[发明专利]燃烧装置及烧嘴的燃烧方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃烧装置及烧嘴的燃烧方法。

背景技术

近几年，关于大气污染物质的排出的限制越来越严格。例如，在燃气轮机燃烧器中，为了减少包含在排出气体中的氮氧化物(NO_X)的排出量，研究了各式各样的燃烧方式。

作为一种燃烧方式，有将燃料喷嘴和空气孔配置在同轴上，并向燃烧室内供给燃料和空气的同轴喷流而使其燃烧的同轴喷流燃烧方式。这种同轴喷流燃烧方式与现有的预混合燃烧方式进行比较，可以在非常短的距离内促进燃料和空气的混合，并可以减少NO_X的排出量。

专利文献1：日本特开2003-148734号公报。

由于同轴喷流燃烧方式的燃烧装置可以快速混合燃料和空气，因此能够降低NO_X排出量。今后，将要求进一步减少NO_X排出量。

NO_X生成量伴随着燃烧气体温度的上升呈指数函数增加。因此，为了进一步减少NO_X排出量，有效的方法是在提高燃料和空气的混合度的同时，进一步增加相对于燃料的空气的流量，并降低燃烧室中的燃烧气体的温度。

但是，若提高相对于燃料流量的空气流量的比例，在燃料稀薄的条件下运转，则火焰的状态变得不稳定。因此，在NO_X减少上是有限度的。

发明内容

本发明的目的在于在同轴喷流燃烧方式的燃烧装置中实现更低的NO_X。

本发明的特征为，具有：在燃料及空气一同通过空气孔时使上述燃料及上述空气混合的烧嘴板；作为该烧嘴板的一部分延伸至从上述空气孔分离的燃烧室一侧的烧嘴板延长部；以及，在该烧嘴板延长部的燃烧室一侧向上述燃料流的通过方向突出的突起部，并且相对的上述突起部的间隙比上述空气孔的直径还大，且在上述烧嘴板、上述烧嘴板延长部以及上述突起部之间形成火种形成区域。

本发明具有以下效果。

根据本发明，在同轴喷流燃烧方式的燃烧装置中，能够实现更低的NO_X。

附图说明

图1是在实施例1中放大了燃料喷嘴和空气孔的周边部位的图。

图2是在实施例2中放大了燃料喷嘴和空气孔的周边部位的图。

图3是在实施例3中放大了燃料喷嘴和空气孔的周边部位的图。

图4是在实施例4中放大了燃料喷嘴和空气孔的周边部位的图。

图5是在实施例5中放大了燃料喷嘴和空气孔的周边部位的图。

图6是在实施例6中放大了燃料喷嘴和空气孔的周边部位的图。

图7是表示了突起部附近的燃料流和空气流的流动状态的图。

图8是在实施例1中放大了燃料喷嘴和空气孔的周边部位的图(变形例)。

图9是在实施例1中放大了燃料喷嘴和空气孔的周边部位的图(变形例)。

图10是在实施例5中放大了燃料喷嘴和空气孔的周边部位的图(变形例)。

图11是燃气轮机结构的示意图。

图12是实施例3中的空气孔的构造图。

图13是在实施例1的烧嘴板中，火焰传播至突起部的上游侧的场合的图。

图14是表示了在实施例1的烧嘴板中，从燃料喷嘴喷出的燃料流流入燃烧室内的情况的图。

图中：

1～7-突起部，10-燃料喷嘴，11-烧嘴板，12-空气孔，21-空气流，22-燃料流，30-预混合气体，31-已燃气体，32-循环流，40-火焰，51、52-热能，110-空气压缩机，120-高压空气，180-燃烧室。

具体实施方式

图11是在作为一种燃烧装置的燃气轮机燃烧器上应用了同轴喷流燃烧方式的图，是燃气轮机的整体概略图。

燃气轮机具有空气压缩机110、燃烧装置302以及涡轮190。

空气压缩机110压缩外部的空气而生成高压空气120，并从扩散器130导入机室140内。然后，高压空气120在流过了尾筒150和设置在其外周的尾筒流动套筒151之间的间隙之后，流过衬套160和配置在衬套外周的同心圆上的外筒250之间的间隙。尾筒150和衬套160、尾筒流动套筒151和外筒250分别进行连接。高压空气120在流过了上述间隙之后反向流动，从设置在烧嘴板11上的空气孔12导入燃烧室180内。