KR100254274B1 - 가스터빈의 연소기 - Google Patents

Abstract

가스터빈의 연소기에 관하여 개시한다. 이 연소기는, 연소부의 적어도 일부를 둘러싸는 실린더 형상의 제1 라이너와, 제1 라이너를 둘러싸도록 동심원상으로 배치된 실린더 형상의 제2 라이너와, 제1 라이너와 제2 라이너 사이에 형성되고 그 출구가 연소부로 연통되고 그 입구가 가스터빈의 압축기에 연통되는 환형의 통로와, 환형의 통로에 가스 연료를 주입하는 제1 연료 공급 수단과, 환형의 통로에 액체 연료를 주입하는 제2 연료 공급 수단을 구비하고, 상기 제2 연료 공급 수단은, 환형의 통로에 액체 연료를 스프레이 상태로 분사시키는 분사 수단과, 환형의 통로상에 흐르는 기체 혼합물의 유속을 증가시키고 와류를 형성하는 무화수단을 구비한다. 이와 같은 가스터빈의 연소기는 예혼합실에서 액체 연료의 균일한 분무 특성을 구현할 수 있으므로, 질소 산화물의 생성량을 줄일 수 있다는 이점이 있다.

Description

가스터빈의 연소기

본 발명은 가스터빈의 연소기에 관한 것으로서, 더 상세하게는 액체 연료와 기체 연료를 모두 연로로 사용할 수 있는 가스터빈의 이중 연료 연소기에 관한 것이다.

가스터빈에서 연료는 1 또는 2 이상의 연소기에서 압축 공기와 혼합된 상태로 연소되는데, 상기 압축공기는 압축기에서 생성된다. 통상적으로 이러한 연소기에는 연료와 공기의 혼합물이 확산 형태의 연소 과정으로 연소되는 제1 연소실을 구비한다. 연료는 동심원상으로 설치되는 연료 노즐에 의하여 상기 제1 연소부에 공급된다. 액체 연료를 사용하는 경우에는, 연료가 제1 연소부로 공급되기 전에 연료가 무화되도록, 상기 연료 노즐이 연소용 공기에 연료를 스프레이한다. 그리고 전체적인 연료/공기 농도 비율을 낮도록 하기 위하여, 추가적인 공기가 제1 연소부의 하류에 위치한 연소실에 공급된다. 그러나 상기 제1 연소부에서 국부적으로 고농도의 연료/공기 혼합기체가 존재하므로, 전체적인 저농도의 연료/공기 비율에도 불구하고 연료/공기 혼합물은 연소 시작 단계에서 쉽게 발화되고, 양호한 화염 안정성을 얻을 수 있다.

제1 연소부에서 연료/공기의 농도 비율이 커지면 연소 온도가 매우 높아지고, 이와 같이 높은 연소 온도는 연소 중에 질소 산화물의 형성을 증가시킨다. 그리고 이러한 질소 산화물은 심각한 환경 오염을 초래한다. 즉 저농도의 연료/공기 비율이 질소 산화물의 형성을 감소시킨다. 그러나 상기와 같은 저농도의 연료/공기 혼합물을 형성하기 위해서는, 연료가 압축 공기에 광범위하게 분포하여 매우 잘 혼합되어야 한다. 이를 위해서 연료/공기 혼합물을 연소실에 공급하기 전에 연소용 가스에 연료를 예혼합하는 것이 필수적이다.

기체 연료의 경우에는, 기체 연료를 제1 및 제2 환형의 통로에 공급하여 여기에서 연료와 공기를 예혼합하여, 각각 제1 연소부 및 제2 연소부에 유입되도록 한다. 이러한 제1 및 제2 환형 통로에 공급되는 기체 연료는 각각의 통로의 주위를 따라 설치된 스프레이 튜브를 통하여 분사된다.

그러나 상기의 스프레이 튜브는 액체 연료를 무화하여 연소실로 공급하는 데에 적합하지 않으므로, 상기와 같은 연소기는 단지 기체 연료의 경우에만 적용될 수 있다.

따라서 액체 연료용 스프레이 노즐이 개발되었으나, 이것이 액체 연료를 완전히 무화시키지 못하므로, 연료/공기 혼합물에 상당히 큰 연료 액적이 형성되어 국부적으로 농도가 큰 연료/공기 혼합물이 존재한다는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 액체 연료의 무화 특성이 향상되도록 액체와 연료를 예혼합하는 구조가 개선된 가스터빈의 연소기를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 통상적인 가스터빈의 개략적 구성도이다.

도 2는 도 1의 가스터빈의 연소부의 횡단면도이다.

도 3은 도 2의 연소기의 길이방향의 단면도로서, 도4의 'B-B'선에 따른 단면도이다.

도 4는 도3의 'A-A'선에 따른 단면도이다.

도 5는 도 3의 'C' 부분의 확대도이다.

도 6은 도 4의 매니폴드 및 파이프에 대한 상세 단면도이다.

<도면의주요부분에대한부호의설명>

2...압축기 4...연소기

6...터빈 18...연료 노즐

36...제1 연소부 37...제2 연소부

40...제1 라이너 42...제2 라이너

44...제3 라이너 62...제1 연료 스프레이 부재

76...제2 연료 스프레이 부재 72...액체 연료 주입 파이프

102...매니폴드 108...안내 가이드

109..공기 유통홀

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가스터빈의 연소기는, 연소부의 적어도 일부를 둘러싸는 실린더 형상의 제1 라이너와, 상기 제1 라이너를 둘러싸도록 동심원상으로 배치된 실린더 형상의 제2 라이너와, 상기 제1 라이너와 제2 라이너 사이에 형성되고 그 출구가 상기 연소부로 연통되고 그 입구가 가스터빈의 압축기에 연통되는 환형의 통로와, 상기 환형의 통로에 가스 연료를 주입하는 것으로서 상기 가스 연료를 압축공기와 혼합시켜 상기 통로의 출구를 통하여 상기 연소부로 공급하는 제1 연료 공급 수단과, 상기 환형의 통로에 액체 연료를 주입하는 것으로서 상기 액체 연료를 압축공기와 혼합시켜 상기 통로의 출구를 통하여 상기 연소부로 공급하는 제2 연료 공급 수단을 구비하고, 상기 제2 연료 공급 수단은, 상기 환형의 통로에 액체 연료를 스프레이 상태로 분사시키는 분사 수단과, 상기 환형의 통로상에 흐르는 기체 혼합물의 유속을 증가시키고 와류를 형성하여서 상기 액체 연료가 상기 압축 공기에 의하여 무화되도록 하는 무화수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 분사수단은, 상기 환형의 통로의 일측에 설치된 링형의 매니폴드와, 상기 매니폴드에 상기 액체 연료를 공급하는 1개 또는 2 이상의 파이프를 구비하고, 상기 매니폴드의 외면에는 복수개의 연료분사홀이 그 원주방향을 따라 균일하게 형성된 것이 바람직하다.

상기 파이프에 연결되는 상기 매니폴드의 하부는 상기 제2 라이너의 외면에 접촉 고정되고, 상기 연료분사홀은 상기 매니폴드의 상부 중앙에 형성된 것이 바람직하다.

상기 연소부의 적어도 일부를 둘러싸고 상기 제2 라이너에 의하여 둘러싸이는 제3 라이너가 더 구비되고, 상기 파이프는 제2 라이너와 제3 라이너 사이에 형성되는 제2 환형의 통로상에 위치된 것이 바람직하다.

상기 제2 환형의 통로가 상기 압축기에 연통되어서 냉각용 압축 공기가 상기 파이프 주위로 유입되도록 한 것이 바람직하다.

상기 무화 수단은 상기 환형의 통로의 상기 매니폴드보다 하류 부분의 횡단면적을 점진적으로 감소시켜서 형성된 쓰로트(throat)를 구비하여 된 것이 바람직하다.

상기 환형의 통로에 상기 쓰로트가 형성되도록 하기 위하여, 상기 제1 라이너 또는 제2 라이너에 고정되고, 상기 통로의 내부를 향하여 경사지게 연장되는 유로 가이드 부재가 구비된 것이 바람직하다.

상기 환형의 통로의 쓰로트를 유동하는 기체의 흐름방향에 대하여 수직 방향의 속도 성분을 가지는 압축 공기를 공급하는 제2 공기 공급 수단이 더 구비된 것이 바람직하다.

상기 제2 공기 공급 수단은, 상기 제1 라이너의 쓰로트 부위에 형성된 공기유통홀을 구비한 것이 바람직하다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명에 따른 가스터빈 연소기의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 통상적인 가스터빈의 구성도이다.

도시된 바와 같이 가스터빈(1)은 축(26)으로 연결되어서 터빈(6)에 의하여 구동되는 압축기(2)를 구비한다. 주위공기(12)는 압축기(2)로 유입되어 압축된다. 압축기(2)에서 만들어진 압축공기(8)는 연소 시스템으로 들어가는데, 이 연소 시스템은 1 또는 2 이상의 연소기(4)와, 기체 연료(16)와 액체 연료(14)를 모두 유입하는 연료 노즐(18)을 구비한다. 통상적으로 상기 기체 연료(16)는 천연 가스이고, 상기 액체 연료(14)는 디젤 오일이지만, 다른 기체 연료나 액체 연료도 사용될 수 있다. 상기 연소기(4)에서 연료가 압축공기(8)와 함께 연소되어, 고온의 압축 가스(20)를 생성한다.

상기 연소기(4)에서 만들어진 고온의 압축 가스(20)는 터빈(6)으로 유입되어 팽창하여서, 압축기(2)나 발전기와 같은 부하를 구동하기 위한 축동력을 발생시킨다. 터빈(6)에서 생성된 팽창 가스(24)는 외기로 직접 방출되거나, 열병합 발전 시설을 거친 후에 외기로 버려진다.

도2는 가스터빈의 연소부위를 도시한 것이다.

도면에서는 원주상으로 배열된 복수개의 연소기(4) 중 1개 만이 도시되어 있다. 이 연소기(4)는 셀(22;shell)에 의하여 형성되는 쳄버(7)에 위치되는데, 이 각각의 연소기(4)는 제1 부분(30)와 제2 부분(32)를 구비한다. 고온의 가스(20)는 제2 부분(32)로부터 방출되어 덕트(5)를 통하여 터빈 부위(6)로 유입된다. 상기 연소기의 제1 부분(30)은 지지 플레이트(28)에 의하여 지지된다. 상기 지지 플레이트(28)는 상기 셀(22)로부터 연장되고, 제1 부분(30)을 둘러싸는 실린더(13)에 부착된다. 상기 제2 부분(32)은 지지 플레이트(28)로부터 연장되는 아암(미도시)에 의하여 지지된다. 이와 같이 상기 제1 부분(30)과 제2 부분(32)을 별도로 지지시킴으로써, 열팽창의 차이에 의하여 발생하는 열응력을 줄일 수 있다.

상기 연소기(4)는 제1 부분과 제2부분으로 구성된 연소부를 구비한다. 도 3을 참조하면, 상기 연소부의 제1 연소부(36)는 연소기(4)의 제1 부분(30)의 내부에 위치하는데, 특히 연소기 제1 부분(30)의 실린더 형상의 내부 라이너(44; 제3 라이너)에 의하여 둘러싸인다. 상기 내부 라이너(44)는 실린더 형상의 중간 라이너(42; 제2 라이너)에 의하여 둘러싸이고, 중간 라이너(42)는 실린더 형상의 외부 라이너(40; 제1 라이너)에 의하여 둘러싸인다. 상기 3개의 라이너(40,42,44)는 축방향의 중심선(71)을 중심으로 동심원상으로 배열되어서, 상기 내부 및 중간 라이너(44)(42) 사이에 내부 환형 통로(70; 제2 환형 통로)가 형성되고, 상기 중간 및 외부 라이너(42)(40) 사이에 외부 환형 통로(68)제1 환형 통로)가 형성된다.

도3에서 보는 바와 같이, 상기 연소기의 제1 부분(30)의 내부 중심부에 이중 연료 노즐(18)이 위치된다. 상기 연료 노즐(18)은 실린더 형상의 외부 슬리브(48)와, 역시 실린더 형상으로 된 내부 슬리브(51)를 구비한다. 상기 외부 슬리브(48)는 실린더 형상의 중간 슬리브(49)와 함깨 환형의 외부 통로(56)를 형성하고, 상기 내부 슬리브(51)는 상기 중간 슬리브(49)와 함께 환형의 내부 통로(58)를 형성한다. 액체 연료 공급 튜브(60)는 상기 내부 슬리브(51)의 내부에 위치되어서, 액체 연료 스프레이 노즐(54)에 액체 연료(14')를 공급한다. 상기 스프레이 노즐(54)로부터 분사된 액체 연료(14')는 외부 슬리브(48)에 형성된 연료 방출구(52)를 통하여 제1 연소부(36)로 주입된다. 기체 연료(16')는 상기 외부 통로(56)를 통하여 유동하여서, 외부 슬리브(48)에 형성된 복수개의 기체 연료 포트(50)를 통하여 제1 연소부(36)로 방출된다. 또한 냉각용 공기(38)가 상기 내부 통로(58)를 통하여 유동한다.

제1 연소부(36)에 연료/공기 혼합물을 공급하기 위하여, 연소기의 제1 부분(30)의 전단부에 형성된 제1 예혼합 통로를 통하여 기체 연료(16")와 압축기(2)로부터 공급된 압축 가스를 예혼합한다. 도 3에서 보는 바와 같이, 상기 제1 예혼합 통로는 제1 통로(90) 및 제2 통로(92)를 구비하는데, 이에 의하여 유입 공기가 2개의 흐름(8')(8")으로 분리된다. 상기 제1 통로(90)는 반지름 방향의 상류 부분과, 축방향의 하류 부분을 구비한다. 상기 상류 부분은 반지름 방향으로 연장된 원형의 플랜지(88)와, 유로 가이드(46)의 반지름 방향으로 연장된 부분 사이에 형성된다. 상기 하류 부분은 상기 유로 가이드(46)와, 상기 연료 노즐(18)의 외부 슬리브(48) 사이에 형성되어서, 상기 제 2 통로(92)에 의하여 둘러싸인다.

상기 제2 통로(92) 역시 반지름 방향의 상류 부분과, 축 방향의 하류 부분으로 구성된다. 상기 제2 통로의 상류부분은 상기 유로 가이드(46)의 반지름 방향으로 연장된 부분과 상기 내부 라이너(44)의 반지름 방향으로 연장된 부분 사이에 형성된다. 그리고 제2 통로(92)의 하류 부분은 유로 가이드(46)의 축방향으로 연장된 부분과 내부 라이너(44)의 축방향으로 연장된 부분 사이에 형성된다.

도 3 및 도 4에서와 같이, 축방향으로 위치되고 튜브 형상을 가진 제1 연료 스프레이 부재(62)가 상기 제1 예혼합 통로의 주위에 설치되어서, 상기 제1 및 제2 통로(90)(92)의 상류 부분을 횡방향으로 관통하여 연장된다. 상기 통로(90,92)를 유동하는 공기 흐름(8')(8")에 기체 연료(16")를 유입시키기 위하여, 상기 제1 연료 스프레이 부재(62)의 길이 방향을 따라서 기체 연료 방출구(64)가 분포되어 있다. 상기 기체 연료 방출구(64)는 2열로 이루어져 있으므로, 기체 연료(16")를 각각 시계방향 및 반시계방향으로 분사할 수 있다.

도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이, 복수개의 소용돌이 날개(85,86)가 상기 통로(90,92)의 상류 부분에 설치된다. 상기 소용돌이 날개(85,86)는 각각 상기 제1 연료 스프레이 부재(62) 사이에 설치되는 것이 바람직하다. 도 4에서와 같이 상기 소용돌이 날개(85,86)는 공기 흐름(8')(8")에 반시계 방향 및 시계 방향의 회전을 부여한다. 상기 날개(85)(86)에 의하여 공기 흐름에 부여된 소용돌이에 의하여 기체 연료(16")와 공기(8')(8")의 혼합이 양호해진다. 따라서 제1 연소부(36)의 연료 혼합물에 국부적인 큰 농도의 혼합부가 발생되는 것을 방지되어서, 연소후 질소 산화물의 생성이 억제된다.

도 3에서와 같이, 상기 제2 연소부(37)는 연소기(4)의 제2 부분(32)의 라이너 내부에 형성된다. 상기 외부 환형 통로(68)는 제2 연소부(37)에 연결되어서, 제2 연소부(37)에서 사용되는 액체 및 기체 연료의 예혼합 통로를 형성한다. 압축기(2)로부터 나오는 압축 공기의 일부(8"')가 상기 외부 환형 통로(68)의 내부를 유동한다.

반지름 방향으로 설치된 복수개의 제2 기체 연료 스프레이 부재(76)가 상기 제 2 예혼합 통로 즉 외부 환형 통로(68)에 횡방향으로 관통하여 설치된다. 상기 제2 연료 스프레이 부재(76)는 원주상으로 연장된 매니폴드(74)에 의하여 연료가 공급된다. 축방향으로 연장된 연료 공급 튜브(73)는 연료(16"')를 상기 매니폴드(74)로 유입시킨다. 그리고 도 4에서 보는 바와 같이, 상기 스프레이 부재(76)의 길이 방향을 따라 2열의 기체 연료 방출구(78)가 형성되어서, 기체 연료(16"')를 상기 예혼합 통로(68)를 흐르는 제2 공기 흐름(8"')으로 유입시킨다. 도 4에서와 같이, 상기 2열의 방출구(78)는 기체 연료(16"')를 시계방향 및 반시계방향으로 각각 방출시킨다.

본 발명에 따르면, 상기 제2 예혼합 통로 즉 외부 환형 통로(68)는 기체 연료(16"') 뿐만 아니라 액체 연료(14")와 압축 공기(8"')를 예혼합하는 통로로서 사용된다. 이를 위하여 도4에서 보는 바와 같이, 6개의 액체 연료 공급 파이프(72)와 상기 파이프(72)에 연결되는 링형의 매니폴드(103)가 마련된다. 그러나 상기 파이프(72)의 개수는 6개 이상 또는 6개 이하로 사용될 수 있다. 각각의 파이프(72)는 축방향으로 연장되는 제1 부위와 반지름방향으로 연장되는 제2 부위를 구비한다. 그리고 상기 제1 부위는 상기 소용돌이 날개(85)(86)를 지지하는데 사용될 수 있다. 그리고 도시된 바와 같이 상기 파이프(72)는 제2 환형 통로 즉 내부 환형 통로(70)에 설치되는 것이 바람직하다. 한편 제2 환형 통로(70)에는 냉각용 압축공기가 유동하도록 되어 있다.

상기 매니폴드(102)는 링형으로 형성되고, 상기 환형의 통로(68)에 설치된다. 더 상세히 설명하면, 상기 매니폴드(102)의 횡단면적이 반원 형상으로 형성되는데, 그 하부에 형성되는 직선부는 제2 라이너(42)의 외면에 접촉 고정되고, 그 상부에 형성되는 곡선부의 중앙에는 연료분사홀(103)이 형성된다. 도 6에서 보는 바와 같이 상기 연료분사홀(103)은 매니폴드(102)의 원주 방향을 따라 균일하게 형성된다. 한편 상기 매니폴드(102)의 직선부 및 이에 대응하는 제2 라이너(42)에는 상기 6개의 파이프(72)가 각각 연결되는 홀(104)이 6개 형성된다.

상기 환형의 통로(68)에는 쓰로트(throat;69)를 형성시킨다. 따라서 이 쓰로트 부분에서 통로(68)의 단면적이 감소되어서, 이 부분을 유동하는 유체 흐름의 속도가 커지도록 한다. 이와 같은 쓰로트(69)는 도시된 바와 같이, 상기 매니폴드(102)보다 약간 하류쪽에 위치하도록 한다.

상기 쓰로트(69)를 형성하기 위해서 여러 가지 방법이 사용될 수 있으나, 그 일 예로서 도시된 바와 같이, 제1 라이너(40)에 유로 가이드 부재(108)를 설치한다. 이 가이드 부재(108)는 소정의 곡선 형상으로 형성되어서, 그 일측이 상부 라이너(42)에 부착되고, 그 타측이 상기 환형 통로(68)의 중심방향으로 경사지게 연장된다. 상기 가이드 부재(108)의 경사방향은 당연히 통로의 상류에서 하류를 향하는 방향으로 되어야 한다. 이 가이드 부재(108)에 의하여 유체가 흐르는 통로(68)의 단면적이 점진적으로 감소되고, 결국 상기 가이드 부재(108)의 타단부에서 쓰로트(69)가 형성된다.

상기 환형 통로(68)의 최소 단면부 즉 쓰로트(69)에 별도의 압축공기를 공급하기 위하여 상부 라이너(40)에 공기유통홀(109)이 형성되는 것이 바람직하다. 압축기(2)에서 압축된 공기가 상기 공기유통홀(109)을 통하여 상기 쓰로트(108)에 반지름 방향의 속도 성분을 가진 압축 공기(110)를 공급하게 된다. 따라서 상기 환형 통로(68)를 흐르는 액체연료/공기의 혼합물은 쓰로트(69)에서 가속됨과 동시에 상기 공기유통홀(109)에서 분사되는 고압 공기(110)에 의하여 강한 와류가 형성되어서, 액체 연료의 무화가 촉진된다.

이하에서 상기와 같은 구성을 구비한 본 발명에 따른 가스터빈의 연소기의 작용을 설명한다.

기체 연료를 사용하는 경우에는, 연료 노즐(18)의 통로(56)을 통하여 기체 연료(16')가 공급되어서 최초에 제1 연소부(36)에서 화염이 발생한다. 터빈(6)에 가해지는 부하가 증가됨에 따라 더 높은 연소 온도가 요구되고, 이에 필요한 추가적인 연료는 제1 연료 스프레이 부재(62)를 통하여 기체 연료(16")가 공급됨에 의하여 만족된다. 제1 연료 스프레이 부재(62)는 압축 공기(8')(8")의 연료 분포를 매우 양호하게 만들기 때문에, 연료 노즐(18)에서 공급되는 것보다 저농도의 연료/공기 혼합물을 생성한다. 따라서 연소기 내에서 질소 산화물 생성이 줄어든다. 따라서 제1 연소부(36)에 일단 착화가 되면, 상기 연료 노즐(18)에 공급되는 기체 연료(16')는 차단된다. 그리고 제1 연료 스프레이 부재(62)에 의하여 공급되는 것 이상의 연료량이 요구되는 경우에는, 추가적인 기체 연료(16"')가 제2 연료 스프레이 부재(76)를 통하여 제2 연소부(37)에 공급된다.

액체 연료를 사용하는 경우에는, 상기에서 설명한 기체 연료의 경우와 마찬가지로 처음에 연료 노즐(18)의 액체 연료 공급 튜브(60)을 통하여 공급되는 액체 연료(14')에 의하여 제1 연소부(36)에 화염이 발생한다. 그리고 추가적으로 요구되는 연료는 상기 제2 예혼합 통로(68)를 통하여 액체 연료(16")를 제2 연소부(37)에 공급함으로서 만족될 수 있다.

액체 연료(14")가 파이프(72)를 통하여 매니폴드(102)에 공급되면, 이 액체 연료(14")는 시계방향 또는 반시계방향으로 유동하면서 연료분사홀(103)을 통하여 환형 통로(68)로 스프레이된다. 그리고 이 액체 연료는 환형 통로(68)를 유동하는 압축공기(8"')에 의하여 혼합되어 어느 정도 무화된다. 그리고 상기 액체 연료/공기의 혼합물은 통로(68) 하류쪽으로 유동되어서, 스로트(69)를 지나게 된다. 이 경우에 스로트(69)서는 통로의 횡단면적이 줄어들기 때문에, 연료/공기 혼합체의 유속이 급격하게 증가된다. 또한 이 스로트(69)에서는 별도의 고압공기(110)가 유속의 방향과 반지름 방향의 속도 성분을 가지고 상기 유동 흐름을 교란하기 때문에, 상기 액체 연료(14")는 이 과정에서 완전히 무화되게 된다. 따라서 공기 안에 분포되는 액체 연료의 분포 상태가 상당히 균일해지므로, 상기 제2 예혼합 통로(68)에 의하여 제2 연소부(37)로 공급되는 연료/공기의 농도가 적어져서 질소 산화물의 발생을 억제할 수 있다. 일단 상기 제1 연소부(36)에 착화가 발생하면, 연료 노즐(18)로 공급되는 액체 연료(14')는 더 증가될 필요가 없다, 왜냐하면 추가적인 연료 유량에 대한 요구는 매니폴드(102)로 공급되는 액체 연료(14")에 의하여 만족될 수 있기 때문이다.

상기 매니폴드(102)로 액체 연료(14")를 공급하는 파이프(72)는 제1 연소부(36)와 비교적 가깝게 위치하기 때문에, 파이프(72)가 가열되지 않도록 냉각하는 구조를 마련하여야 한다. 본 발명에 따르면 도 3에서와 같이, 이것은 제3 라이너(44)의 반지름 방향으로 연장되는 부분에 복수개의 홀(94)을 형성함으로써 이루어질 수 있다. 압축기(2)로부터 공급되는 압축 공기의 일부(66)가 상기 홀(94)을 통하여 제2 라이너(42)와 제3 라이너(44) 사이에 형성되는 환형의 통로(70)로 흐르도록 함으로써, 이 통로(70)에 위치하는 파이프(73) 주위를 유동하여 파이프를 냉각하게 된다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 가스터빈의 연소기는 매니폴드 및 파이프 등으로 구성되는 저가의 액체 연료 예혼합 장치에 의하여 균일한 분무 특성을 구현할 수 있으므로, 연소기에서 발생하는 질소 산화물의 양을 줄일 수 있다는 이점이 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 들어 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 범위내에서 당업자에 의해 다양한 형태로 변형가능함은 물론이다.

Claims (9)

1. 연소부의 적어도 일부를 둘러싸는 실린더 형상의 제1 라이너와,

   상기 제1 라이너를 둘러싸도록 동심원상으로 배치된 실린더 형상의 제2 라이너와,

   상기 제1 라이너와 제2 라이너 사이에 형성되고, 그 출구가 상기 연소부로 연통되고 그 입구가 가스터빈의 압축기에 연통되는 환형의 통로와,

   상기 환형의 통로에 가스 연료를 주입하는 것으로서, 상기 가스 연료를 압축공기와 혼합시켜 상기 통로의 출구를 통하여 상기 연소부로 공급하는 제1 연료 공급 수단과,

   상기 환형의 통로에 액체 연료를 주입하는 것으로서, 상기 액체 연료를 압축공기와 혼합시켜 상기 통로의 출구를 통하여 상기 연소부로 공급하는 제2 연료 공급 수단을 구비하고,

   상기 제2 연료 공급 수단은,

   상기 환형의 통로에 액체 연료를 스프레이 상태로 분사시키는 분사 수단과,

   상기 환형의 통로상에 흐르는 기체 혼합물의 유속을 증가시키고 와류를 형성하여서, 상기 액체 연료가 상기 압축 공기에 의하여 무화되도록 하는 무화수단을 구비한 것을 특징으로 하는 가스터빈의 연소기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 분사수단은,

   상기 환형의 통로의 일측에 설치된 링형의 매니폴드와,

   상기 매니폴드에 상기 액체 연료를 공급하는 1개 또는 2 이상의 파이프를 구비하고,

   상기 매니폴드의 외면에는 복수개의 연료분사홀이 그 원주방향을 따라 균일하게 형성된 것을 특징으로 하는 가스터빈의 연소기.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 파이프에 연결되는 상기 매니폴드의 하부는 상기 제2 라이너의 외면에 접촉 고정되고,

   상기 연료분사홀은 상기 매니폴드의 상부 중앙에 형성된 것을 특징으로 하는 가스터빈의 연소기.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 연소부의 적어도 일부를 둘러싸고 상기 제2 라이너에 의하여 둘러싸이는 제3 라이너가 더 구비되고,

   상기 파이프는 제2 라이너와 제3 라이너 사이에 형성되는 제2 환형의 통로상에 위치된 것을 특징으로 하는 가스터빈의 연소기.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 제2 환형의 통로가 상기 압축기에 연통되어서 냉각용 압축 공기가 상기 파이프 주위로 유입되도록 한 것을 특징으로 하는 가스터빈의 연소기.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 무화 수단은 상기 환형의 통로의 상기 매니폴드보다 하류 부분의 횡단면적을 점진적으로 감소시켜서 형성된 쓰로트(throat)를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 가스터빈의 연소기.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 환형의 통로에 상기 쓰로트가 형성되도록 하기 위하여,

   상기 제1 라이너 또는 제2 라이너에 고정되고, 상기 통로의 내부를 향하여 경사지게 연장되는 유로 가이드 부재가 구비된 것을 특징으로 하는 가스터빈의 연소기.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 환형의 통로의 쓰로트를 유동하는 기체의 흐름방향에 대하여 수직 방향의 속도 성분을 가지는 압축 공기를 공급하는 제2 공기 공급 수단이 더 구비된 것을 특징으로 가스터빈의 연소기.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 제2 공기 공급 수단은,

   상기 제1 라이너의 쓰로트 부위에 형성된 공기유통홀을 구비한 것을 특징으로 하는 가스터빈의 연소기.

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