燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)等的燃燒器襯套、渦輪葉片、熱交換器、翅片、鍋爐以及加熱爐等設(shè)備而言，能夠根據(jù)對(duì)于冷卻、加熱、以及熱交換中的流體與固體之間的傳熱促進(jìn)所要求的規(guī)格，來考慮各種各樣的結(jié)構(gòu)。例如，在發(fā)電用燃?xì)廨啓C(jī)等的燃燒器中，要求以不損害燃?xì)廨啓C(jī)效率的程度的較少的壓力損失來維持必要的冷卻性能，并維持結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的可靠性。
[0003]并且，從考慮環(huán)境問題的觀點(diǎn)出發(fā)，要求減少在燃燒器內(nèi)產(chǎn)生的氮氧化物(NOx)的排出量。作為產(chǎn)生NOx的主要原因，可以舉出在燃燒時(shí)空氣中的氧和氮保持為非常高的溫度。為了防止這種情況而減少NOx，能夠利用使燃料和空氣在燃燒前混合而燃燒的予混合燃燒，且在燃料與空氣的混合比(燃空比)小于理論混合比的狀態(tài)下進(jìn)行燃燒。
[0004]鑒于該點(diǎn)的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的一例記載于專利文獻(xiàn)1。在專利文獻(xiàn)1中記載了一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器，其通過在燃燒器襯套的外側(cè)表面上設(shè)置板狀的縱渦流產(chǎn)生機(jī)構(gòu)和肋狀的紊流促進(jìn)機(jī)構(gòu)，從而以較少的壓力損失來提高冷卻性能。專利文獻(xiàn)1記載的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器具備在軸向上連結(jié)多個(gè)圓筒件而形成的襯套，該圓筒件通過將大致矩形的板材卷成筒狀而形成，襯套的各圓筒件與相鄰的圓筒件重疊而相互連結(jié)，重疊部分通過焊接而結(jié)合。另夕卜，在各圓筒件的一端部(來自壓縮機(jī)的壓縮空氣的流動(dòng)方向的下游側(cè))，沿著周向配置有多個(gè)通過沖壓加工等形成的凸部(縱渦流產(chǎn)生器)。該縱渦流產(chǎn)生器產(chǎn)生在傳熱介質(zhì)(壓縮空氣)的流動(dòng)方向上具有旋轉(zhuǎn)的中心軸的縱渦流，并通過縱渦流來攪拌傳熱介質(zhì)的流通路。并且，在燃燒器襯套的外周面上，通過機(jī)械加工、焊接或離心鑄造法而設(shè)有肋(紊流促進(jìn)體)，所述肋用于破壞在由縱渦流產(chǎn)生器攪拌的傳熱介質(zhì)中產(chǎn)生的邊界層。
[0005]在專利文獻(xiàn)2中，作為其他傳熱結(jié)構(gòu)的例子，記載有一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器，其為了在襯套外側(cè)形成冷卻空氣(傳熱介質(zhì))的流通路而設(shè)有氣流套筒(外筒)，氣流套筒的內(nèi)徑沿傳熱介質(zhì)的流動(dòng)方向逐漸縮小。在專利文獻(xiàn)2記載的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器中，通過縮小襯套與氣流套筒之間的傳熱介質(zhì)流通路來增大傳熱介質(zhì)的流速，且通過增大襯套面的表面粗糙度來提高熱傳遞率。
[0006]在專利文獻(xiàn)3中，作為其他傳熱結(jié)構(gòu)的例子，記載有一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器，其通過在襯套的外周側(cè)以及氣流套筒的內(nèi)周側(cè)設(shè)置引導(dǎo)翅片，從而加快壓縮空氣(傳熱介質(zhì))的流速實(shí)現(xiàn)傳熱效果的提高。在專利文獻(xiàn)3記載的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器中，通過設(shè)置引導(dǎo)翅片來減少由燃燒器襯套與氣流套筒形成的環(huán)狀流路的截面積，由此加快流動(dòng)的傳熱介質(zhì)的流速而提尚傳熱效果。
[0007]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本特開2001-280154號(hào)公報(bào)
[0010]專利文獻(xiàn)2:日本特開平6-221562號(hào)公報(bào)
[0011]專利文獻(xiàn)3:日本特開2000-320837號(hào)公報(bào)
[0012]發(fā)明所要解決的課題
[0013]專利文獻(xiàn)1記載的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器與現(xiàn)有的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器相比，雖然冷卻性能以及低NOx性優(yōu)異，但在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、制造工序的簡(jiǎn)單性以及長(zhǎng)壽命性方面存在問題。例如，燃燒器襯套通過將多個(gè)圓筒件在軸向上相互結(jié)合而形成，但各圓筒件在重疊部分處焊接接合。因此，該焊接部分可能會(huì)成為裂紋的產(chǎn)生原因，與不使用焊接的情況(即，由單一的圓筒構(gòu)件形成襯套的情況)相比，可能會(huì)阻礙長(zhǎng)期的利用。另外，若焊接部位多則制造工時(shí)增加，因此制造成本增加。這一點(diǎn)在利用焊接進(jìn)行作為紊流促進(jìn)體的肋的安裝的情況下變得更加顯著。并且，若利用焊接則各圓筒構(gòu)件產(chǎn)生熱變形，從而向與燃燒器襯套組合的其他圓形的構(gòu)件(例如，安裝有燃料噴嘴/予混合噴嘴的圓板、過渡構(gòu)件(尾筒))的組裝性降低，產(chǎn)生將襯套再次整形為圓形的工序，可能導(dǎo)致燃燒器的制造工序復(fù)雜化。另外，形成襯套的各圓筒件的重疊部分成為雙層結(jié)構(gòu)而比其他部分厚，從而存在與其他部分相比傳熱性(冷卻性)降低的情況。
[0014]專利文獻(xiàn)2記載的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器與專利文獻(xiàn)1記載的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器相比，襯套的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此制造工序的簡(jiǎn)單性以及長(zhǎng)壽命性優(yōu)異，但由于僅通過傳熱介質(zhì)的流速以及襯套面的表面粗糙度的增大來促進(jìn)傳熱，因此存在為了得到大的傳熱促進(jìn)效果(冷卻效果)而壓力損失變大這一課題。另外，冷卻空氣的流路朝向噴燒器側(cè)而逐漸變窄，因此噴燒器的附近的冷卻效果最大，在燃燒器襯套的高溫部位于遠(yuǎn)離噴燒器的位置處的情況下，還存在不能對(duì)高溫部進(jìn)行充分地冷卻的課題。
[0015]專利文獻(xiàn)3記載的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器在氣流套筒的內(nèi)周側(cè)設(shè)置引導(dǎo)翅片，因此簡(jiǎn)單性以及長(zhǎng)壽命性優(yōu)異，但由于僅通過傳熱介質(zhì)的流速的增大來促進(jìn)傳熱(冷卻)，因此與專利文獻(xiàn)2記載的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器同樣地，存在為了得到大的傳熱促進(jìn)效果而壓力損失變大這一課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明的目的是提供一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器，該燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器能夠在抑制壓力損失的增大的同時(shí)促進(jìn)燃燒器襯套的冷卻，并且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、制造工序的簡(jiǎn)單性以及長(zhǎng)壽命性優(yōu)異。
[0017]用于解決課題的方案
[0018]本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器具有如下特征。燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器具備:作為內(nèi)筒的燃燒器襯套；作為外筒的氣流套筒，其在內(nèi)部具備所述燃燒器襯套；以及環(huán)狀流路，其形成在所述燃燒器襯套與所述氣流套筒之間，且供壓縮空氣流通。所述氣流套筒具備狹窄部，所述狹窄部設(shè)置在所述氣流套筒的內(nèi)壁上，且朝向所述燃燒器襯套突出。所述燃燒器襯套具備環(huán)狀突起部，所述環(huán)狀突起部呈環(huán)狀地設(shè)置在所述燃燒器襯套的外壁上，且朝向所述氣流套筒突出。所述狹窄部具備內(nèi)徑變化部和內(nèi)徑縮小部，所述內(nèi)徑變化部是以隨著沿所述壓縮空氣的流動(dòng)方向前進(jìn)而逐漸接近所述燃燒器襯套的方式與所述氣流套筒傾斜地連接的面，所述內(nèi)徑縮小部是設(shè)置在比所述內(nèi)徑變化部靠所述壓縮空氣的流動(dòng)方向的下游側(cè)、與所述內(nèi)徑變化部連接且沿著所述壓縮空氣的流動(dòng)方向延伸的面。所述環(huán)狀突起部設(shè)置在所述燃燒器襯套的外壁的與所述氣流套筒和所述內(nèi)徑變化部的連接位置對(duì)置的位置處、或比該位置靠所述壓縮空氣的流動(dòng)方向的上游側(cè)的位置處。
[0019]發(fā)明效果
[0020]本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器能夠在抑制壓力損失的增大的同時(shí)促進(jìn)燃燒器襯套的冷卻，并且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、制造工序的簡(jiǎn)單性以及長(zhǎng)壽命性優(yōu)異。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明的實(shí)施例的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的剖視圖，是示出燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備的概略結(jié)構(gòu)的圖。
[0022]圖2是本發(fā)明的實(shí)施例1的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的剖視圖。
[0023]圖3A是示意性地示出燃燒器襯套具備環(huán)狀突起部的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器中的環(huán)狀流路的一部分的圖。
[0024]圖3B是示意性地示出燃燒器襯套具備環(huán)狀突起部且氣流套筒具備內(nèi)徑變化部和內(nèi)徑縮小部的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器中的環(huán)狀流路的一部分的圖。
[0025]圖4是示意性地示出本發(fā)明的實(shí)施例2的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器中的由燃燒器襯套和氣流套筒構(gòu)成的環(huán)狀流路的一部分的圖。
[0026]圖5是示意性地示出本發(fā)明的實(shí)施例3的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器中的由燃燒器襯套和氣流套筒構(gòu)成的環(huán)狀流路的一部分的圖。
[0027]圖6是示意性地示出本發(fā)明的實(shí)施例4的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器中的由燃燒器襯套和氣流套筒構(gòu)成的環(huán)狀流路的一部分的圖。
[0028]圖7是示意性地示出本發(fā)明的實(shí)施例5的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器中的由燃燒器襯套和氣流套筒構(gòu)成的環(huán)狀流路的一部分的圖。
[0029]圖8是示意性地示出本發(fā)明的實(shí)施例6的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器中的由燃燒器襯套和氣流套筒構(gòu)成的環(huán)狀流路的一部分的圖。
[0030]圖9是示意性地示出本發(fā)明的實(shí)施例7的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器中的由燃燒器襯套和氣流套筒構(gòu)成的環(huán)狀流路的一部分的圖。
[0031]圖10是示意性地示出本發(fā)明的實(shí)施例8的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器中的由燃燒器襯套和氣流套筒構(gòu)成的環(huán)狀流路的一部分的圖。
[0032]圖11A是示意性地示出本發(fā)明的實(shí)施例9的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器中的由燃燒器襯套和氣流套筒構(gòu)成的環(huán)狀流路的一部分的圖，是與燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的中心軸平行的剖視圖。
[0033]圖11B是示意性地示出本發(fā)明的實(shí)施例9的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器中的由燃燒器襯套和氣流套筒構(gòu)成的環(huán)狀流路的一部分的圖，是與燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的中心軸正交的剖視圖。
[0034]附圖標(biāo)記說明:
[0035]L...壓縮機(jī)；2…壓縮空氣；2b、2c…流速矢量；3…燃?xì)廨啓C(jī)；4…燃燒氣體；5…燃燒室；6…燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器；7…發(fā)電機(jī)；8…燃燒器襯套；9