阅读说明：本技术 火焰传播管、燃烧器及包括其的燃气轮机 (Flame propagation tube, combustor and gas turbine comprising same ) 是由 金恩永 于 2019-07-23 设计创作，主要内容包括：本发明提供火焰传播管、燃烧器及包括其的燃气轮机。火焰传播管在燃气轮机的燃烧器中设置在内部形成有供燃料点燃的燃烧腔的内筒、和以围绕上述内筒的方式设置的外筒上,将从上述燃烧器的燃烧腔产生的火焰向邻接的另一燃烧器传播,包括连接上述内筒和外筒的中空形状的插入管、及配置在邻接的第1燃烧器和第2燃烧器之间且与分别设置在上述第1燃烧器和上述第2燃烧器的上述插入管结合而将上述第1燃烧器和上述第2燃烧器的各燃烧腔互相连通的连接管。(The invention provides a flame propagation tube, a combustor and a gas turbine comprising the same. The flame propagation pipe is provided in a combustor of a gas turbine, and includes an inner tube having a combustion chamber in which fuel is ignited and an outer tube provided so as to surround the inner tube, and propagates a flame generated from the combustion chamber of the combustor to another adjacent combustor, and includes a hollow insertion pipe connecting the inner tube and the outer tube, and a connection pipe disposed between the adjacent 1 st combustor and 2 nd combustor and connected to the insertion pipes provided in the 1 st combustor and the 2 nd combustor, respectively, to communicate the combustion chambers of the 1 st combustor and the 2 nd combustor with each other.)

火焰传播管、燃烧器及包括其的燃气轮机

技术领域

本发明涉及火焰传播管、燃烧器及包括其的燃气轮机，更详细地说，涉及在燃烧器与燃烧器间传送火焰的火焰传播管，通过燃烧燃料来生成高温高压燃气的燃烧器及包括其的燃气轮机。

背景技术

通常，燃气轮机由压缩机、燃烧器和涡轮机组成。压缩机在压缩机机壳内交替配置有多个压缩机静叶和多个压缩机动叶。另外，压缩机通过压缩机入口涡旋柱(Compressorinlet scroll strut)吸入外部空气。这样吸入的空气边穿过压缩机内部边被上述压缩机静叶和压缩机动叶压缩。

燃烧器接收上述压缩机所压缩的压缩空气并将其与燃料混合。而且燃烧器将已与压缩空气混合的燃料用点火器点燃而生成高温高压燃气。如此生成的燃气向涡轮机供应。为此，燃烧器具备形成有供燃料燃烧的燃烧腔的火焰筒、和将在燃烧腔生成的燃气引向涡轮机的过渡段。

涡轮机在涡轮机机壳内交替配置有多个涡轮机静叶、和多个涡轮机动叶。另外，涡轮机接收燃烧器所生成的燃气并使其向内部通过。在涡轮机内部通过的燃气使涡轮机动叶旋转，完全通过了涡轮机内部的燃气通过涡轮机扩散器向外部排出。

燃气轮机还包括拉杆(Tie rod)。上述拉杆设置成贯通压缩机动叶结合在外周面上的压缩机盘、和涡轮机动叶结合在外周面上的涡轮机盘的中心部。因此上述拉杆使压缩机盘和涡轮机盘在燃气轮机的内部互相固定。

此类燃气轮机因为没有像4冲程内燃机活塞那样的往返运动机构，没有类似活塞-缸体那样的互相摩擦部分，所以消耗的润滑油极少。因此燃气轮机的作为往返运动机械特征的振幅大幅减少，能够实现高速运动，从而具有能生成高容量电力的优点。

另一方面，燃烧器和燃烧器之间，具备将在燃烧器内部生成的火焰向邻接的其它燃烧器传送的火焰传播管。上述火焰传播管设置在供燃料燃烧的燃烧器的火焰筒上，将在火焰筒内部生成的火焰向邻接的另一燃烧器火焰筒内部传送。

此时，就以往的燃气轮机而言，存在如下所述的限制，即，只公开了将火焰传播管设置在单墙围绕结构的燃烧器火焰筒上的结构，对于将火焰传播管设置在双重墙围绕结构的燃烧器火焰筒上的结构，完全没有公开。

发明内容

本发明是为了解决上述限制而提出的，其目的在于，提供设置在双重墙围绕结构的燃烧器火焰筒上，可以在燃烧器与燃烧器之间传播火焰的火焰传播管、燃烧器及包括其的燃气轮机。

根据本发明的一方面，火焰传播管在燃气轮机的燃烧器中设置在内部形成有供燃料点燃的燃烧腔的内筒、和以围绕上述内筒的方式设置的外筒上，并且将从上述燃烧器的燃烧腔产生的火焰向邻接的另一燃烧器传播，包括：中空形状的***管，其连接上述内筒和外筒；及连接管，其配置在邻接的第1燃烧器和第2燃烧器之间，与分别设置在上述第1燃烧器和上述第2燃烧器的上述***管结合，而使上述第1燃烧器和上述第2燃烧器的各燃烧腔互相连通。

根据本发明的另一方面,提供一种燃烧器，该燃烧器将从燃气轮机的压缩机供应来的压缩空气、和从外部供应来的燃料予以混合并燃烧，包括喷嘴，其喷射燃料；火焰筒，其包括在内部形成有供上述喷嘴所喷射的燃料点燃的燃烧腔的内筒、和以围绕上述内筒的方式设置的外筒；过渡段，其与上述火焰筒连接；及火焰传播管，其设置在上述火焰筒，将从上述燃烧腔产生的火焰向邻接的另一燃烧器的燃烧腔传播，上述火焰传播管包括：中空形状的***管，其连接上述内筒和外筒；及连接管，其结合在上述***管的外侧，使上述燃烧腔与另一燃烧器的燃烧腔连通。

根据本发明的又一方面，提供一种燃气轮机，该燃气轮机包括：压缩机，其从外部吸入空气并压缩；燃烧器，其将从上述压缩机供应来的压缩空气、和从外部供应来的燃料予以混合并燃烧；及涡轮机，其接收从上述燃烧器产生的燃气并使其在内部通过而产生用于生成电力的动力，上述燃烧器包括：喷嘴，其喷射燃料；火焰筒，其包括在内部形成有供上述喷嘴所喷射的燃料点燃的燃烧腔的内筒、和以围绕上述内筒的方式设置的外筒；过渡段，其与上述火焰筒连接；及火焰传播管，其设置在上述火焰筒，将从上述燃烧腔产生的火焰向邻接的另一燃烧器的燃烧腔传播，上述火焰传播管包括：中空形状的***管，其连接上述内筒和外筒；及连接管，其结合在上述***管的外侧，使上述燃烧腔与邻接的另一燃烧器的燃烧腔连通。

上述***管从上述外筒的外侧以贯通的方式***到上述外筒及上述内筒，且内部与上述燃烧腔连通。

上述***管形成有从上述连接管侧端部的外周面向上述***管的半径方向的外侧突出的***凸缘，上述连接管在上述***管侧端部形成有与上述***凸缘结合的连接凸缘。

上述火焰传播管还包括卡箍，该卡箍设置在上述***管和上述连接管互相结合的部位，而使上述***管和上述连接管互相结合。

上述卡箍为环形状的部件，且在内周面沿着上述卡箍的圆周方向形成有圆周槽，上述***管和上述连接管在对置侧端部的外周面分别形成有：分别突出并且互相接触后***到上述圆周槽的***凸缘和连接凸缘。

上述内筒在外周面形成有向上述内筒的半径方向外侧突出的环形内突出片，上述***管在上述内筒侧端部的外周面形成有安装上述内突出片的环形***槽。

上述***管和上述连接管在对置侧端部的外周面，分别突出地形成有***凸缘和连接凸缘，上述外筒形成有外凸缘，该外凸缘从外周面向上述外筒的半径方向外侧突出，并且上述***凸缘侧端部向上述***管的半径方向外侧弯折，上述卡箍在内周面形成有供上述外筒的上述***凸缘侧端部、上述***凸缘及上述连接凸缘***的圆周槽。

依照本发明的火焰传播管、燃烧器及包括其的燃气轮机，具备连接由内筒和外筒构成的火焰筒的***管、和互相连接邻接的***管和***管的连接管，从而能够在具备双重墙结构火焰筒的燃烧器和燃烧器之间传播火焰。

而且，依照本发明的火焰传播管、燃烧器及包括其的燃气轮机，通过卡箍紧固***凸缘和连接凸缘的方法来互相固定***管和连接管，从而可以使得***管和连接管互相连接得更加牢固。

再加上，依照本发明的火焰传播管、燃烧器及包括其的燃气轮机，设计成将***管***火焰筒并通过卡箍将***管和连接管互相固定的结构，从而与通过设置在火焰筒上的另一固定部件来将连接管固定在火焰筒的以往方式相比，可以减少燃烧器整体的重量，且可以更容易地设置火焰传播管。

附图说明

图1是表示根据本发明第1实施例的燃气轮机的剖面图。

图2是在图1显示的燃烧器的剖面图。

图3是表示在邻接的燃烧器和燃烧器之间设置火焰传播管的状态的图。

图4是表示根据本发明的燃烧器所包括的卡箍的立体图。

图5是表示在图3所示的***管和连接管之间设置图4所示的卡箍的状态，表示根据本发明第1实施例的燃气轮机的火焰传播管的剖面图。

图6是表示根据本发明第2实施例的燃气轮机的火焰传播管的剖面图。

图7是表示根据本发明第3实施例的燃气轮机的火焰传播管的剖面图。

符号说明

10:燃气轮机 11:压缩机

12:涡轮机 100、100a、100b:燃烧器

110:喷嘴 120:火焰筒

121:内筒 122:外筒

130:过渡段 140:火焰传播管

141:***管 141a:***凸缘

142:连接管 142a:连接凸缘

143:卡箍 143a:槽

具体实施方式

本发明虽然以附图所示出的实施例为参考进行了说明，但其只是例示，只要是具有本技术领域一般知识的人就能够理解由此可以有多样的变形及等同的其它实施例。因此本发明真正的技术性保护范围应依据附加的请求范围的技术性思想决定。

以下，对于根据本发明第1实施例的火焰传播管、燃烧器及包括其的燃气轮机的实施例，参照附图进行说明。

参照图1，根据本发明的燃气轮机10包括压缩机11、燃烧器100及涡轮机12。以气体(压缩空气或燃气)的流动方向为基准时，在燃气轮机1的上游侧配置压缩机11，下游侧配置涡轮机12。另外，在压缩机11和涡轮机12之间配置燃烧器。

压缩机11在压缩机机壳内部容纳压缩机静叶和压缩机转子，涡轮机12在涡轮机机壳内部容纳涡轮机静叶和涡轮机转子。这样的压缩机静叶和压缩机转子沿着压缩空气的流动方向多级配置，涡轮机静叶和涡轮机转子也沿着燃气的流动方向多级配置。此时，压缩机的内部空间随着从前级(Front-stage)朝向后级(Rear-stage)侧而变小以能够压缩所吸入的空气，相反，涡轮机的内部空间则被设计成随着从前级朝向后级侧变大以能够使从燃烧器接收的燃气膨胀。

另一方面，位于压缩机最后端部侧的压缩机转子、和位于涡轮机最前端部侧的涡轮机转子之间，配置作为将在涡轮机产生的旋转扭矩传送给上述压缩机的扭矩传送部件的扭力管。上述扭力管如图1所示虽然可以由组成共3个级的多个扭力管盘构成,但其仅为本发明各种实施例中的一个，上述扭力管也可以由组成4个以上的级或2个以下的级的多个扭力管盘构成。

上述压缩机转子包括压缩机盘和压缩机动叶。上述压缩机机壳的内部具备多个(例如14枚)压缩机盘，上述的每个压缩机盘被拉杆紧固成无法在轴向上隔离。更详细地，上述的每个压缩机盘以中心部被上述拉杆贯通的状态互相沿轴向整齐排列。另外，邻接的每个压缩机盘配置成，通过上述拉杆使对置的面压接而使得互相不能相对的旋转。

在上述压缩机盘的外周面，以放射状结合有多个压缩机动叶。而且，在上述压缩机动叶之间，以同一级(Stage)为基准时分别配置有呈环状地设置于上述压缩机机壳内部的多个压缩机静叶。不同于上述压缩机盘，上述压缩机静叶维持固定状态以不旋转，起到对通过了压缩机动叶的压缩空气的流动进行整理并向位于下游侧的压缩机动叶引导压缩空气的作用。此时，上述压缩机机壳和压缩机静叶，为了与上述压缩机转子区分，可以以压缩机定子这一统称来定义。

上述拉杆以贯通上述多个压缩机盘、和将要后述的涡轮机盘的中心部的方式配置，一侧端部紧固在位于压缩机最前端部侧的压缩机盘内，另一侧端部被固定螺母紧固。

上述拉杆的形状可以根据燃气轮机而构成多种结构，因此并非必须限定为图1所示的形状。即，既可以如图所示使一个拉杆贯通压缩机盘和涡轮机盘的中央部的形状，也可以是多个拉杆以圆柱状配置的形状，还可以是它们的混用。

虽没有被图示，但在燃气轮机的压缩机可以设置为了在提高流体压力后使进入燃烧器入口的流体的流动角与设计流动角匹配而起到导向翼作用的消涡器(Desworler)。

参照图2，在上述燃烧器100中，将流入的压缩空气与燃料混合并燃烧，而生成高能量的高温、高压燃气，通过定压燃烧过程将燃气的温度提高到燃烧器及涡轮零件能承受的耐热极限。

构成燃气轮机的燃烧系统的燃烧器100包括：在一个燃烧器壳体101内部沿上述拉杆的圆周方向排列多个且喷射燃料的喷嘴110；形成燃烧室的火焰筒(Liner)120；及成为燃烧器和涡轮机的连接部的过渡段130。

具体地说，上述火焰筒120提供被燃料喷嘴110喷射的燃料与压缩机的压缩空气混合并燃烧的燃烧空间。这样的火焰筒，形成提供与空气混合的燃料被燃烧的燃烧空间的燃烧腔120a、和包裹上述燃烧腔120a来形成环形空间的火焰筒环形流路。此时，上述火焰筒环形流路由在内部形成上述燃烧腔120a的内筒(Inner liner)121、和配置成围绕上述内筒121的外筒(Outer liner)122形成。而且，在上述火焰筒120的前端结合喷射燃料的喷嘴110，在侧壁结合点火器。

在上述火焰筒环形流路，流动着通过形成于火焰筒120外壁的多个孔(Hole)流入的压缩空气，冷却了后述的过渡段130的压缩空气也通过其流通。像这样通过使压缩空气沿着火焰筒120的外壁部流动，从而防止火焰筒120因燃料在上述燃烧腔120a中的燃烧而产生的热而受到热损伤。

在火焰筒120的后端连接过渡段130以将通过火花塞燃烧的燃气送到涡轮机侧。与上述火焰筒120相同，上述过渡段130形成有包裹上述过渡段130内部空间的过渡段环形流路，通过沿着上述过渡段环形流路流动的压缩空气来冷却外壁部以防止由于燃气的高温而受损。

另一方面，再次参照图1，在从上述燃烧器100出来的高温高压燃气供应给上述涡轮机12。供应给涡轮机12的高温高压燃气边通过涡轮机内部边膨胀，由此对后述的涡轮机动叶施加冲击及反作用力而使旋转扭矩产生。这样取得的旋转扭矩经过上述的扭力管向压缩机传送，超出驱动压缩机所需动力的部分用于驱动发电机等。

上述涡轮机基本类似于压缩机的结构。即，在上述涡轮机也具备类似于压缩机的压缩机转子的多个涡轮机转子。因此，上述涡轮机转子同样包括涡轮机盘、和从涡轮机盘以放射状配置的多个涡轮机动叶。在上述涡轮机动叶之间，以同一级为基准时，也具备呈环状地设置在上述涡轮机机壳的多个涡轮机静叶，上述涡轮机静叶引导通过了涡轮机动叶的燃气的流动方向。此时，对于上述涡轮机机壳和涡轮机静叶，也为了与上述涡轮机转子区分，可以以涡轮机定子这样的统称来定义。

参照图3乃至图5，在邻接的第1燃烧器100a和第2燃烧器100b之间，设置火焰传播管140。上述火焰传播管140将从第1燃烧器100a的内部产生的火焰向邻接的第2燃烧器100b传送。为此，上述火焰传播管140包括***管141、连接管142及卡箍143。

上述***管141为中空的圆筒形状的部件，从上述外筒122的外侧以贯通的方式***上述外筒122及上述内筒121的外壁。并且，上述***管141其一端连接于上述内筒121的外壁，另一端的外周面则形成有向上述***管141的半径方向外侧突出的***凸缘141a。

上述连接管142为中空的圆筒形状的部件，并且配置成一端与上述***管141的另一侧端部接触且另一端朝向邻接的其它燃烧器100侧。此时，上述连接管142在一端的圆周面形成向上述连接管142的半径方向外侧突出并与上述***凸缘141a结合的连接凸缘142a。并且，上述连接管142的另一端与设置在邻接的另一燃烧器100的连接管142的另一端结合。像这样，通过使上述连接管142与邻接的另一连接管142连接，从而在邻接的燃烧器100和燃烧器100之间，按***管141、连接管142、连接管142以及***管141的顺序连接火焰传播管140。

如此，上述***管141贯通上述外筒122及上述内筒121且与上述内筒121的燃烧腔120a连通，并且在邻接的上述***管141和***管141之间设置上述一对连接管142，从而即便是如本发明这样在由内筒121和外筒122构成的双重壁结构的火焰筒120的内部产生的火焰，也可以向邻接的另一燃烧器100的火焰筒120传送。

参照图4，上述卡箍143为环状的部件，设置在上述***管141和上述连接管142的接触部位，使上述***管141和上述连接管142互相固定。为此，上述卡箍143在内周面沿着其圆周方向形成圆周槽143a。

上述卡箍143以在上述***凸缘141a和上述连接凸缘142a互相接触的状态下使上述***凸缘141a和上述连接凸缘142a***上述圆周槽143a的方式包裹上述***凸缘141a和上述连接凸缘142a。并且，上述卡箍143以使其直径减少的方式被缩小而拧紧上述***凸缘141a和上述连接凸缘142a。由此，上述卡箍143将上述***管141和上述连接管142互相牢固地固定。

如上所见，依照本发明所涉及的火焰传播管140、燃烧器100及包括其的燃气轮机10，具备连接由内筒121和外筒122构成的火焰筒120的***管141、和连接邻接的***管141和***管141彼此的一对连接管142，从而能够在具备双重壁结构火焰筒120的第1燃烧器100a和第2燃烧器100b之间传播火焰。

同样，依照本发明所涉及的火焰传播管140、燃烧器100及包括其的燃气轮机10，通过由卡箍143紧固***凸缘141a和连接凸缘142a的方法来使***管141和连接管142互相固定，从而可以使***管141和连接管142更加牢固地互相固定。

另一方面，以往的火焰传播管是在火焰筒120设置另外的固定部件(未图示)后以在火焰筒120连接连接管142的方式设置在火焰筒120上的。此时，依照以往的燃气轮机，存在如下问题，即，由于固定连接管142的固定部件的重量相当大，所以装置整体的重量发生不必要的增长，而且为了固定部件的设置还需要进行不必要的额外工序。

但如果是根据本发明的火焰传播管、燃烧器及包括此些的燃气轮机，则由于设计为将***管***到火焰筒并通过卡箍互相固定***管和连接管的结构，所以即使不具备如以往那样设置在火焰筒120的另外的固定部件，也可以在第1燃烧器100a和第2燃烧器100b之间具备火焰传播管140。因此，依照本发明所涉及的火焰传播管140、燃烧器100及包括其的燃气轮机10，相比于通过设置在火焰筒120的另外的固定部件来将连接管142固定于火焰筒120的以往方式，可以减少燃烧器100整体的重量，且可以更容易地在火焰筒120设置火焰传播管140。

以下，对根据本发明第2实施例的火焰传播管140、燃烧器100及包括其的燃气轮机10进行说明。此时，只对与本发明的第1实施例有差异的部分进行重点说明。

参照图6，上述内筒121在其外周面形成向上述内筒121的半径方向外侧突出的环形内突出片121a。并且，上述***管141在上述内筒121侧端部的外周面，形成安装上述内突出片121a的环形***槽141b。

这种情况下，上述内筒121和上述***管141通过安装在上述***槽141b的上述内突出片121a而互相牢固地贴紧。因此依照本发明第2实施例所涉及的火焰传播管140、燃烧器100及包括其的燃气轮机10，可以防止从上述燃烧腔120a向上述***管141流入的火焰，往上述内筒121和上述***管141之间的孔隙泄露。

以下，对根据本发明第3实施例的火焰传播管140、燃烧器100及包括其的燃气轮机10进行说明。此时，只对与本发明的第2实施例有差异的部分进行重点说明。

参照图7，上述外筒122形成有从其外周面向上述外筒122的半径方向外侧突出的外凸缘122a。并且，上述外凸缘122a形成为，上述***凸缘141a侧端部向上述***管141的半径方向外侧弯折。

上述***凸缘141a的任一侧的面与上述外凸缘122a的端部接触，另一侧的面与上述连接凸缘142a接触。在这种状态下，上述外凸缘122a的上述***凸缘141a侧端部、上述***凸缘141a及上述连接凸缘142a，被***上述卡箍143的圆周槽143a。

此时，上述外凸缘122a、***凸缘141a及上述连接凸缘142a被***上述圆周槽143a的状态下，拧紧上述卡箍143，从而不仅能够使上述***管141和上述连接管142互相牢固地固定，而且还能够使上述***管141和上述连接管142牢固地固定在上述外筒122。

据此，依照本发明第3实施例所涉及的火焰传播管140、燃烧器100及包括其的燃气轮机10，不仅使上述火焰传播管牢固地固定在上述火焰筒120，而且可以防止上述内筒121和上述外筒122之间流动的压缩空气往上述外筒122和上述***管141之间的孔隙泄漏。