混。

2、燃烧嘴， 能够形成圆锥形的火焰， 并且降低衬套 和燃烧器端面的金属温度。本发明的燃烧器具备 至少一个对气体燃料和空气进行预混合而向燃烧 室喷射混合气体使其燃烧的预混燃烧嘴， 在安装 于上述燃烧嘴的端面外周部的圆筒导流体上设置 空气供应孔， 使相邻的空气供应孔的间隔 （D1） 和 空气供应孔与燃烧嘴出口端面的间隔 （D2） 小于 从预混燃烧器喷射的预混气体的消焰距离。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 9 页 附图 10 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书9页 附图10页 (10)申请公布号 CN 1036。

3、72965 A CN 103672965 A 1/1 页 2 1. 一种燃气轮机燃烧器， 其具备至少一个对气体燃料和空气进行预混合并向燃烧室喷 射混合气体的预混燃烧嘴， 其特征在于， 该燃气轮机燃烧器具备与所述预混燃烧嘴的所述燃烧室侧的端面、 即燃烧嘴出口端面 连接并且被配置在所述预混燃烧嘴的外周而包围所述预混燃烧嘴的圆筒， 在所述圆筒上具有多个空气供应孔， 相邻的所述空气供应孔彼此的间隔和所述空气供 应孔与所述燃烧嘴出口端面的间隔小于从所述预混燃烧嘴喷射的预混气体的消焰距离。 2. 根据权利要求 1 所述的燃气轮机燃烧器， 其特征在于， 所述预混燃烧嘴具备具有多个空气孔的空气孔板和向所述空气。

4、孔板的空气孔喷射气 体燃料的燃料喷嘴， 所述空气孔中的一个与所述燃料喷嘴中的一个成为一对， 至少具有一 个以上的将成对的多个所述燃料喷嘴和所述空气孔集中配置而构成的燃烧嘴。 3. 根据权利要求 1 所述的燃气轮机燃烧器， 其特征在于， 相邻的所述空气供应孔彼此的间隔以及所述空气供应孔与所述燃烧嘴的出口端面的 间隔小于 1cm。 4. 根据权利要求 1 所述的燃气轮机燃烧器， 其特征在于， 上述燃气轮机燃烧器具备由多个所述预混燃烧嘴构成的多燃烧嘴。 5. 根据权利要求 1 所述的燃气轮机燃烧器， 其特征在于， 该燃气轮机燃烧器具备 ： 衬套， 所述衬套包围燃烧室 ； 密封部件， 所述密封部件被设。

5、置在所述衬套与被插入所述衬套的所述圆筒之间， 固定 所述圆筒和所述衬套， 阻碍所述衬套与所述圆筒之间的空气流动， 设置在所述圆筒上的所述空气供应孔在所述衬套与所述圆筒之间向下流动的空气的 流动方向被配置在从所述密封部件的上游端到下游端的范围内。 6. 根据权利要求 1 所述的燃气轮机燃烧器， 其特征在于， 所述空气供应孔平行于所述燃烧嘴出口端面， 或向着所述燃烧嘴出口端面开口。 7. 根据权利要求 5 所述的燃气轮机燃烧器， 其特征在于， 所述空气供应孔为在所述圆筒的周向较长的长孔形。 8. 根据权利要求 5 所述的燃气轮机燃烧器， 其特征在于， 在所述衬套与所述圆筒导流体之间的所述空气供应孔。

6、的下游具有阻碍空气流动的凸 缘。 9. 根据权利要求 5 所述的燃气轮机燃烧器， 其特征在于， 在所述空气供应孔中， 邻近燃烧嘴的所述空气供应孔的直径小于离开燃烧嘴的空气供 应孔的直径。 10. 根据权利要求 2 所述的燃气轮机燃烧器， 其特征在于， 该燃气轮机燃烧器具备多个燃料系统， 各燃烧嘴的空气孔和燃料喷嘴被配置在多列圆 周上， 在所述燃料喷嘴中， 由内周侧燃料喷嘴和外周侧燃料喷嘴与各自的燃料系统连接， 并 且向所述外周燃料喷嘴供应的每一个的燃料流量少于向所述内周燃料喷嘴供应的每一个 的燃料流量。 权 利 要 求 书 CN 103672965 A 2 1/9 页 3 燃气轮机燃烧器 技术。

7、领域 0001 本发明涉及燃气轮机燃烧器。 背景技术 0002 从环保的观点出发， 对于燃气轮机谋求进一步的低 NOx 化。作为用于使燃气轮机 燃烧器低 NOx 化的一个措施， 例如有预混燃烧器。另外， 在专利文献 1 中公开了这样的燃烧 器， 即， 该燃烧器具有向燃烧器供应燃料的燃料喷嘴和位于该燃料喷嘴的下游侧并供应空 气的多个空气孔， 由将燃料喷嘴的喷射孔和空气孔配置在同轴上的燃料燃烧用喷嘴形成的 燃烧器， 兼具耐逆火性和低 NOx 燃烧。 0003 在先技术文献 0004 专利文献 0005 专利文献 1 ： 特开 2003-148734 号公报 0006 发明要解决的课题 0007 但。

8、在专利文献 1 中， 对于在空气孔内部促进燃料与空气混合的情况下产生的火焰 的保焰位置的变化和金属温度上升等课题没有进行研究。 0008 因此， 本发明的目的在于提供可以稳定地形成火焰， 降低衬套和燃烧器出口端面 的金属温度的燃烧器。 发明内容 0009 用于解决课题的方案 0010 本发明是一种燃气轮机燃烧器， 其具备至少一个对气体燃料和空气进行预混合并 向燃烧室喷射混合气体的预混燃烧嘴， 其中， 燃气轮机燃烧器具备与上述预混燃烧嘴的上 述燃烧室侧的端面、 即燃烧嘴出口端面连接并且被配置在上述预混燃烧嘴的外周而包围上 述预混燃烧嘴的圆筒， 在上述圆筒上具有多个空气供应孔， 相邻的上述空气供应。

9、孔彼此的 间隔和上述空气供应孔与上述燃烧嘴出口端面的间隔小于从上述预混燃烧嘴喷射的预混 气体的消焰距离。 0011 发明效果 0012 根据本发明， 可以提供能够形成稳定的火焰、 能够降低衬套或燃烧嘴端面的金属 温度的燃烧器。 附图说明 0013 图 1 是表示第一实施例的燃气轮机燃烧器的燃烧嘴部的具体截面图和燃料系统 以及控制装置的图。 0014 图 2 是从燃烧室侧看图 1 所示的第一实施例的燃烧嘴的正视图。 0015 图 3 是表示适用第一实施例的燃气轮机燃烧器的燃气轮机装置的概略结构的装 置系统图。 说 明 书 CN 103672965 A 3 2/9 页 4 0016 图 4 是燃烧。

10、器的外侧燃烧嘴截面放大图。 0017 图 5 是燃烧器的外侧燃烧嘴截面放大图。 0018 图 6 是燃烧器的外侧燃烧嘴截面放大图。 0019 图 7 是第一实施例的外侧燃烧嘴截面放大图。 0020 图 8 是第一实施例的外侧燃烧嘴端面和圆筒导流体的立体图。 0021 图 9 是第一实施例的外侧燃烧嘴截面放大图。 0022 图 10 是表示预混气体中的天然气浓度和消焰距离的关系图， 该关系图来自对比 文件 :Lewis,B.,von Elbe,G.:Combustion,Flames and Explosion of Gases（气体的燃 烧 , 火焰和爆炸） ,2ns ed.,Academic。

11、 Press（1961） 。 0023 图 11 是燃烧器的外侧燃烧嘴的截面放大图。 0024 图 12 是表示第一实施例的一个变形的外侧燃烧嘴的截面放大图。 0025 图 13 是就第一实施例的燃气轮机燃烧器的变形中的一个， 表示燃烧嘴部的详细 截面图和燃料系统以及控制装置的图。 0026 图 14 是第二实施例的外侧燃烧嘴截面放大图。 0027 图 15 是第三实施例的从燃烧室侧看燃烧嘴的正视图。 0028 图 16 是第三实施例的外侧燃烧嘴端面和圆柱导流体的立体图。 0029 图 17 是第四实施例的外侧燃烧嘴端面和圆柱导流体的立体图。 0030 图 18 是第五实施例中的燃气轮机燃烧室。

12、的燃烧嘴部的详细截面图。 0031 图 19 是从燃烧室侧看图 18 所示的第五实施例的燃烧嘴的正视图。 具体实施方式 0032 以下就各实施例进行说明。 0033 （第一实施例） 0034 图 3 是发电用的燃气轮机装置的整体结构的系统图。 0035 在图3中， 发电用的燃气轮机具备 ： 对吸入空气15加压而生成高压空气16的压缩 机 1 ； 使在压缩机 1 生成的高压空气 16 和气体燃料 50 燃烧、 生成高温燃烧气体 18 的燃烧 器2 ； 由在燃烧器2生成的高温燃烧气体18驱动的涡轮3 ； 由涡轮3的驱动而旋转从而产生 电力的发电机 8 ； 将压缩机 1、 涡轮 3 和发电机 8 连。

13、接成一体的轴 7。 0036 燃烧器 2 被容纳在壳体 4 的内部。另外， 燃烧器 2 在其头部具有由多个燃烧嘴构 成的多燃烧嘴6， 在位于该多燃烧嘴6的下游侧的燃烧器2的内部具有将高压空气和燃烧气 体隔开的近似圆筒形的燃烧器衬套 10。 0037 在该燃烧器衬套 10 的外周配置流动套管 11， 作为形成使高压空气向下流的空气 流路的外周壁。流动套管 11 的直径大于燃烧器衬套 10 的直径， 被配置成与燃烧器衬套 10 基本是同心圆的圆筒形。 0038 燃烧器衬套10的下游侧配置尾筒内筒12， 用于将在燃烧器2的燃烧室5产生的高 温燃烧气体 18 向涡轮 3 引导。在尾筒内筒 12 的外周。

14、侧配置尾筒外筒 13。 0039 吸入空气 15 被压缩机 1 压缩后成为高压空气 16。高压空气 16 充满壳体 4 内之 后， 流入尾筒内筒 12 和尾筒外筒 13 之间的空间， 从外壁面对尾筒内筒 12 进行对流冷却。 0040 而且， 高压空气 16 通过形成在流动套管 11 与燃烧器衬套 10 之间的环形流路向着 说 明 书 CN 103672965 A 4 3/9 页 5 燃烧器的头部流动。流入多燃烧嘴 6 的高压空气 16 流入设置在位于燃烧室 5 的上游侧壁 面的空气孔板 31 上的多个空气孔 32。 0041 流入了空气孔 32 的高压空气 16 与从燃料喷嘴 20 喷射的气。

15、体燃料混合， 作为预混 气体 17 流入燃烧室 5。预混气体 17 在燃烧室 5 燃烧， 生成高温燃烧气体 18。该高温燃烧 气体 18 通过尾筒内筒 12 向涡轮 3 供应。供应给涡轮 3 的高温燃烧气体 18 在驱动了涡轮 3 之后被排出， 成为排气气体 19。 0042 由涡轮 3 获得的驱动力， 通过轴 7 向压缩机 1 和发电机 8 传递。由涡轮 3 获得的 驱动力的一部分驱动压缩机 1 对空气加压， 生成高压空气。另外， 由涡轮 3 获得的驱动力的 另一部分使发电机 8 旋转产生电力。 0043 多燃烧嘴 6 具有气体燃料系统 51 53 的三个燃料系统。各个燃料系统都具有燃 料流。

16、量调整阀 61 63， 各个气体燃料系统的流量利用控制装置 64 的信号调节阀开度来控 制， 并控制燃气轮机装置 9 的发电量。另外， 在分成三个燃料系统的上游侧具有用于截断燃 料的燃料截断阀 60。 0044 图 1 的截面图表示多燃烧嘴 6 的具体情况， 图 2 表示从燃烧室 5 侧看空气孔板 31 的正视图。本实施例的多燃烧嘴 6 由中央燃烧嘴 76 和 6 个外侧燃烧嘴 77 形成。每个燃烧 嘴由多个燃料喷嘴 20、 将气体燃料向多个燃料喷嘴 20 分配的燃料箱 23 以及使空气和燃料 所通过的空气孔32与燃料喷嘴一一对应地配置的空气孔板31形成。 另外， 如图2的正视图 所示， 各燃。

17、烧嘴的空气孔 32 配置在三列同心圆上。在中央燃烧嘴上连接气体燃料系统 51， 外侧燃烧嘴被分成内周部与外周部两组， 分别连接气体燃料系统 52、 53。 0045 如图7的外侧燃烧嘴77的截面放大图所示， 在燃料喷嘴20的前端安装凸缘28， 而 且燃料喷嘴 20 的前端插入到空气孔 32 的内部。因此， 空气 16 在通过燃料喷嘴前端的凸缘 28 时产生旋涡， 可以促进燃料射流和空气 16 的混合。并且， 可以利用短的空气孔长度进行 燃料与空气的预混合。 0046 如图1所示， 设置在空气孔板31上的空气孔32， 由于形成圆锥形的火焰， 因此在面 向燃烧室5的出口相对于燃烧嘴中心轴倾斜， 在。

18、燃烧嘴下游形成旋流40。 旋流40的中心部 形成负压， 因此形成循环流 41， 循环流 41 将高温燃烧气体从燃烧室下游向上游侧输送， 向 预混合气供应热。通过该作用可以稳定地对火焰 43 进行保焰， 并且从燃烧嘴的中心起以第 i 列的空气孔为起点形成圆锥形的火焰 43。通过形成圆锥形的火焰 43， 可以增加从空气孔 32 的出口到达火焰 43 的距离， 因此从空气孔 32 喷射之后， 燃料与空气也进一步混合， 可以 进行低 NOx 燃烧。 0047 在燃烧器内部成为非常高的温度， 另外， 根据地点的不同温度也不同， 因此， 在衬 套10与流动套管11之间产生热伸缩差。 因此， 如果完全固定燃。

19、烧嘴与衬套10， 则因热伸缩 差在固定部产生应力， 有可能发生破损。 因此， 可以使用在燃烧嘴的外周部安装弹簧状的密 封部件， 将燃烧嘴插入衬套 10 内部进行固定的方法。在此情况下， 利用弹簧状密封部件既 可以将衬套 10 相对于燃烧器半径方向固定， 又可以相对于轴方向不进行约束， 因此可以吸 收衬套 10 与流动套管 11 的热伸缩差。 0048 在本实施例中， 如果增加空气孔板 31 的厚度， 就有在空气孔内火焰倒流烧坏的危 险， 因此， 将空气孔板 31 做成了用于混合燃料和空气所需的最小限的厚度。从混合燃料与 空气的角度出发， 通过将空气孔板 31 的厚度做成了所需要的最小限的厚度，。

20、 单靠空气孔板 说 明 书 CN 103672965 A 5 4/9 页 6 31 不能固定弹簧状的密封部件。因此， 在本实施例中， 将具有空气供应孔 38 的圆筒形的导 流体 36 安装在空气孔板 31 的外周部。然后， 在圆筒导流体 36 的外周安装弹簧状密封部件 37， 在衬套 10 的内部插入燃烧嘴。另外， 圆筒导流体 36 构成为与燃烧嘴出口端面 30 连接， 并包围多燃烧嘴 6。 0049 在此， 与本实施例不同地， 图 4 表示空气供应孔 38 未被配置在圆筒导流体 36 时的 外侧燃烧嘴 77 的详细的截面图。随着从外侧燃烧嘴的空气孔喷射的预混气体 17 的流动， 在外侧燃烧嘴。

21、 77 的最外周的空气孔和圆筒导流体 36 之间的区域产生循环流 42。而且， 为 了相对于专利文献 1 进一步减少 NOx， 在燃料喷嘴前端设置凸缘 28 并插入空气孔 32 的内 部， 从而在进行燃料与空气的预混合的同时， 使空气孔相对于燃烧嘴中心轴倾斜， 在燃烧嘴 下游形成旋流， 从而形成圆锥形的火焰 43， 增加在燃烧室 5 内的混合距离。 0050 从燃烧嘴的外周部空气孔喷射的预混气体 17 在到达火焰 43 之前向周围扩散， 因 此预混气体 17 的一部分被吸入燃烧嘴外周部的循环流 42 并滞留。另外， 在多燃烧嘴的情 况下， 如图 2 所示， 在燃烧嘴与燃烧嘴之间具有很大的死区 。

22、35， 形成更大的循环流。燃烧室 5内的流动场所因旋流而发生很大的变化。 因此如图4所示， 由于该变化， 火焰43产生的高 温燃烧气体 18 有可能在外侧燃烧嘴 77 与圆筒导流体 36 之间的空间暂时向上游侧倒流。 0051 此时， 由于循环流 42 充满预混气体 17， 因此， 预混气体通过高温燃烧气体被点燃， 整个循环流成为高温。一旦循环流内成为高温， 则如图 5 所示， 火焰 43 变形， 以外侧燃烧嘴 最外周的空气孔出口周围 47 为起点被进行保焰。以外侧燃烧嘴最外周的空气孔出口周围 47 为起点被进行保焰的火焰 43 利用燃烧嘴外侧的循环流 42 被供应高温燃烧气体， 因此被 稳定。

23、地保焰。其结果， 因为火焰 43 与圆筒导流体 36 和衬套 10 邻近所以金属温度上升。另 外， 由于火焰位置向上游侧移动， 所以燃料与空气的净混合距离缩短， NOx 排放量有可能增 加。 0052 另外， 如图 6 所示， 即使在空气孔板厚且无圆筒导流体的情况下， 随着从空气孔 32 喷射的预混气体 17 的流动， 在燃烧嘴外周部形成循环流 42。虽然通过了弹簧状密封部件 37的漏泄空气45流入燃烧室5内部， 但由于沿着衬套10流动， 几乎不与循环流42混合， 因 此预混气体滞留在循环流 42 内， 高温燃烧气体 18 暂时向上游倒流， 从而循环流 42 中的预 混气体被点燃， 与图 5 。

24、一样， 火焰以外侧燃烧嘴最外周的空气孔出口周围 47 为起点被进行 保焰。 0053 因此， 在本实施例中， 如图 7、 图 8 所示， 在安装于燃烧室 5 侧的燃烧嘴外周的圆筒 导流体 36 上设置空气供应孔 38。空气供应孔 38 在燃烧嘴出口端面 30 附近并且相对于燃 烧嘴出口端面 30 在水平方向上开口。弹簧状密封部件 37 为了具有弹性功能而设置狭缝， 通过了衬套10与空气孔板31的间隙的空气44通过弹簧状密封部件37， 一部分直接通过弹 簧状密封部件、 被作为漏泄空气45向燃烧室5供应， 其余的空气通过空气供应孔38， 被作为 空气喷射流 46 向燃烧室 5 喷射。 0054 空。

25、气喷射流 46 沿着燃烧嘴出口端面 30 向着燃烧嘴中心方向流动， 流入外侧燃烧 嘴 77 的燃烧嘴最外周部的空气孔出口周围 47。另外， 在本实施例中， 使相邻的空气供应孔 38 的间隔 D1 小于火焰的消焰距离， 使空气供应孔 38 与燃烧嘴出口端面 30 的间隔 D2 也小 于火焰的消焰距离。 0055 在可以成为保焰起点的外侧燃烧嘴最外周的空气孔出口周围 47， 在空气喷射流 说 明 书 CN 103672965 A 6 5/9 页 7 46直接到达的区域不存在燃料而不能对火焰进行保焰。 另外， 由于相邻的空气喷射流46的 间隔、 空气喷射流46与燃烧嘴出口端面30的间隔在消焰距离以下。

26、， 因此即使该空间的空燃 比高， 也不能对火焰进行保焰。因此， 可以抑制火焰形状的变化， 保持圆锥形的火焰 43。 0056 如图 9 所示， 到达燃烧嘴外周部的空气喷射流 46 被预混气流 17 改变了流动方向， 预混气流 17 的一部分被吸入空气喷射流 46， 而不是被吸入循环流 42。因此， 循环流 42 的 空燃比大幅度降低， 可以防止火焰在循环流内传播。 0057 但是， 在空气喷射流 46 的喷射流速与从空气孔 32 喷射的预混气流 17 相比非常 快， 而且空气供应孔 38 与空气孔 32 的出口非常接近的情况下， 有可能阻碍预混气流 17 的 流动而引起燃烧不稳定。另外， 从更。

27、接近空气孔 32 的空气供应孔 38 喷射的空气喷射流 46 有可能不被吸入循环流 42。 0058 对于这样的问题例如可以考虑使弹簧状密封部件上游侧 37a 的通过截面积小于 空气供应孔 38 与弹簧状密封部件下游侧 37b 的通过截面积， 降低空气喷射流 46 的喷射流 速。通过这样可以削弱空气喷射流的惯性力， 使对空气孔 32 所喷射的预混气流的流动的影 响降到最小限， 可靠地被吸入循环流 42。 0059 如上所述， 在包围燃烧嘴的圆筒导流体上设置空气供应孔 38， 构成为使相邻的空 气供应孔 38 彼此的间隔 D1 和空气供应孔 38 与燃烧嘴出口端面 30 的间隔 D2 小于预混气。

28、 体的消焰距离， 从而可以抑制因火焰的形状变化、 因接近引起的金属温度上升， 而且空气喷 射流46沿着燃烧嘴出口端面30流动， 从而可以在燃烧嘴表面形成空气层， 降低燃烧嘴出口 端面 30 的温度。即， 可以形成稳定的火焰， 可以降低衬套和燃烧嘴端面的金属温度。 0060 而且， 在通过在空气孔板 31 上设置的多个空气孔向燃烧室供应燃料和空气的预 混气体的预混燃烧嘴中， 如果增加空气孔板 31 的厚度， 就有在空气孔内火焰倒流烧坏的风 险。另外， 如果单纯降低板的厚度， 有可能难以安装密封部件。根据本实施例的结构， 利用 圆筒导流体可以确保密封部件的安装空间， 可以使空气孔板 31 形成混合。

29、燃料和空气所需 要的最低厚度。 因此， 也可以降低空气孔内火焰倒流的风险， 可以形成稳定的火焰以及进一 步明显地降低衬套和燃烧嘴端面的金属温度。 0061 由于燃气轮机的效率提高， 涡轮入口的气体温度有上升的趋势。 但是， 如果火焰的 温度超过 1600， 即使是预混燃烧， 也排放大量的 NOx， 与扩散燃烧一样， 或根据条件的不 同排放更多， 因此燃气轮机燃烧器的预混燃烧方式基本上适用于1600以下。 在此， 燃气轮 机额定负载条件下的压缩机出口的平均温度即空气温度为 400时， 火焰温度成为 1600 的预混气体中的天然气浓度约为5%。 在这种情况下， 如图10的预混气体中的天然气浓度与 。

30、消焰距离的曲线图所示， 天然气浓度为5%时的消焰距离约为1cm。 但是， 在采用了以上述条 件应用的预混燃烧的燃气轮机燃烧器上， 使 D1 和 D2 小于 1cm 可以有效地防止火焰附着在 预混燃烧嘴的外周部。 0062 图 10 的消焰距离是气压、 室温的数据， 根据压力、 空气温度的上升， 消焰距离有缩 小的趋势， 但如图 8 所示， 空气喷射流 46 一面向周围扩散一面被射出， 进而空气供应孔 38 被向着燃烧器的中心喷射。因此， 空气喷射流 46 的间隔越接近中心越窄， 到达燃烧嘴外周 部时的相邻的空气喷射流 46 的间隔 D1 和空气喷射流 46 与燃烧嘴出口端面 30 的间隔 D2。

31、 比 D1 和 D2 更小。 0063 另外， 当空气喷射流 46 被从空气供应孔 38 喷射时产生滑流 48， 空气喷射流 46 的 说 明 书 CN 103672965 A 7 6/9 页 8 一部分也向空气喷射流 46 与空气喷射流 46 之间流出。并且， 在燃烧嘴最外周空气孔出口 附近， 固定量的空气流入空气喷射流46与空气喷射流46之间， 通过降低局部空燃比可以得 到延长消焰距离的效果。因此， 通过使 D1 和 D2 小于 1cm， 可以使 D1 和 D2 远小于消焰距 离， 可以得到有效地防止火焰附着的效果。使 D1 和 D2 在 1cm 以下在其他实施例中也同样 可以得到有效的效。

32、果。 0064 弹簧状密封部件 37 是阻碍圆筒导流体 36 和衬套 10 之间的空气流动的部件。因 此， 如图 11 所示， 将空气供应孔 38 配置在弹簧状密封部件下游侧 37b 的更下游的情况下， 由于在空气供应孔的前后几乎不产生压差， 因此大部分空气 44 通过弹簧状密封部件 37 之 后直接沿着下游方向流动而成为漏泄空气45。 因此， 由于没有足够的空气流入空气供应孔， 有不能防止火焰附着在燃烧嘴外周部的危险。 0065 与此相对地， 在本实施例中， 如图 9 所示， 在衬套 10 与圆筒导流体 36 之间向下流 动的空气 44、 45 的流动方向， 将空气供应孔 38 配置在弹簧状。

33、密封部件的上游侧 37a 到下游 侧 37b 的范围。因此， 弹簧状密封部件下游侧 37b 成为阻力， 可以使足够的空气流入空气供 应孔 38， 可以抑制火焰向外侧燃烧嘴外周附着。 0066 如图 12 所示， 空气供应孔 38 也可以向着燃烧嘴出口端面 30 开口。从空气供应孔 38喷射的空气喷射流46与燃烧嘴出口端面30碰撞， 然后沿着燃烧嘴出口端面30向燃烧嘴 中心方向流动， 流入燃烧嘴外周。与燃烧嘴出口端面 30 碰撞的空气喷射流 46 相对于喷射 方向也向垂直方向扩散， 因此空气喷射流间的间隔变窄， 图 8 所示的 D1 和 D2 进一步缩小， 可以进一步抑制火焰的附着。 0067 。

34、另外， 如图 1 所示， 本实施例具有多个燃料系统， 可以在从外侧燃烧嘴的中心起第 一列的燃料喷嘴上连接燃料系统 52， 在外周第二、 第三列燃料喷嘴上连接燃料系统 53， 分 别供应气体燃料。因此， 向外周第二、 第三列燃料喷嘴的每一个供应的燃料比例少于第一 列， 可以降低从燃烧嘴最外周空气孔喷射的预混气体中的燃料浓度。 0068 被吸入燃烧嘴外侧的循环流 42 的预混气体是从燃烧嘴最外周空气孔喷射的预混 气体， 因此在燃烧外周对火焰进行保焰的情况下， 火焰的特性受到从燃烧嘴最外周空气孔 喷射的预混气体的空燃比支配。 因此， 向外周第二、 第三列燃料喷嘴的每一个供应的燃料比 例少于第一列， 。

35、从而可以延长消焰距离， 可以进一步抑制火焰向外侧燃烧嘴外周附着。 0069 本实施例表示了具有多个燃烧嘴的多燃烧嘴的结构， 但如图 13 所示， 在只具有一 个预混燃烧嘴的燃烧器上也是有效的。即使像多燃烧嘴那样的没有大的死区 35 的情况下， 在燃烧嘴外周部也和多燃烧嘴一样， 随着从空气孔 32 喷射的预混气体的流动形成循环流 42。因此， 在没有空气供应孔 38 的情况下， 预混气体滞留在循环流 42 内， 火焰有可能在燃 烧嘴出口的外周部进行保焰。但是， 如本实施例所示， 在圆筒导流体 36 上设置空气供应孔 38， 使 D1 和 D2 小于从燃烧嘴喷射的预混气体的消焰距离 （例如小于 1。

36、cm） ， 从而可以防止在 燃烧嘴出口的外周部对火焰进行保焰， 防止衬套和燃烧嘴端面的金属温度上升。 0070 在使用含有大量的氢气等煤气化气体或焦炉煤气等作为燃气轮机的燃料的情况 下， 本实施例所示的结构也是有效的。氢气的燃烧速度非常快， 因此， 在燃烧嘴外周部的循 环流中传播， 容易在空气孔出口周围进行保焰。但是， 通过应用本发明， 可以降低形成在外 侧燃烧嘴外周的循环流的空燃比， 防止火焰顺着外侧循环流向上游侧传播。 另外， 由于氢气 与天然气相比消焰距离非常短， 因此， 在圆筒导流体 36 上设置空气供应孔 38 的同时， 减少 说 明 书 CN 103672965 A 8 7/9 页。

37、 9 向图1所示的燃料系统53供应的燃料流量， 使外侧燃烧嘴外周部上的局部空燃比小于燃烧 嘴中心部， 从而增加从最外周的空气孔喷射的预混气体的消焰距离是有效的。 0071 （第二实施例） 0072 图 14 表示第二实施例。如图 14 所示， 通过了弹簧状密封部件的空气 44 通过空气 供应孔 38 而流入燃烧室 5， 一部分直接再次通过弹簧状密封部件， 作为漏泄空气 45 流入燃 烧室5。 在本实施例中， 相对于第一实施例， 在衬套10与圆筒导流体36之间， 在空气供应孔 38 的下游设置凸缘 39， 阻碍向燃烧嘴轴方向的流动。这样， 在空气供应孔 38 的入口恢复静 压， 使更多的空气从空。

38、气供应孔 38 流入燃烧室 5。 0073 漏泄空气 45 无助于防止火焰附着在燃烧嘴外周端面， 如果漏泄空气量增加， 燃烧 用空气就减少， 火焰温度上升， NOx 排放量增加。因此， 将漏泄空气量控制在最小限， 从空气 供应孔 38 供应防止火焰附着所需要的空气量， 从而既可以抑制 NOx 排放量增加， 又防止火 焰向燃烧嘴附着。 0074 另外， 在本实施例中， 作为更有效地将空气引入空气导入孔 38 的结构， 以在圆筒 导流体 36 上设置了凸缘 39 的情况为例子进行了说明。但是， 凸缘也不一定非要设置在圆 筒导流体 36 上， 通过设置在衬套 10 与圆筒导流体 36 之间且位于空气。

39、导入孔 38 的下游侧， 可以增加流入空气供应孔 38 的空气量。 0075 （第三实施例） 0076 图 15、 图 16 表示第三实施例。如图 15 所示， 由于外侧燃烧嘴附近区域 49 的空气 导入孔 38 与外侧燃烧嘴 77 的距离近， 因此空气喷射流 46 对预混气体射流 17 的流动的影 响比相对于其他空气供应孔的空气喷射流的影响相对大。 因此， 在本实施例中， 为了使空气 喷射流 46 对预混气体射流 17 流动的影响为最小限， 如图 16 所示， 与第一实施例一样， 使相 邻的空气供应孔 38 的间隔 D1 和空气供应孔与燃烧嘴出口端面 30 的间隔 D2 小于从燃烧嘴 最外周。

40、空气孔喷射的预混气体的消焰距离的同时， 使外侧燃烧嘴附近区域 49 的空气供应 孔 48 的直径小于其他区域的空气供应孔的直径。 0077 由于喷射流的势核的长度与直径成比例， 因此直径越小喷射流的衰减越快， 可以 防止阻碍预混气体 17 的流动。另外， 虽然从外侧燃烧嘴附近区域 49 供应的空气量减少， 但 如图 15 所示， 外侧燃烧嘴附近区域 49 的圆筒导流体 36 与外侧燃烧嘴 77 之间的死区比其 他区域窄， 形成在该死区下游的循环流也更小。因此， 利用来自更少的空气供应孔 38 的空 气量可以降低燃烧嘴外周侧循环流的空燃比。 0078 因此， 利用来自所需最小限的空气供应孔 38。

41、 的空气量可以抑制火焰附着在燃烧 嘴外周部的整个周围并且形成圆锥形的火焰。而且， 通过使从空气供应孔 38 供应的空气量 为最小限， 可以增加流入空气孔 32 的空气量， 通过降低火焰区上的局部空燃比， 可以降低 NOx 排放量。 0079 （第四实施例） 0080 图 17 表示第四实施例。本实施例相对于第一实施例， 空气供应孔 38 在燃烧嘴的 周向成为长孔， 可以扩大空气供应孔 38 的全部开口面积。另外， 与第一实施例一样， 相邻的 空气供应孔 38 的间隔 D1 和空气供应孔 38 与燃烧嘴出口端面 30 的间隔 D2 小于从燃烧嘴 最外周空气孔喷射的预混气体的消焰距离。 0081 。

42、本实施例与第一实施例相比， 可以在周向更均匀地供应空气， 且使空气供应孔 38 说 明 书 CN 103672965 A 9 8/9 页 10 的开口面积远大于弹簧状密封部件的空气通过截面积， 从而可以降低空气喷射流 46 的喷 射流速。因此， 可以使从空气孔 32 喷射的预混气流的流动阻碍降低到最小限地向空气孔出 口周围供应空气。 0082 由此， 与第一实施例一样， 排除能够在外侧燃烧嘴的最外周空气孔的出口周围对 火焰进行保焰的区域， 可以防止火焰在燃烧嘴外周部进行保焰， 形成稳定的圆锥火焰， 防止 金属温度上升。 0083 （第五实施例） 0084 图18、 图19表示第五实施例的燃烧器。

43、。 本实施例的燃烧器是既可以使用液体燃料 也可以使用气体燃料的燃烧器， 在衬套 10 的上游的轴中心位置设置扩散燃烧嘴 72， 在其周 围配置多个对降低 NOx 排放有效的预混燃烧嘴 73。在扩散燃烧嘴 72 和预混燃烧嘴 73 的外 周配置用于支撑各燃烧嘴的燃烧嘴本体 75。另外， 在各燃烧嘴的轴中心上游位置配置用于 喷射液体燃料 56、 57 的液体燃料喷嘴 70、 71。 0085 本实施例的预混燃烧嘴 73 具有促进燃料与空气的混合且促进从液体燃料喷嘴 71 喷射的液体燃料 57 的蒸发的混合室 74。在混合室 74 的壁面， 在轴方向形成三列 （也可以 是 1 列或多列） ， 在周向。

44、形成多个用于向其内部导入空气 15 的空气孔 34。形成在预混燃烧 嘴 73 上的空气孔 34 为了在混合室 74 内部形成旋流， 偏向周向配置。 0086 在预混燃烧嘴73的空气孔34的内部壁面开设气体燃料喷射孔24， 向空气孔34内 部喷射气体燃料 52、 53。气体燃料与空气在混合室 74 一面形成旋流一面进行混合， 成为预 混气体而向燃烧室 5 喷射。当预混气体被向燃烧室 5 喷射时， 由于流路的急剧扩大， 可以在 燃烧嘴下游形成强循环流41， 形成稳定的火焰43。 并且， 在燃烧嘴外周部也形成循环流42。 0087 为了支撑弹簧状密封部件 37， 在燃烧嘴本体 75 的前端安装圆筒导。

45、流体 36。另外， 本实施例与第二实施例相同， 在导流体 36 的燃烧嘴出口端面 30 附近使空气供应孔 38 在燃 烧嘴出口端面 30 水平地开口。相邻的空气供应孔 38 的间隔和空气供应孔 38 与燃烧嘴出 口端面 30 的间隔小于火焰 43 的消焰距离。 0088 通过将这样的空气供应孔 38 设置在圆筒导流体 36 上， 可以向燃烧嘴出口周围供 应空气喷射流 46， 通过排除能够成为保焰起点的区域， 且降低燃烧嘴外侧循环流 42 内的空 燃比， 可以防止火焰附着在燃烧嘴出口周围。并且可以抑制衬套 10 和燃烧嘴出口端面 30 的金属温度上升。 0089 如上所述， 各实施例中所述的燃烧。

46、器具备预混燃烧嘴， 在燃烧嘴前端具有圆筒导 流体的燃烧器中， 通过在圆筒导流体上设置空气供应孔， 从而可以防止火焰在预混燃烧嘴 出口周围保焰， 可以抑制衬套和燃烧嘴端面的金属温度上升。 0090 附图标记说明 0091 1 压缩机， 2 燃烧器， 3 涡轮， 4 壳体， 5 燃烧室， 6 多燃烧嘴， 7 轴， 8 发电机， 9 燃气轮 机装置， 10 燃烧器衬套， 11 流体套管， 12 尾筒内筒， 13 尾筒外筒， 15 吸入空气， 16 高压空气， 17 预混气体， 18 高温燃烧气体， 19 排气气体， 20、 21 燃料喷嘴， 23 燃料箱， 24 气体燃料喷射 孔， 28、 29 凸。

47、缘， 30 燃烧嘴出口端面， 31 空气孔板， 32、 33、 34 空气孔， 35 燃烧嘴外周死区， 36 圆筒导流体， 37 弹簧状密封部件， 38 空气供应孔， 40 旋流， 41、 42 循环流， 43 火焰， 44、 45、 46 空气， 47 燃烧嘴出口周围， 49 外侧燃烧嘴附近区域， 50 53 气体燃料系统， 56、 57 液体燃 料， 60 燃料截断阀， 61 63 燃料流量调节阀， 64 控制装置， 70、 71 液体燃料喷嘴， 72 扩散燃 说 明 书 CN 103672965 A 10 9/9 页 11 烧嘴， 73 预混燃烧嘴， 74 混合室， 75 燃烧嘴本体， 。

48、76 中央燃烧嘴， 77 外侧燃烧嘴 说 明 书 CN 103672965 A 11 1/10 页 12 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103672965 A 12 2/10 页 13 图 3 说 明 书 附 图 CN 103672965 A 13 3/10 页 14 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103672965 A 14 4/10 页 15 图 6 图 7 说 明 书 附 图 CN 103672965 A 15 5/10 页 16 图 8 图 9 说 明 书 附 图 CN 103672965 A 16 6/10 页 17 图 10 图 11 说 明 书 附 图 CN 103672965 A 17 7/10 页 18 图 12 图 13 说 明 书 附 图 CN 103672965 A 18 8/10 页 19 图 14 图 15 说 明 书 附 图 CN 103672965 A 19 9/10 页 20 图 16 图 17 说 明 书 附 图 CN 103672965 A 20 10/10 页 21 图 18 图 19 说 明 书 附 图 CN 103672965 A 21 。