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KR100247097B1 - 가스터어빈용 이중방식 연소기 - Google Patents

가스터어빈용 이중방식 연소기 Download PDF

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Publication number
KR100247097B1
KR100247097B1 KR1019930002737A KR930002737A KR100247097B1 KR 100247097 B1 KR100247097 B1 KR 100247097B1 KR 1019930002737 A KR1019930002737 A KR 1019930002737A KR 930002737 A KR930002737 A KR 930002737A KR 100247097 B1 KR100247097 B1 KR 100247097B1
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KR
South Korea
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fuel
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combustor
premixed
gas
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KR1019930002737A
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리차드보르코위츠
데이비드포스
대니엘엠.포파
워렌제이.미크
제프리에이.러브트
Original Assignee
제이 엘. 차스킨, 버나드 스나이더, 아더엠. 킹
제너럴 일렉트릭 캄파니
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Abstract

가스 터어빈(10)에 사용되는 다수의 연소기(14)는 예비혼합관(46)의 하류에 위치한 단일 연소 영역(70)으로 유입하기 전에 예비혼합 연료와 연소 공기를 혼합시키기 위해 개작된 예비혼합관(46)내에 위치한 다수의 예비혼합 연료 분배관(66)과 연통하는 예비혼합관 통로(60)과 확산 통로(74)를 각각 구비하고, 연소기의 종축둘레에 배열된 다수의 연료 노즐(32)와 단일 연소 영역(70)을 각각 포함한다.

Description

가스 터어빈용 이중방식 연소기
제1도는 본 발명에 따른 가스 터어빈용 연소기의 부분 단면도.
제2도는 본 발명에 따른 연료분사 노즐의 단면도.
제3도는 제2도에 도시한 노즐의 방출 단부 또는 전방단부의 확대 상세도.
제4도는 제1도 내지 제3도에 도시한 노즐의 전방단부를 도시하는 도면.
제5도는 명확하게 도시하기 위해 노즐을 생략한 제1도의 연소기에 결합된 연소 라이너 캡 조립체의 전방 단부를 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 가스터어빈 14 : 연소기
32 : 연료 노즐 32 : 연료 노즐 조립체
42 : 연소 라이너 캡 조립체 46 : 예비혼합관
47 : 전방판 49 : 후방판
50 : 선회기 60 : 예비혼합 통로
66 : 연료 분사기 70 : 단일 연소 영역
74 : 확산 통로
본 발명은 가스 및 액체 연료 터어빈에 관한 것으로, 특히 발전소 내에 사용되는 공업용 가스 터어빈 연소기에 관한 것이다.
일반적으로, 가스 터어빈은 압축기와, 하나 이상의 연소기와, 연료분사 시스템 및 터어빈을 구비한다. 통상적으로, 압축기는 유입 공기를 압축하고, 압축된 유입 공기는 전향 또는 역류하여 연소기에 이르러서, 연소기에서 연소기의 냉각에 이용되고, 또한 연소용 공기로서 이용된다. 복식 연소기 터어빈에서 상기 연소기는 가스 터어빈 둘레에 배치되고, 천이 도관(transition duct)은 연소 공정의 고온 생성물을 터어빈으로 이송시키기 위해 각각의 연소기의 유출 단부를 터어빈의 유입 단부에 연결시킨다.
가스 터어빈의 배기 가스에 함유된 질소 산화물(NOx)의 양을 감소시키기 위해, Wilkes와 Hilt는 본 발명의 양수인에게 양도된 미국 특허 제 4,292,801호(1981. 10. 6. 일자 발행)에 기재된 이단계의 이중 방식 연소기를 안출했다. 상기 특허에서 배기 가스 내의 질소 산화물(NOx)의 양은 종래의 일단계 단일 연료 노즐 연소기와 비교하면 상당량 감소되는 것이 개시되어 있다. 이것은 정상 작동 부하 상태에서 상류판 또는 1차 연소실이 예비 혼합실로 작용하는 것과 함께 하류판 또는 2차 연소실 내에서 실제적인 연소가 발생하도록 두개의 연소실을 연소기에 설치함으로써 달성된다. 이러한 정상 작동 상태에서, 1차 연소실에서는 화염이 존재하지 않으며, 그 결과 질소 산화물(NOx)의 생성이 감소되고, 2차 또는 중심 노즐은 2차 연소기에서의 연소를 더한 화염원을 제공한다. 특허 허여된 상기 발명의 특정 구성은 각각의 연소기 내에 환상으로 배열되어 1차 연소실안으로 연료를 방출하는 다수의 1차 노즐과, 2차 연소실로 연료를 방출하는 중심의 2차 노즐 하나를 포함한다. 이러한 노즐은 모두 확산 노즐로써 지칭되는 것으로, 그 각각의 노즐은 축방향 연료 이송 파이프를 구비하며, 그 축방향 연료 이송 파이프의 방출 단부 둘레에는 공기 선회기가 배치되어 있고, 그 공기 선회기는 공기를 연료 노즐 방출 오리피스로 향하게 한다.
미합중국 특허 제 4,982,570호에는 확산과 예비 혼합을 조합한 노즐을, 중심에 배치된 2차 노즐로서 이용한 이단계의 이중방식 연소기가 개시되어 있다. 작동중에, 비교적 소량의 연료가 확산 파일럿(diffusion pilot)을 유지하기 위하여 사용되는 반면에, 노즐의 예비혼합부는 1차 연소실 내로 향하는 1차 노즐로부터의 주공급연료를 점화시키기 위한 추가 연료를 제공한다.
연속적인 개발로, 2차 연소실에 있는 확산 및 예비혼합 노즐 오리피스의 하류측(2차 화염 영역에서의 경계부)에 종래 배치되어 있는 2차 노즐 공기 선회기는 연소기에서 화염과의 어떤 직접적인 접촉을 회피하기 위해 예비혼합 노즐 오리피스의 상류 위치에 재배치되었다. 이러한 개발은 전술한 바의 공동 계류 미국 특허 출원 제 07/618,246호에 개시되어 있다.
건조한 저함량의 질소 산화물(NOx)을 발생시키는 연소기의 최대 중요한 속성은 연소전에 연료와 공기의 예비혼합에 달려있다. 양호한 예비 혼합성 이외에도, 연소기는 가스 터어빈 사이클 상태의 폭넓은 범위에 걸쳐 안정적으로 작동할 수 있어야 한다. 본 발명에 의해 다루어질 이러한 문제들은 연소전의 예비 혼합 정도와, 그 예비 혼합된 작동 범위에 대한 안정성의 유지에 관련된다.
본 발명은 공업용 가스 터어빈으로 개발되어, 건조하고 저함량의 질소 산화물(NOx)을 발생시키는 새로운 연소기에 관한 것이다. 상기 연소기는 낮은 터어빈부하에서는 확산 방식으로, 높은 터어빈 부하에서는 예비혼합 방식으로 작동하는 일단계(단일 연소실 또는 연소 영역) 이중 방식(확산과 예비혼합) 연소기이다. 일반적으로, 각각의 연소기는 미국 특허 출원 제 07/618,246호에 기재된 것과 같은 확산/예비혼합 2차 노즐과 유사한 다수의 복식 연료 노즐을 구비한다. 즉, 각각의 노즐은 그 노즐을 둘러싸고 있는 대응 예비 혼합부 또는 예비 혼합관을 구비하고 있어서, 예비 혼합 방식에서 연료는 공기와 예비 혼합된 이후에 단일 연소실 내에서 연소한다. 이러한 방법으로 다수의 대응 예비혼합부 또는 예비 혼합관은 연소전에 연료와 공기를 완전하게 예비 혼합시킴으로써, 질소 산화물(NOx)의 배출량을 감소시킨다.
다시 상술하면, 본 발명에 따른 각각의 연소기는 종축을 갖는 일반적인 원통형 케이싱을 구비하는데, 그 연소기 케이싱은 서로가 고정된 전후방 영역을 갖고, 전체로서 터어빈 케이싱에 고정되어 있다. 각각의 연소기는 또한 내부 흐름 슬리브 및 이 흐름 슬리브내에 동심적으로 배열된 연소 라이너를 구비한다. 두개의 흐름 슬리브와 연소 라이너는 이들의 전방 또는 하류 단부에 있는 이중벽 천이 도관과, 이들의 후방 단부에 있는(연소기의 후방 또는 상류부내에 위치한)슬리브 캡 조립체와의 사이로 연장한다. 천이 도관의 외부벽과 흐름 슬리브의 최소한 일부는 이들의 대응 표면위에 복수의 공기 공급 구멍을 제공하여, 압축기의 공기가 연소 라이너와 흐름 슬리브 사이의 방사상 공간으로 유입되고, 역류하여 연소기의 후방 즉, 상류부에 도달하며, 상류부에서 공기 흐름 방향은 다시 반대가 되어 연소기의 후방에 유입되고 연소 영역을 향한다.
본 발명에 따라서, 복수(실시예에서 다섯개)의 확산과 예비혼합 연료 노즐은 연소기 케이싱의 종축에 대하여 원형으로 배열되고, 이러한 노즐은 연소기의 후방 단부를 차단하는 연소기 단부 커버 조립체에 장착된다. 연소기의 내부에 있는 연료 노즐은 연소 라이너 캡 조립체, 특히, 대응 예비혼합관 내에서 연장한다. 노즐의 전방 또는 방출 단부는 예비 혼합관 내에서 종결하는데, 예비 혼합관의 하류 개구부에 비교적 근접해 있다. 공기 선회기는 각각의 노즐과 그 각각의 노즐과 관련된 예비 혼합관과의 사이에 있는 예비 혼합관의 후방, 즉 상류 단부의 반경 방향으로 배치되어 있고, 이하 상술하는 바와같이 연료와 예비 혼합된다.
예비 혼합관의 전방단부는 연소 라이너 캡 조립체의 전방판내에 지지되고, 전방판은 연료 노즐과 정합되어 있는 복수의 비교적 큰 구멍을 구비할 뿐 아니라, 다수의 냉각 구멍이 형성된 나머지 표면의 전면을 실질적으로 구비하는데, 상기 냉각 구멍은 전방판의 하류에 인접하게 예비혼합관의 전방 가장자리에 위치한 일단의 차폐판에 냉각공기를 공급하는 역할을 한다. 연소 라이너 캡 조립체는 공동 계류중인 미국 특허 출원(대리인 서류 번호 839-133)에 상세히 기재된다.
본 발명에 따른 각각의 연료 노즐에는 예비혼합 가스 연료, 확산 가스 연료, 연소공기, (임의의)물, 및 액체 연료를 연소 영역으로 유입시키기 위한 다수의 동심 통로가 마련된다. 상기 노즐 구조는 원래 본 발명의 일부를 형성하지 않는다. 상기 가스 연료, 액체 연료, 연소 공기 및 물은 이 분야에서 잘알려진 적합한 공급관, 매니폴드 및 관련 제어 수단에 의해 연소기에 공급된다. 다양한 동심 노즐 통로를 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 및 제 5 통로로 부르고, 상기 통로들은 반경 방향 최내 통로, 즉 중심 또는 코어 통로로 반경 방향 최외 통로에 대응한다.
예비혼합 가스 연료는 제 1 노즐 통로에 의해 유입되고, 상기 제1 노즐 통로는 노즐의 원주상에 대하여 배열된 다수(실시예에서는 7개)의 반경 방향으로 연장한 연료 분배관과 연통하고, 상기 연료 분배관은 노즐의 전후방 단부의 중간이며 예비 혼합관의 후방단부의 근방에 배치되어 있다.
제 2 노즐 통로는 확산 연료를 연소 영역에 공급하여, 노즐의 전방 즉 노즐의 방출 단부에서 배출시키지만, 그 연료는 관련 예비 혼합관 내에 있다.
제 3 노즐 통로는 연소공기를 연소 영역으로 공급하고, 제 2 통로에서의 확산 연소 공기와 혼합되는 노즐 하류 단부에서 상기 연소 공기를 방출한다. 임의의 제 4 노즐 통로는 질소 산화물(NOx)의 감소에 효과적이도록 물을 연소 영역으로 공급하기 위해 제공되며, 제 5의 중심 또는 코어 통로는 액체 연료를 가스 연료 대용으로 연소 영역에 공급한다. 즉, 액체 연료는 가스 연료공급이 저지될 경우 공급된다.
본 발명에 따른 연소기는 일단계(단일의 연소실 또는 연소 영역)로 작동하는 이중 방식(확산과 예비혼합)연소기이다. 상술하면, 낮은 터어빈 부하에서의 확산 가스 연료는 확산 가스 통로(제 2 통로)를 통하여 공급되며, 노즐 선단의 오리피스를 통해 방출되어 그 방출된 곳에서 연소 공기와 혼합되는데, 상기 연소 공기는 제3 통로를 통하여 공급되고, 확산 연료 오리피스에 반경 방향으로 인접한 환형 오리피스를 통해 방출된다. 상기 혼합 가스는 라이너 내의 연소실 또는 연소 영역에서, 종래 배치된 점화 플러그 및 크로스화이어(crossfire)관에 의해서 점화된다. 확산방식의 경우, 예비 혼합 통로로의 연료 공급은 차단되는 것을 이해할 것이다.
보다 높은(통상적) 터어빈 부하에서, 연료는 예비혼합 통로(제 1 통로)에 공급되어, 방사상으로 연장하는 연료 분배관에 의해 예비혼합관으로 주입되고, 예비 혼합관 내에서 연료는 선회기와 예비혼합관에 의해 연소기로 역류하는 압축공기와 완전하게 혼합된다. 이러한 혼합 가스는 연소 영역에 있는 화염에 의해 점화되고, 일단 예비혼합 방식의 연소가 시작되면 확산 통로로의 연료 공급은 차단된다.
따라서, 본 발명의 비교적 광범위한 양태로는 낮은 질소 산화물(NOx)의 가스터어빈에 있어서, 연소기의 종축선의 둘레에 각기 배치되어 있는 복수의 연료 노즐과, 단일의 연소 영역을 구비하고 있는 복수의 연소기가 설치되며, 각 연료 노즐은 예비혼합 통로와 확산통로를 구비하며, 상기 예비 혼합 통로는 대응 예비 혼합관 내에 배치된 다수의 예비 혼합 연료 분배관과 연통하고, 예비 혼합관은 예비 혼합 연료와 연소 공기를 혼합한 이후에, 그 혼합 가스를 예비 혼합관의 하류측에 배치되어 있는 단일의 연소 영역 내로 유입시키는 것으로 구성되어 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 이중방식(확산과 예비혼합) 단일 연소기의 예비 혼합 방식에 있어서, 연소기의 연소 영역 상류측에 설치되어 있는 다수의 대응 예비 혼합 영역 또는 예비 혼합관을 이용해서, 연소 전에 연료와 공기를 완전히 예비 혼합시키는 것에 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 선회 및 절벽 형상(bluff body) 화염의 안정화를 통해 이중방식 연소기의 작동을 안정화시키는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적과 장점은 이하 상세히 후술함으로써 보다 명백해 질 것이다.
제 1도는 압축기(12)(부분적으로 도시함)와, 다수의 연소기(14)(하나만 도시함), 및 단일의 블레이드(16)로 도시된 터이빈을 구비한 가스 터어빈(10)을 보여준다. 자세히 도시하지는 않았지만, 터어빈은 공동축을 따라 압축기(12)에 구동하도록 연결되며, 압축기(12)는 연소공정에 공기를 제공하고 연소기를 냉각시키는 흡입공기를 압축하여 연소기(14)에 역류하게 한다.
전술한 바와같이, 가스 터어빈은 가스 터어빈의 주변둘레에 위치한 다수의 연소기(14)를 구비한다. 이중 벽의 천이 도관(18)은 연소의 고온 생성물을 터어빈에 이송하기 위하여 터어빈의 유입구와 각각의 연소기의 배출구를 연결시킨다.
점화는 통상의 방법으로 크로스화이어관(22)(하나만 도시함)에 연결된 점화플러그(20)에 의해 다양한 연소기(14)에서 달성된다.
각각의 연소기(14)는 볼트(28)에 의해 전방 개방 단부에서 터어빈 케이싱(20)에 고정된 원통형 연소 케이싱(24)를 구비한다. 연소 케이싱의 후방 단부는 연소기에 가스, 액체 연료 및 공기(필요하면 물등)를 공급하기 위해 종래의 공급관, 매니폴드 및 연결된 밸브등을 구비한 단부 커버 조립체(30)에 의해 차단된다. 상기 단부 커버 조립체(30)은 연소기의 종축에 대하여 원형으로 배열된(제 5 도 참조) 다수의(예컨대, 다섯개) 연료 노즐 조립체(32)(편의상 하나만 도시함)를 수용한다.
연소기 케이싱(24)내에서 동심적으로 장착된 실질적으로 원통형인 흐름 슬리브(34)는 이것의 전방 단부에서 이중벽의 천이 도관(18)의 외벽에 연결된다. 상기 흐름 슬리브(34)는 그 후방 단부가 연소기 케이싱(24)의 전방 영역과 후방 영역이 접합되어 있는 버트 조인트(butt joint)(37)에서 반경 방향 플랜지(35)에 의해 연소기 케이싱(24)에 연결되어 있다.
흐름 슬리브(34)내에서의 동심적으로 배열된 연소 라이너(38)은 그 후방 단부가 천이 도관(18)의 내부벽(40)에 연결된다. 상기 연소 라이너(38)의 후방 단부는 장착 플랜지 조립체(41)과 연결되고 다수의 스트럿(39)에 의해 연소기 케이싱내에 지지된 연소기 라이너 캡 조립체(42)에 의해 지지된다(제 5도 참조). 천이 도관(18)의 외벽(36) 및 터어빈 케이싱에 볼트(28)로 고정되어 있는 연소 케이싱(24)의 위치의 전방으로 연장하는 흐름 슬리브(34)의 일부는, 공기가 구멍(44)을 통하여 압축기(12)에서 흐름 슬리브(34)와 연소기의 상류 또는 후방 단부로 향하는(제 1도에 도시한 흐름 화살표로 나타낸 방향의) 라이너(36)와의 사이에 환형공간으로 흐르게 하기 위하여 외벽(36) 및 슬리브(34) 각각의 주변 표면위에 구멍(44)의 배열로 형성되는 것이 이해된다.
연소 라이너 캡 조립체(42)는 다수의 예비혼합관(46)을 지지하고, 상기 예비 혼합관(46)은 각각의 연료 노즐 조립체(32)에 하나씩 설치되어 있다. 특히, 각각의 예비혼합관(46)은 전후방판(47, 49)에 의해 전후방단부에서의 연소 라이너 캡 조립체(42)내에 지지되며, 각각의 전후방판(47, 49)에는 개방단의 예비혼합관(46)과 정합되어 있는 개구부가 마련되어 있다. 이러한 배열은 전방판(47)에 도시한 개구부(43)과 함께 제 5 도에 도시되어 있다. 상기 전방판(47)(냉각 틈새의 배열로 제공된 충돌판)은 차폐판(45)에 의해 연소기 화염의 열복사에서 차폐될 수 있다.
후방 판(49)에는 노즐 조립체(32)의 방사상 최외관에 둘러싸이는 공기 선회기(50)을 각각지지하는 다수의 후방으로 연장하는 부동칼라(48)(후방판에 있는 개구부와 정합되어 배열된 각각의 예비혼합관에 대한)을 장착한다. 이러한 배열에서 라이너(38)과 흐름 슬리브(32)사이의 환상 공간으로 흐르는 공기는 예비혼합관(46)의 하류, 라이너(38)내의 연소 영역으로 유입하기 전에 선회기(50)과 예비혼합관(46)을 통과하여 흐르고 연소기의 후방단부(단부 컵 조립체(30)과 슬리브 캡 조립체(44)사이)로의 역방향 힘을 받는다. 전술한것 처럼, 연소 라이너 캡 조립체의 상세 구조는 동시계속 출원 S.N(대리인 서류 839-133)에 기재되어 있고, 라이너 캡 조립체는 연소 케이싱내에 지지되고, 예비혼합관(46)은 라이너 캡 조립체에서 지지된다.
제 2도와 제 3도를 보면, 각각의 연료 노즐 조립체(32)는 액체연료, 분무공기, 확산연료 및 예비혼합 연료를 수용하기 위한 입구와, 이하 후술한 연료 노즐 조립체의 전방 이송부(54)내에 있는 각각의 통로에 전술한 각각의 연료를 공급시키기 위하여 적합한 연료통로가 있는 후방 공급부(52)를 포함한다.
연료노즐 조립체의 전방 이송부(54)는 일련의 동심관으로 이루어진다. 두개의 반경 방향으로 최외측의 동심관(56, 58)은 도관(64)에 의해 통로(60)에 연결된 입구(62)에서 유출된 예비혼합 가스연료를 수용하는 예비혼합 가스통로(60)을 제공한다. 상기 예비혼합 가스통로(60)은 예비혼합관(46)내에 위치한 예비혼합 영역(69)로 가스연료를 방출시키기 위한 다수의 연료분사구 또는 구멍(68)이 각각 마련되는 다수의(실시예에서는 7개) 반경 방향의 연료분사기(66)와 또한 연통한다. 분사된 연료는 압축기(12)에서 역류하는 공기와 혼합되고, 반경 방향의 분사기(66)의 상류에 있는 연료 노즐 조립체를 둘러싸는 환상의 선회기(50)에 의해 선회된다.
예비혼합통로(60)은 예비혼합연료가 방사상 연료분사기(66)을 경유하여 유출될 수 있도록 연료 노즐 조립체의 전방 또는 방출 단부에서 0-링(72)에 의해 밀봉된다.
다음에 인접한 통로(74)는 동심관(58, 76) 사이에 형성되고, 확산가스를 연료노즐 조립체(32)의 최전방 단부에서 오리피스(78)을 경유하여 연소기의 연소 영역(70)에 공급한다. 노즐의 최전방 또는 방출단부는 예비혼합관(36)내에 위치되나, 전방 단부에 비교적 근접한다. 상기 확산 가스 통로(74)는 도관(82)를 경유하여 입구(80)에서 유출한 확산 가스를 수용한다.
제 3통로(84)는 동심관(76, 86) 사이에 형성되고, 공기를 오리피스(88)을 경유하여 연소영역(70)에 공급하며, 그후 오리피스(78)에서 유출한 확산가스와 혼합한다. 상기 분무화 공기는 도관(92)를 경유하고 입구(90)에 유출하여 통로(84)에 공급된다.
연료노즐조립체(32)는 또한 이 분야에서 잘알려진 질소산화물(NOx)를 감소시키는 효과가 있도록 물을 연소영역에(임의적으로)공급하기 위한 추가 통로(94)를 마련한다. 상기 물 통로(94)는 관(86)과 인접한 동심관(96) 사이에 형성되며, 물은 오리피스(98)을 경유하여 노즐에서 분무화 공기 오리피스(88)의 반경 방향의 내측으로 방출된다.
연료 분사기 노즐을 형성하는 일련의 동심관의 최내측에 있는 관(96)은 입구(102)에 의해 통로로 유입하는 액체 연료용 중심통로(100)을 형성한다. 상기 액체 연료는 노즐의 중심에 있는 방출오리피스(104)에 의해 노즐로 유출된다. 액체 연료를 공급하는 성능은 비상시에 대용하는 것에 있으며, 통로(100)는 터어빈이 통상의 가스 연료 방식에서 정상적으로 차단된다.
상술한 연소기는 일단계 방법의 이중 방식으로 작동하도록 제작되었다. 즉, 낮은 터어빈 부하와 각각의 노즐과 대응 예비혼합관 조립체에서 확산 가스연료는 입구(80), 도관(82) 및 통로(74)를 통하여 연소영역(70)으로 공급되어, 오리피스(78)을 경유하여 방출되고, 오리피스(88)을 경유하여 통로(84)에서 방출된 분무 공기와 혼합된다. 이러한 혼합 가스는 점화플러그(20)에 의해 점화되고, 라이너(38)내의 영역(70)에서 연소된다.
높은 부하 및 각각의 노즐과 대응 예비혼합관 조립체에서 예비혼합 연료는 입구(62)와 도관(64)를 경유하여 통로(60)에 공급되어, 반경 방향의 분사기(66)에 있는 오리피스(68)을 통하여 방출된다. 확산 연료는 선회기(50)에 의해 예비혼합관(46)으로 유입되는 공기와 혼합하며, 상기 혼합물은 확산방식의 작동으로 미리 존재한 화염에 의해 라이너(38)의 연소영역(70)에서 점화한다. 예비혼합 작동동안 확산통로(74)의 연료는 차단된다.
연소 라이너 냉각은 축방향으로 이격된 슬롯 냉각링, 수동적인 후방냉각, 충돌냉각 또는 이들의 조합으로 달성된다. 연소 및 냉각 공기는 냉각 구멍을 통하여 전방의 충돌판에 공기가 직접 접하고, 예비혼합관을 통하여 흐르는 압축 공기를 보충시키는 상기 조립체의 외부 슬리브에 형성된 냉각 구멍에 의해 연소라이너 캡 조립체(외부의 예비혼합관)에 직접 공급된다. 예비혼합관으로 유출하여 연소 라이너로의 급작한 팽창을 하는 선회 흐름장은 연소기내의 안정한 연소 영역을 형성하는데 도움을 준다.
선택적인 배열에 있어서, 방사상의 예비혼합 가스분사기로 공급된 소량의 연료는 확산 화염 점화원(sub-pilot)을 제공하기 위해 노즐의 하류단부로 돌릴 수 있다. 상기 확산 서브 파일럿의 주 목적은 예비 혼합 방식의 작동 중에 향상된 안정성을 제공하는 것이다.
상술한 것으로 부터 연소전에 연료와 공기의 완전한 예비혼합은 물론 작동안정성 또한 본 발명에 의해 달성되며, 이상과 같이 특정 실시예에 대해서만 기술하였으나 첨부한 청구범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 변경 및 수정을 가할 수 있다.

Claims (8)

  1. 종축 둘레로 배열된 복수의 연료 노즐과 단일 연소 영역을 각기 구비하는 복수의 연소기를 포함하며, 상기 각각의 연료 노즐은 확산 통로와 예비 혼합 통로를 구비하며, 상기 예비 혼합 통로는 대응 예비 혼합관 내에 배치된 복수의 예비 혼합 연료 분배관과 연통하며, 상기 예비 혼합관은 예비 혼합 연료와 연소용 공기를 혼합한 후에, 상기 예비 혼합관의 하류측에 배치된 상기 단일 연소 영역 안으로 유입시키는 가스 터어빈에 있어서, 상기 예비 혼합 연료 분배관은 상기 예비 혼합 가스 통로로부터 반경 방향으로 멀어지는 방향으로 연장하며, 상기 확산 가스 통로는 상기 예비 혼합관내의 범위에서 상기 예비 혼합 연료 분배관의 하류측으로 상기 연료 노즐의 최전방 방출 단부에서 종결하여, 상기 복수의 반경 방향으로 연장하는 예비 혼합 연료 분배관은 상기 최전방 단부의 상류측에 위치되는 것을 특징으로 하는 가스 터어빈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연료 노즐은 공기 통로를 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 터어빈.
  3. 제1항에 있어서, 공기 선회기는 상기 반경 방향으로 연장하는 예비혼합 연료 분배관의 상류에 있는 상기 예비혼합관과 상기 연료 노즐과의 사이에 반경 방향으로 연장하는 것을 특징으로 하는 가스 터어빈.
  4. 제1항에 있어서, 상기 연료 노즐은 상기 연소 영역으로 물을 방출시키기 위한 물 통로를 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 터어빈.
  5. 제1항에 있어서, 상기 다수의 노즐은 연소기의 상기 종축 둘레에 원형배열로 배열된 다섯개의 노즐로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스 터어빈.
  6. 제1항에 있어서, 각각의 연소기는 연소기 케이싱과, 흐름 슬리브, 및 서로에 대하여 동심적으로 장착된 라이너를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터어빈.
  7. 제6항에 있어서, 상기 예비 혼합관은 흐름 슬리브의 상류 단부에 고정된 캡 조립체내에 장착된 것을 특징으로 하는 가스 터어빈.
  8. 개방 전방단부와, 후방단부에 고정된 단부 커버 조립체를 갖는 연소기 케이싱과; 상기 케이싱내에 장착된 흐름 슬리브와; 상기 케이싱에 고정되고, 상기 단부 커버 조립체에 축방향으로 이격되도록 위치된 슬리브 캡 조립체와; 전방단부와, 상기 슬리브 캡 조립체에 고정된 후방단부를 갖는 연소 라이너와; 확산 가스 연료 통로와 예비혼합 가스 연료 통로를 각각 구비하고, 상기 단부 커버 조립체에서 상기 슬리브 캡 조립체를 관통하여 연장하는 다수의 연료 노즐 조립체와; 다수의 예비혼합 가스 분배관을 구비한 상기 연료 노즐 조립체의 대응 전방부를 각각 둘러싸고, 상기 슬리브 캡 조립체에 고정된 다수의 예비혼합관 및; 공기가 상류에 있는 상기 예비혼합관을 통하여 하류방향으로 흐르고, 상기 예비혼합 가스 분배관을 지나서 상기 예비혼합관의 상기 라이너 하류에 있는 연소영역으로 흐를 수 있게 하는 흐름 통로 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터어빈용 연소기.
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