KR100831772B1 - 질소산화물 저 배출 연소기용 연소 챔버/벤츄리 냉각장치및 방법 - Google Patents

질소산화물 저 배출 연소기용 연소 챔버/벤츄리 냉각장치및 방법 Download PDF

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파워 시스템즈 엠에프지., 엘엘씨
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Abstract

가스 터빈 엔진에 사용되는 저 질소산화물 배출 연소기(10) 내의 벤츄리(11)와 연소챔버(13)에 냉각공기를 제공하기 위한 장치 및 방법이 개시되어 있다. 상기 연소기는 상기 연소챔버(13)을 따라 공기를 통과시키는 연소챔버(13)의 후미부 근처에 연소챔버/벤츄리를 둘러싸는 환형의 공기 통로(14)를 포함하고, 상기 벤츄리(11)의 후방에서는 상기 냉각공기가 상기 벤츄리(11)의 수렴영역의 전방부 근처에서 배출된다. 상기 냉각공기는 그것이 연소챔버(13)와 밴츄리(11)를 통과할 때 가열되고, 그 후에 상기 예혼합 챔버(12)로 되돌아 진행되기 때문에, 연소기(10)의 효율성이 향상되고 동시에 연소 공정에서 질소산화물의 배출을 감소시킨다.
저 배출, 질소산화물, 연소기, 벤츄리, 연소챔버, 예혼합 챔버

Description

질소산화물 저 배출 연소기용 연소 챔버/벤츄리 냉각장치 및 방법 {COMBUSTION CHAMBER/VENTURI COOLING FOR A LOW NOx EMISSION COMBUSTOR}
본 발명은 질소산화물 방출을 감소시키기 위해 가스터빈 엔진에 사용되는 연소챔버 및 벤츄리 냉각장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 장치는 연소 공정에서 사용하는 것으로 예열된 냉각 공기를 예혼합 챔버로 주입함으로써 질소산화물(NOx) 배출을 낮게 하기 위해 연소챔버/벤츄리를 냉각시키는 것이다.
본 발명은 전기 발생기를 구동시키기 위해 일반적으로 사용되는 건조식 저 질소산화물 가스 터빈 엔진에서 사용된다. 각각의 연소기는 화염 억제자로서 역할을 하는 협소한 목부를 갖는 벤츄리(venturi)에 의해 분리되는 상류 예혼합 연료/공기 챔버 및 하류 연소 챔버를 포함한다. 본 발명은 벤츄리 벽들을 포함하는 연소챔버의 냉각을 개선함과 동시에 질소산화물의 방출을 감소시키는 것에 관한 것이다.
미국 특허 제4,292,801호는 상류 예혼합 연료 및 공기 챔버 및 하류 연소챔버를 포함한다.
미국 특허 제5,117,636호 및 미국특허 제5.285.631호는 연소챔버 벽과 벤츄리 벽들을 냉각시키는 것을 개시하고 있다. 상기 특허들은 만약에 냉각공기 통로 출구가 벤츄리 목부까지 막혀있다면 상기 냉각공기 통로로 하여금 상기 연소챔버로 내버리도록 하는 문제점이 있다는 것을 설명하고 있다. 상기 벤츄리는 연소의 불안정성을 야기시킬 수 있는 냉각 공기를 끌어들이기 위해 압력 차이를 발생시키는 발산부의 하류에 분리존(sparation zone)을 형성한다. 그러나, 벤츄리 벽과 연소챔버 벽이 연소챔버에서 발생되는 고온으로 인해 적당치 냉가되는 것이 필수적이다.
본 발명은 냉각공기가 벤츄리 목부의 하류방향, 축방향 후미쪽의 연소챔버 존으로 더 이상 내버려지지 않도록 상기 벤츄리용 냉각회로가 조정되기 때문에 종래기술에서 토의된 문제점을 제거할 수 있다. 사실, 미국특허 제 5,117,636호에 개시된 바와 같이 벤츄리 후미쪽에 있는 임의 형태의 냉각공기 재순환 분리존을 제거함과 동시에 전체 연소공정의 효율을 개선하도록, 연소챔버 및 벤츄리를 냉각시키기 위해 사용되는 냉각공기가 벤츄리의 상류쪽 예혼합 챔버로 강압 이송되도록 상기 냉각공기는 반대 방향으로 흐른다.
최근의 정부 방출규정은 가스터빈 연소기의 제작자 및 사용자에게 큰 관심사항이 되어 왔다. 특별한 관심사항은 공기 오염을 일으키는 질소산화물(NOx)이다. 질소산화물의 생성은 화염 온도, 체류 시간 및 등가 비율의 함수인 것은 잘 알려져 있다. 과거에, 질소산화물은 보다 높은 온도에서의 화염의 잔류시간 및 화염 온도를 낮게함으로써 감소될 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한 질소산화물은 등가비율 및 연료 대 공기(f/a) 화학량론의 함수인 것이 발견되었다. 즉, 매우 낮은 f/a 비율이 질소산화물의 방출을 낮추기 위해 필요하다. f/a 비율을 낮추는 것은 주로 "블로우-아웃(blow-out)"의 가능성과 같은 불이익을 겪어야만 한다. "블로우-아웃" 은 화염이 그것의 불안정으로 인해 더 이상 유지될 수 없는 상태를 일컫는다. 이런 상황은 일반적으로 연료-공기 화학당량이 낮은 인화성 한계치 바로 위까지 감소되기 때문이다. 예혼합 공기를 예열함으로써, 상기 "블로우-아웃" 화염온도가 감소되고, 그로인해 낮은 온도에서 안정된 연소를 할 수 있고, 결국 질소산화물의 방출을 낮게 한다. 그러므로, 예열된 공기를 주입하는 것은 질소산화물을 감소시키기 위해 아주 엷은 한계치까지 f/a 비율을 추진하고 안정한 화염을 유지시키기 위한 이상적인 상황인 것이다.
이중-단계, 이중-모드의 가스 터빈 시스템에 있어서, 상기 보조 연소기는 연소 화염을 안정화시키기 위해 벤츄리 형상을 포함한다. 연료(천연 가스 또는 액체) 및 공기는 상기 벤츄리의 상류쪽 연소기 예혼합 챔버안에서 예혼합되고, 공기/연료의 혼합은 상기 벤츄리 목부의 하류에서 소각되거나 연소된다. 상기 벤츄리 형상은 상기 목부를 통해 공기/연료의흐름을 가속시키고, 이상적으로는 화염이 예혼합 영역으로 섬광을 되돌리지(flashing back) 못하도록 한다. 상기 벤츄리내에서의 목부를 지난 화염 유지영역은 연속적이고 안정한 연료의 연소를 위해 필요한다. 좁은 목부영역의 전과 후의 연소챔버 벽과 벤츄리 벽은 연소 화염에 의해 가열되기 때문에, 그들은 냉각되어야만 한다. 과거에는, 이것은 냉각공기가 방출되어 벤츄리 하류의 연소챔버로 버려지는 연소벽과 벤츄리벽들의 배면을 따라 유동하는 배면 충돌 냉각에 의해 이루어저 왔다.
본 발명은 벤츄리 하류쪽 연소 영역으로의 냉각공기의 내버려짐을 완전하게 제거함으로써 이런 타입의 공기 냉각 통로에 의해 제공되는 문제점들을 극복하고 있다. 본 발명은 벤츄리 냉각공기의 하류 연소챔버로의 임의의 공기 흐름을 허용하지 않는다. 동시에 본 발명은 연소챔버 벽과 벤츄리 벽을 따르는 공기 통로를 통해 흐르고 예열되는 냉각공기를 취급하고, 상기 벤츄리 상류쪽(수렴 벽:converging wall)의 냉각공기를 예혼합 챔버로 공급한다. 이러한 것은 전반적인 저 방출 질소산화물 효율을 향상시킨다.
연소챔버 벽을 냉각시키기 위한 개선된 장치는 저 질소산화물 배출 가스 터빈 엔진에서 사용되는 화염 억제용 벤츄리를 구비하는데, 상기 가스터빈 엔진은 예혼합 챔버와 보조 연소챔버 및 벤츄리를 구비하는 가스 터빈 연소기와, 상기 벤츄리 벽과 연소챔버 벽을 동심으로 둘러싸는 냉각공기 통로를 포함한다.
상기 연소챔버 벽 자체는 실질적으로는 원통형이고, 연소 실린더 라이너 상에서 냉각공기의 흐름과 상호작용하기 위한 추가의 표면적을 제공하는 외부면 상에 다수의 돌출 리브(rib)들을 포함한다. 상기 벤츄리 벽들은 또한 상기 연소챔버와 일체형으로 단일화되고, 제한 목부를 포함하는 연소챔버 라이너와 복잡하게 형성된 한쌍의 수렴/발산벽을 포함한다. 상기 냉각공기는 원통형 연소챔버 뿐만 아니라 전체 연소챔버와 벤츄리에 냉각공기를 제공하는 벤츄리를 형성하는 구개의 벽들 주위를 통과한다. 냉각공기가 상기 목부쪽 상류로 이동하기 때문에, 그 온도는 상승한다.
냉각공기 통로는 냉각공기가 전체 연소챔버와 전체 벤츄리 주위를 흐르기 위해 완전한 환형 통로를 형성하기에 유사한 형상으로, 상기 벤츄리 벽들 주위에 동 심으로 배치된 한쌍의 원뿔형 벽들과 상기 연소챔버 벽들에 대해 동심으로 장착되고 연소챔버 벽으로부터 분리된 추가의 원통형 벽으로부터 형성된다. 상기 연소 챔버의 하류단부와 상기 냉각공기 통로의 입구 개구부는 링 차단물에 의해 분리되어서, 통로안의 냉각공기가 상기 연소챔버 내의 하류쪽으로 절대 흐를 수 없게 하고, 연소챔버의 하류ㅉ고으로 이동될 수 없게 하거나, 또는 벤츄리의 분리된 영역으로 가능한한 이동할 수 없게 한다. 사실 상기 냉각공기 출구는 상기 벤츄리의 상류쪽에 위치되고, 상기 냉각공기는 상기 연소 가스 유동에 대해 반대방향으로 흐르며, 우선 연소챔버벽을 통과하고 그 후에 벤츄리 벽들을 통과한다. 에열된 냉각공기는 궁극적으로 예혼합 챔버로 주입되고, 상기 시스템의 효율성을 증가시키며 안정한 화염을 가지면서도 질소산화물의 배출은 감소시킨다.
상기 냉각공기의 소스는 연소공정에 대해 상류쪽 방향으로 전체 연소기 본체 주위로 높은 압력의 공기를 공급하는 터빈 압축기이다. 높은 압력하의 공기는 연소챔버의 하류쪽 단부근처의 냉각공기 통로 내의 다수의 공기 입구 홀을 통해서 연소기 본체 주위로 공급되고, 상기 냉각공기를 상기 벤츄리쪽 연소기 외부벽을 따라 흐르도록 밀어내며, 상기 벤츄리의 목부를 통과시키고, 상기 벤츄리 벽의 선단엣지부를 통과시키는데, 상기 벤츄리 벽에는 다른 열의 입구 홀들을 통해서 공기를 벤츄리 목부의 상류쪽 예혼합 챔버로 진행시키는 수용채녈과 배출구 공기 통로가 존재한다. 이런 유동 패턴에 따라서, 보조 연소 챔버 자체와 상호작용하는 개구부나 배출구가 없기 때문에 냉각공기가 상기 보조 연소챔버를 대체하는 연소공정을 방해하는 것은 불가능하다. 또한, 상기 냉각공기가 그것이 벤츄리쪽으로 흘러서 상기 벤츄리의 상류쪽 입구 예혼합 챔버내로 주입될때 상기 통로안에서 가열되기 때문에, 가열된 공기는 오염물질의 배출을 감소키기키 위해 연소기의 효율성을 증가시킨다.
외부 연소기 하우징은 상기 벤츄리의 상류쪽 배출구 개구부를 통해 냉각공기를 수용하는 환형의 외부띠를 포함한다. 공기는 그 후에 다수의 입구 공기 홀을 통해 상류쪽으로 진행되어 상기 예혼합 챔버로 유도함으로써, 상기 예열된 냉각공기가 상기 선단 벤츄리 벽에서의 공기통로로부터 예혼합 영역으로 유동할 수 있도록 한다.
연소챔버 벽은 공기와의 접촉을 위해 표면적이 더 큰 벽을 제공함으로써 상기 연소벽으로부터 공기까지 열전달의 효율성을 증가시키기 위해 다수의 돌출 링들을 포함한다. 비록 분리식 동심벽이 상기 연소챔버와 벤츄리 주위에 공기 냉각통로를 형성하기 위해 사용되지만, 연소기 자체의 외부벽이 그런 기능을 제공할수도 있다는 것이 또 다른 실시예로서 가능할 것이다.
본 발명의 목적은 가스 터빈 연소 시스템에서 질소산화물(NOx) 방출을 감소시킴과 동시에 소정의 작동조건으로 안정한 화염을 유지하고 연소챔버 및 벤츄리의 공기 냉각을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 연소챔버 및 벤츄리를 위해 냉각공기의 복수 사용을 제공하기 위해 벤츄리를 이용하는 저 방출 연소시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 연소 챔버 및 벤츄리를 냉각시키는 예혼합 공정에서 예열된 공기를 이용함으로써 연소기의 "블로우-아웃"화염 온도를 낮게하는데 있다.
이하 불명해질 이들 목적 및 다른 목적들에 따라서, 본 발명은 첨부한 도면들에 대한 참조를 통해 설명될 것이다.
도 1은 연소챔버로 및 그 주위로 비어있는 공기 냉각통로를 도시한 것으로, 종래기술을 나타내는 가스 터빈 연소시스템의 측 단면도이다.
도 2는 본 발명을 따른 가스터빈 연소시스템의 사시도이다.
도 3은 본 발명을 따를 가스 터빈 연소 시스템의 측단면도이다.
도 4는 본 발명에서 이용되는 예혼합 챔버의 일부와 연소챔버 및 벤츄리의 부분절결 단면도이다.
도 5는 냉각공기를 예혼합챔버로 주입하기 위해 냉각공기를 수용하는 환형의 볼록띠 챔버 내에 위치한 벤츄리의 상류 단부에 있는 냉각공기 통로의 부분절결 단면도이다.
도 6은 연소챔버의 후미 단부를 절결하여 확대한 단면도.
도 1을 참조하면, 종래기술로 공지된 가스터빈 연소기(110)가 도시되어 있다. 상기 연소기(110)는 벤츄리(111), 공기와 연료를 예혼합하기 위한 예혼합 챔버(112), 연소기 챔버(113) 및 연소 캡(115)을 포함한다. 종래 연소기에 도시된 바와 같이, 화살표로 표시된 냉각공기는 상기 벤츄리(111)의 외부벽을 따라 압력하에서 유동한다. 상기 냉각공기는 라이너(liner: 110)를 따라 복수의 위치를 통해 상기 시스템으로 들어간다. 상기 냉각공기의 일부는 홀(120)을 통해 들어가고, 남은 냉각공기는 외부셀(shell)을 따라 흐른다. 소스(source)로서 상기 터빈 압축기로 압력하에서 진입된 상기 냉각공기는 다수의 홀(121)을 통해 상기 시스템으로 들어간다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 냉각공기는 원추형 형상을 갖는 벤츄리(11)의 수렴/발산 벽(127)에 충돌하여 냉각시키고, 연소 실린더 챔버(113)의 벽을 냉각시키는 원통형 통로(114)를 통해 하류로 이동한다. 상기 냉각공기는 환형의 배출개구부(125)를 통해 연소챔버 벽을 따라 배출된다. 이런 냉각공기는 그 후에 하류 연소공정으로 이송된다. 상기 냉각공기의 일부는 홀(126)을 통해 예혼합 존으로 들어간다. 남은 냉각공기는 상기 라이너의 전방단부까지 진행하고, 그것은 홀(123)과 상기 연소캡(115)을 통해 들어간다. 홀(123)을 통해 들어가지 않는 냉각공기의 일부는 영역(124)을 통해 들어가서 상기 가스와 연료를 혼합한다. 미국 특허 제5,117,636호는 도 1에 도시된 벤츄리의 종래형상을 개시하고 있다. 상기 미국특허('636호)가 분리 존으로서 설명한 것에 기초한 상기 연소공정 및 혼합에 대립하는 통로 출구(125)를 통해 상기 벤츄리(111)에 인접하여 배출하는 냉각공기에 관련하여 문제점들이 토의된다.
본 발명은 상기 미국특허 제 5,117,636호에서 발생한 문제점들을 완전하게 완화시켜준다.
이제 도 2 및 3을 참조하면, 본 발명은 벤츄리(11)를 포함하는 가스 터빈 연소기(10)를 도시하고 있다.
상기 벤츄리(11)는 상기 연소챔버(13)를 형성하는 원통형부와, 환형 또는 원 형의 제한 목부(11a)를 형성하면서 하류방향으로 수렴 및 발산하는 단일형 벤츄리 벽들을 포함한다. 상기 벤츄리 및 상기 제한 목부(11a)의 목적은 연소챔버(13)로부터의 상기 화염의 플래쉬 백(flash back)을 방지하는 것이다.
챔버(12)는 상기 예혼합챔버이며, 그곳에서 공기와 연료가 혼합되어 압력하에서 상기 벤츄리 목부(11a)를 통해 상기 연소챔버(13)로 이송된다.
동심의 부분 원통형 벽(11b)은 상기 수렴 및 발산 벤츄리 벽을 포함하는 상기 벤츄리(11)를 둘러싸서, 냉각을 위해 상기 벤츄리(11)의 외부면을 따라 상기 냉각공기가 통과하도록 하는 동심의 벽(11b)과 벤츄리(11) 사이에 공기 통로(14)를 형성한다.
상기 연소기(10)의 외면은 하우징(미도시)에 의해 둘러싸여 있고 상기 예혼합 존(12)쪽으로 상류로 이동하는 공기를 수용한며, 상기 공기는 상기 터빈의 압축기로부터 수용된다. 이것은 매우 높은 압력의 공기이다. 상기 냉각공기 통로(14)는 공기 흡입 개구부(27)를 구비하여, 상기 압축기를 둘러싸는 높은 압력의 공기가 상기 개구부(27)을 통해 들어가서 상기 벤츄리(11)를 둘러싸는 통로(14)의 제 1부분(45) 안에 수용되도록 한다. 상기 냉각공기는 상기 벤츄리 수렴 및 발산 벽과 벤츄리 목부(11a)를 지나 상기 벤츄리(11)를 따라 통과한다. 예열된 냉각공기는 배출구 개구부(28)를 통해 배출되어 환형의 볼록띠 챔버(16)로 배출된다. 상기 연소기는 가열되어서 개구부(29),(22)를 통해 예혼합 챔버(12)로 들어가도록 허용된 냉각공기를 이용한다. 상세한 설명은 도 5 및 6에 도시되어 있다. 냉각을 위해 사용되었던 공기가 가열되어 상기 벤츄리의 수렴 벽의 상류 및 상기 벤츄리 목부(11a)의 상 류쪽의 예혼합 챔버내로 주입되는 것에 주목해라. 예열된 공기를 사용하는 것은 안정한 화염을 유지하면서 질소산화물을 감소시키기 위해 최조 한계치까지 f/a 비율을 진행시킨다.
도 4를 참조하면, 상기 냉각공기 통로(14)는 벽(11b)으로부터 벤츄리(11)를 분리하는 다수의 스페이서(14a)를 포함한다. 상기 볼록띠 벽(16)은 상기 통로(14)의 제 2부분(46)의 반경방향 외부 경계면을 한정하고, 외부 압력 공기와 배출 냉각공기가 상기 예혼합 챔버(12) 내로 수용될 수 있도록 하는 환형 챔버를 제공한다. 벤츄리(11)의 환형의 후미 단부에 의해 한정된 연소 챔버(13)의 하류 단부에는, 어떤 냉각공기가 연소 챔버내의 하류로 누수되지 못하도록 하는 환형의 공기 차단링(40)이 배치된다. 이것은 종래기술에서 서술된 바와 같이 냉각공기에 의해 야기된 어떤 연소 문제점들을 완화시켜 준다.
도 5를 참조하면, 상기 공기 통로(14)는 상기 수렴 및 발산 벽과 목부(11a)를 구비하는 상기 벤츄리 영역을 따라 도시되고, 냉각공기는 볼록띠 벽(16)에 의해 형성된 공기 챔버 내로 형성된 개구부(28)를 통과하여 배출시킨다. 더 높은 압력하에 있는 추가의 공기는 개구부(32)를 통해 들어가고, 개구부(22),(29)를 통해 상기 예혼합 챔버(12)로 진행되도록 통로(14) 내의 가열된 냉각공기를 포함한 공기를 진행시킨다.
도 6은 벤츄리(11)의 전체 후미부분 주위에 시일링 방식으로 부착되고 배치되며 환형인 차단링(40)을 포함하는 벤츄리(11)의 단부와 연소챔버(13)의 후미 단부를 도시하고 있다. 통로(14)로 들어가는 냉각공기는 탈출할 수 없거나, 연소챔버 (13)의 임의의 부분들로 통과시킬 수 있도록 한다. 일부 공기는 연소기의 후미 단부를 냉각시키기 위해 그리고 상기 연소기(10)의 외면 주위에 배치된 개구부(30),(31)를 통해 연소챔버(13)를 지난 후방 챔버 벽으로 투입되는 것에 주목해라.
본 발명은 또한 질소산화물 방출을 줄이기 위해 냉각용 공기로 하여금 연소공정 자체의 효율성을 증가시킬 수 있도록 하는 연소 챔버 및 벤츄리의 냉각방법을 포함한다. 공기 유동과 관련하여, 냉각공기는 복수의 개구부(27)를 통하여 벤츄리 외부 통로(14)로 들어간다. 기설정된 양의 공기가 구성요소(17)에 의해 통로(14)로 진행된다. 냉각공기는 열 부하조건하에서 연소기(10)과 접촉하기 위해 팽창하는 차단링(40)에 의해 상류로 이송된다. 냉각공기는 통로(14)의 제 1부분(45)의 수렴/발산 영역을 통해 상부로 이동하고, 여기서 냉각공기는 벤츄리(11)과 연소기(10) 내의 개구부(28)을 통해 통로(14)의 제 2부분으로 배출된다. 그후에, 냉각공기는 링 볼록띠(16)에 의해 생성된 챔버를 충진시킨다. 냉각 경로를 통해 발생했던 온도의 증가와 압력강하로 인해, 증가된 압력 상태에 있는 공급공기는 복수의 홀(32)을 통해 볼록띠 챔버(16)으로 주입된다. 냉각공기는 압력하에서 볼록띠의 지지를 위해 볼록띠 챔버(16)의 전체에 걸쳐 위치된 복수의 구성요소(18)들 주위를 관통한다. 그 냉각공기는 그 후에 연소기(10) 내의 홀(22)과 슬롯(29)을 통해 예혼합 챔버로 주입된다. 연소기(10)와 벤츄리(11)에 고정된 전방 지지부(19) 때문에 냉각통로(14)와 예혼합 챔버(12) 사이에는 바람직하지 않은 누수가 발생하지 않는다. 개구부(27)를 통해 통로(14)로 주입되지 않은 냉각공기의 나머지는 구성요소(17)를 지나 통과하여 연소기(10)나 캡(15)으로 주입되도록 상류로 이동한다. 이런 공기는 볼록띠 공동(16)의 전방쪽 복수의 로케이션(location)들을 통해 주입된다.
이런 공정을 통해서, 냉각을 위해 사용되었던 공기를 다른 길로 수송하고 그것을 연소를 위해 공급하며, 연료 대 공기 비율을 낮게 함으로써, 질소산화물이 불안정한 화염을 발생시키지 않으면서 감소될 수 있는 것이다.
본 발명이 서술되고 바람직한 실시예로서 공지되었지만, 본 발명은 개시된 실시예에 국한하지 않고 첨부된 청구범위 내에서 다양한 변경이나 동등한 배열을 포함하고자 한다는 것을 알 것이다.

Claims (9)

  1. 가스터빈 엔진과 함께 사용하기 위한 질소산화물 저 배출 연소기에 있어서,
    제 1환형 벽을 구비하고, 연료와 공기를 혼합하기 위한 예혼합 챔버와 연료와 공기를 연소시키기 위한 연소챔버를 구비하는 라이너로서, 상기 예혼합 챔버는 상기 연소챔버와 연통하며, 상기 제 1환형벽은 적어도 하나의 제 1개구부를 구비하는 라이너;
    수렴 벽과 발산 벽을 포함하는 제 2환형벽을 구비하는 벤츄리로서, 상기 수렴벽은 상기 벤츄리의 목부를 한정하도록 상기 발산벽에 연결되고, 상기 목부는 상기 예혼합 챔버와 연소챔버 사이에 위치되고, 상기 제 2환형벽은 상기 제 1환형벽으로부터 반경방향 내부쪽에 위치하고 상기 적어도 하나의 제 1개구부에 인접한 일측 단부와 상기 예혼합 챔버의 반경방향 외부쪽에 위치하는 적어도 하나의 제 2개구부에 인접한 타측 단부를 구비하는 벤츄리;
    상기 적어도 하나의 제 1개구부로부터 상기 적어도 하나의 제 2개구부까지 연장하고 상기 벤츄리를 통해 냉각공기를 유동하기 위한 통로로서, 상기 통로는 상기 제 1환형벽으로부터 반경방향 내부쪽과 상기 제 2환형벽으로부터 반경방향 외부쪽인 제 1부분과, 상기 예혼합 챔버로부터 반경방향 외부쪽인 제 2부분을 구비하며, 상기 제 2부분은 상기 제 1부분으로부터 상기 적어도 하나의 제 2개구부까지 연장하며, 상기 제 1개구부는 상기 제 1부분으로부터 반경방향 외부쪽에 위치하는 통로; 및
    상기 제 2환형벽의 상기 일측 단부로부터 상기 제 1환형벽까지 연장하고 밀봉가능하게 연결된 차단링으로서, 상기 통로의 제 1부분안의 냉각공기가 상기 통로의 제 2부분을 통과해 유동함이 없이 상기 연소챔버내로 직접 흐르지 않도록 하는 차단링;을 포함하고,
    상기 통로는 상기 적어도 하나의 제 1개구부와 상기 적어도 하나의 제 2개구부와 유체상으로 연통되며, 상기 통로는 상기 적어도 하나의 제 2개구부를 통해 상기 예혼합 챔버와 연통하고, 상기 벤츄리를 냉각시킴으로써 가열된 후의 냉각공기는 상기 통로로부터 상기 예혼합 챔버로 배출되어 연소공정의 효율성을 증가시키고 질소산화물의 배출을 감소시키는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저배출 연소기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1환형벽으로부터 반경방향 외부쪽의 환형 볼록띠 벽과, 상기 제 1환형벽안의 적어도 하나의 제 3개구부를 추가로 포함하며,
    상기 통로의 제 1부분은 상기 제 3개구부를 통해 상기 통로의 상기 제 2부분과 연통하며, 상기 볼록띠 벽은 상기 통로의 제 2부분의 반경방향 외부 경계면을 형성하는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저배출 연소기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제 1개구부는 상기 제 1환형벽에 대해 원주방향으로 이격된 다수의 제 1개구부들을 포함하고, 각각의 상기 제 1개구부들은 상기 통로의 제 1부분의 반경방향 외부쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저배출 연소기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제 2개구부는 상기 제 1환형벽에 대해 원주방향으로 이격된 다수의 제 2개구부들을 포함하고, 각각의 상기 제 2개구부들은 상기 예혼합 챔버의 반경방향 외부쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저배출 연소기.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제 3개구부는 상기 제 1환형벽에 대해 원주방향으로 이격된 다수의 제 3개구부들을 포함하고, 각각의 상기 제 3개구부들은 상기 벤츄리의 반경방향 외부쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저배출 연소기.
  6. 가스터빈 엔진용 연소기 내의 벤츄리를 냉각하기 위한 방법으로서,
    제 1환형 벽을 구비하고, 연료와 공기를 혼합하기 위한 예혼합 챔버와 연료와 공기를 연소시키기 위한 연소챔버를 구비하는 연소 라이너로서, 상기 예혼합 챔버는 상기 연소챔버와 연통하며, 상기 제 1환형벽은 적어도 하나의 제 1개구부를 구비하는 연소 라이너를 제공하는 단계;
    수렴 벽과 발산 벽을 포함하는 제 2환형벽을 구비하는 벤츄리로서, 상기 수렴벽은 상기 벤츄리의 목부를 한정하도록 상기 발산벽에 연결되고, 상기 목부는 상기 예혼합 챔버와 연소챔버 사이에 위치되고, 상기 제 2환형벽은 상기 제 1환형벽으로부터 반경방향 내부쪽에 위치하고 적어도 하나의 제 1개구부에 인접한 후미 단부를 구비하는 벤츄리를 제공하는 단계;
    상기 적어도 하나의 제 1개구부로부터 상기 예혼합 챔버의 반경방향 외부쪽에 위치하여 그와 연통하는 적어도 하나의 제 2개구부까지 연장하고 상기 벤츄리를 통해 냉각공기를 유동하기 위한 통로로서, 상기 통로는 상기 제 1환형벽으로부터 반경방향 내부쪽과 상기 제 2환형벽으로부터 반경방향 외부쪽에 위치하고 상기 발산 벽과 상기 수렴 벽을 따라 연장한 제 1부분과, 상기 예혼합 챔버로부터 반경방향 외부쪽에 위치한 제 2부분을 구비하며, 상기 제 2부분은 상기 제 1부분으로부터 상기 적어도 하나의 제 2개구부까지 연장하는 통로를 제공하는 단계;
    상기 적어도 하나의 제 1개구부를 통해 상기 통로의 상기 제 1부분으로 냉각공기를 유동시키는 단계;
    상기 제 2환형벽을 냉각시키고 상기 냉각공기를 가열하도록 상기 제 2환형벽으로부터 상기 냉각공기까지 열을 전달하는 단계;
    상기 통로의 제 1부분으로부터 상기 통로의 제 2부분으로 상기 냉각공기를 유동하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 제 2개구부를 통해 상기 통로의 제 2부분으로부터 상기 예혼합 챔버로 냉각공기를 유동하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 2환형벽으로부터 상기 냉각공기까지 열을 전달하는 단계는,
    상기 발산 벽으로부터 상기 냉각공기까지 열을 전달하고, 그 후에 상기 수렴벽으로부터 상기 냉각공기까지 열을 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 가스 터빈 엔진의 연소기로부터 질소산화물의 저배출을 생성하는 방법으로서,
    제 1환형 벽을 구비하고, 연료와 공기를 혼합하기 위한 예혼합 챔버와 연료와 공기를 연소시키기 위한 연소챔버를 구비하는 연소 라이너로서, 상기 예혼합 챔버는 상기 연소챔버와 연통하며, 상기 제 1환형벽은 적어도 하나의 제 1개구부를 구비하는 연소 라이너를 제공하는 단계;
    수렴 벽과 발산 벽을 포함하는 제 2환형벽을 구비하는 벤츄리로서, 상기 수렴벽은 상기 벤츄리의 목부를 한정하도록 상기 발산벽에 연결되고, 상기 목부는 상기 예혼합 챔버와 연소챔버 사이에 위치되고, 상기 제 2환형벽은 상기 제 1환형벽으로부터 반경방향 내부쪽에 위치하고 적어도 하나의 제 1개구부에 인접한 후미 단부를 구비하는 벤츄리를 제공하는 단계;
    상기 적어도 하나의 제 1개구부로부터 상기 예혼합 챔버의 반경방향 외부쪽에 위치하여 그와 연통하는 적어도 하나의 제 2개구부까지 연장하고 상기 벤츄리를 통해 냉각공기를 유동하기 위한 통로로서, 상기 통로는 상기 제 1환형벽으로부터 반경방향 내부쪽과 상기 제 2환형벽으로부터 반경방향 외부쪽에 위치하고 상기 발산 벽과 상기 수렴 벽을 따라 연장한 제 1부분과, 상기 예혼합 챔버로부터 반경방향 외부쪽에 위치한 제 2부분을 구비하며, 상기 제 2부분은 상기 제 1부분으로부터 상기 적어도 하나의 제 2개구부까지 연장하는 통로를 제공하는 단계;
    상기 적어도 하나의 제 1개구부를 통해 상기 통로의 상기 제 1부분으로 냉각공기를 유동시키는 단계;
    상기 제 2환형벽을 냉각시키고 상기 냉각공기를 가열하도록 상기 제 2환형벽으로부터 상기 냉각공기까지 열을 전달하는 단계;
    상기 통로의 제 1부분으로부터 상기 통로의 제 2부분으로 상기 냉각공기를 유동하는 단계;
    상기 적어도 하나의 제 2개구부를 통해 상기 통로의 제 2부분으로부터 상기 예혼합 챔버로 냉각공기를 유동하는 단계; 및
    상기 예혼합 챔버내에서 상기 가열된 냉각공기와 연료를 혼합하고 상기 냉각공기와 상기 연료를 연소하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 2환형벽으로부터 상기 냉각공기까지 열을 전달하는 단계는,
    상기 발산벽으로부터 상기 냉각공기까지 열을 전달하고, 그 후에 상기 수렴벽으로부터 상기 냉각공기까지 열은 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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