KR100867882B1 - 덕트 버너 확산기 - Google Patents

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Abstract

연료 파이프와 복수의 안정 장치를 구비한 가스 덕트 버너용 확산기는 길이를 한정하는 이격된 제 1 및 제 2 단부와 폭을 한정하는 이격된 제 1 및 제 2 측부를 구비한 플레이트를 포함한다. 상기 플레이트는 상기 안정 장치에 인접하게 배치되는 균일폭을 구비한 제 1 부분과, 가변폭을 구비한 제 2 부분을 구비한다.
Figure R1020020032464
확산기, 연료 파이프, 안정 장치, 가스 덕트 버너, 플레이트

Description

덕트 버너 확산기{Duct burner diffuser}
도 1은 본 발명의 확산기를 도시하는 덕트 버너의 상면도.
도 2는 본 발명의 확산기를 도시하는 도 1에 도시된 덕트 버너의 측면도.
도 3은 본 발명의 확산기를 도시하는 도 2에 도시된 덕트 버너의 사시도.
도 4 내지 도 6은 도 2의 안정 장치와 본 발명의 확산기의 다른 실시예를 도시하는 도면.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10. 확산기 12. 연료 파이프
16. 안정 장치 22. 플레이트
본 발명은 연소 장치, 특히 가스 덕트 버너용의 개선된 확산기에 관한 것이다.
가스 터빈의 덕트 버너 하류 부문에서의 연소를 증가시키기 위하여, 불꽃을 안정시키고 저속 영역(a low velocity zone)을 생성하도록, 연료 및 터빈 배기 가스(TEG)의 혼합 비율을 증가시키는 것이 바람직하다. 연소를 증가시키면 결과적으 로 일산화탄소의 발생량을 감소시킨다. 안정 장치 및 확산기를 사용함으로써, 연소성을 개선하고 일산화탄소의 발생량을 감소시키기 위한 기술이 사용되었다.
안정 장치는 점화 영역 내에서 연료를 동반하고 확산기는 유동 스트림에서 장애물을 생성하여서 웨이크 유동(a wake flow)을 형성한다. 그러나, 하류 부문의 혼합 비율을 개선하는 것과 작은 일산화탄소의 발생량은 종래 설계로써는 충분히 얻을 수 없다.
일산화탄소의 발생량을 감소시키는 연료 및 터빈 배기 가스(TEG)의 하류 부문의 혼합 비율을 개선하기 위하여, 평면형 와동(plane vortices)에서 발생량을 더욱 작게 하기 위한 개선된 확산기에 대한 필요성이 제기 되었다.
본 발명에 따라서, 연료 파이프와 복수의 안정 장치를 구비한 가스 덕트 버너용 확산기가 제공된다. 이 확산기는 길이를 한정하는 이격된 제 1 및 제 2 단부와 폭을 한정하는 이격된 제 1 및 제 2 측부를 구비한 플레이트를 포함한다. 상기 플레이트는 안정 장치에 인접하게 배치되는 균일폭을 구비한 제 1 부분과, 가변폭을 구비한 제 2 부분을 구비한다.
본 발명과 그 다른 장점들을 더욱 완전하게 이해할 수 있게 하기 위하여, 첨부된 도면과 연관하여 하기 양호한 실시예의 상세한 설명을 기술한다.
도 1과 도 2는 본 확산기와 함께 사용되는 덕트 버너를 도시하며, 상기 덕트 버너는 부호 "10"으로 표시된다. 다중 덕트 버너(10)는 연소 시스템에 사용되고 터빈 배기 가스(TEG) 스트림을 생산하는 가스 터빈 발생기의 하류와 증기 발생기의 상류에 배치된다. 덕트 버너(10)는 제어 장치(14)의 제어 하에서 소스(도시생략)로부터 연료를 수용하는 연료 파이프(12)를 포함한다. 다중 안정 장치(16)는 연료 파이프(12)를 따라서 배치된다. 상기 안정 장치(16)는 이 안정 장치(16)에 의해서 포위되는 영역에서 연료가 연료 파이프(12)를 빠져나올 수 있게 하기 위하여 연료 파이프(12) 내의 구멍(도시생략)과 정렬되는 복수의 구멍(18)을 포함한다. 안정 장치(16)는 연료 파이프(12)를 빠져나오는 가스의 완전한 연소를 촉진시키는 작용을 한다.
도 2와 도 3에서, 본 발명의 중요 형태는 확산기(20)를 사용하는 것이다. 이 확산기(20)는 연료 파이프(12)의 양쪽 상에 있는 안정 장치(16)로부터 외향으로 연장된다. 상기 안정 장치(16)와 함께 확산기(20)는 불꽃을 안정시키기 위하여 터빈 배기 가스(TEG) 스트림과 가스를 혼합시키는 작용을 한다. 확산기(20)는 작은 평면형 와동을 발생시켜서 일산화탄소의 발생량을 작게 할 뿐 아니라 하류에서의 혼합작용을 개선한다. 안정 장치(16)에 의해서 혼합작용이 발생하는 평면에 직교하는 평면에서 와류(eddy flow)를 증가시키기 위해서, 인접 확산기(20)들 사이에서 와동 발생이 증가된다. 확산기(20)는 터빈 배기 가스(TEG)로부터 하류에 있는 초기 연소 영역의 보호작용을 증가시키고 확산기(20)의 형태에 의해서 발생한 평면형 와동의 외부로 인하여 하류 혼합비율을 증가시킴으로써 일산화탄소의 발생량을 작게 한다.
도 3에서, 확산기(20)는 플레이트(22)를 포함한다. 이 플레이트(22)는 제 1 부분(24)과 제 2 부분(26)을 포함한다. 제 1 부분(24)은 이격된 측부(24a,24b) 사이에서 균일한 폭을 가지며 안정 장치(16)에 부착된다. 확산기(20)의 제 2 부분(26)은 이격된 측부(26a,26b) 사이에서 연장되는 가변폭을 가진다. 플레이트(22)는 단부(22a,22b) 사이에서 연장되는 전체 길이를 가진다. 따라서, 플레이트(22)의 폭은 단부(22a,22b) 사이에서 균일폭에서 가변폭으로 변화된다는 사실을 알 수 있다. 도 3은 삼각형의 제 2 부분(26)을 갖는 확산기(20)를 도시한다. 제 2 부분(26)은 일반적으로 정삼각형으로 구성된다. 플레이트(22)의 제 1 부분(24)과 제 2 부분(26)은 연속적으로 구성되며, 다른 방안으로, 두 개별 부분(24,26)은 함께 상호결합하여 플레이트(22)를 형성한다. 플레이트(22)의 부분(24)은 와동 흐름을 증가시키기 위하여 복수의 구멍(28)을 포함한다.
도 4에서, 안정 장치(16)는 일반적으로 부호 "32"로 표시한 본 확산기의 다른 실시예와 함께 도시된다. 확산기(32)는 제 1 부분(36)과 제 2 부분(38)을 갖는 플레이트(34)를 포함한다. 플레이트(34)의 제 1 부분(36)은 측부(36a,36b) 사이에서 연장되는 균일폭을 가진다. 플레이트(34)의 제 2 부분(38)은 측부(38a,38b) 사이에서 연장되는 가변폭을 포함한다. 플레이트(34)의 제 2 부분(38)은 플레이트(22)(도 3)의 제 2 부분(26)의 구성과 유사하지만 사다리꼴 구성을 가진다. 확산기(32)는 단부(34a) 내지 단부(34b) 사이에서 폭이 감소된다. 플레이트(34)의 제 1 부분(36)과 제 2 부분(38)은 연속 재료 시트 또는 개별적인 재료 시트로 제조되고 차후에 상호결합된다.
도 5에는, 본 확산기의 또 다른 실시예가 도시되며, 일반적으로 부호 "40"으 로 지정된다. 확산기(40)는 아치형 구성을 갖는 플레이트(42)를 포함한다. 플레이트(42)는 제 1 부분(44)과 제 2 부분(46)을 포함한다. 제 1 부분(44)은 측부(44a,44b) 사이에서 연장되는 균일폭을 가진다. 플레이트(42)의 제 2 부분(46)은 측부(46a,46b) 사이에서 연장되는 가변폭을 가진다. 단부(42a,42b) 사이에서 연장되는 플레이트(42)의 전체 길이는 가변폭을 가진다. 플레이트(42)의 단부(42b)는 아치형 형상을 가진다.
플레이트(42)의 제 1 부분(44)과 제 2 부분(46)은 연속 재료 시트 또는 개별적인 재료 시트로 제조되고 차후에 상호결합된다.
도 6에서, 본 확산기의 또 다른 실시예가 도시되고 일반적으로 "부호 50"으로 지정된다. 확산기(50)는 제 1 부분(54)과 제 2 부분(56)을 갖는 플레이트(52)를 포함한다. 제 1 부분(54)은 측부(54a,54b) 사이에서 연장되는 균일폭을 가진다. 제 2 부분(56)은 측부(56a,56b) 사이에서 연장되는 가변폭을 가진다. 제 2 부분(56)의 폭은 안정 장치(16)의 외향 방향으로 증가된다. 단부(52a,52b) 사이에서 연장되는 플레이트(52)의 전체 길이는 변화될 수 있다. 플레이트(52)의 제 2 부분(56)은 확산기(20)(도 3)의 플레이트(22)의 제 2 부분(26)으로부터 역전된 자세로 구성되며, 플레이트(52)의 제 1 부분(54)으로부터 이격된 정삼각형을 포함한다.
알 수 있는 바와 같이, 확산기(20,32,40,50)들은 확산기의 길이에 대해서 연장되는 가변폭의 일부와 균일폭의 일부를 각각 구비한다. 가변폭의 일부는 하류 부문의 혼합작용을 개선하여 일산화탄소의 발생량을 저하시키는 터빈 배기 가스(TEG)으로부터의 초기 연소 영역의 보호작용을 증가시키기 위하여, 추가 와동을 생성한다.
따라서, 본 발명은 덕트 버너에서 하류부문의 혼합작용을 개선하기 위하여, 평면형 와동에서 발생하는 개선된 확산기에 대해서 제공된다는 사실을 알 수 있다. 본 확산기는 보호작용을 증가시키고, 평면형 와동 발생과 연관되어서 일산화탄소의 발생량을 감소시킨다.
본 발명은 특정 실시예에 대해서 기술하였지만, 당기술에 숙련된 기술자는 다양하게 변형 및 변화시킬 수 있으며, 첨부된 청구범위의 범주 내에서 다양한 변형 및 변화시킬 수 있도록 고안되었다는 사실을 이해해야 한다.

Claims (17)

  1. 연료 파이프와 안정 장치를 구비한 가스 덕트 버너용 확산기에 있어서,
    길이를 한정하는 이격된 제 1 및 제 2 단부와 폭을 한정하는 이격된 제 1 및 제 2 측부를 구비한 플레이트를 포함하며,
    상기 플레이트는 상기 안정 장치에 인접하게 배치되기에 적합하고 균일폭을 구비한 제 1 부분과, 상기 플레이트 길이를 따라 연장되는 가변폭을 구비한 제 2 부분을 포함하는 확산기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 부분의 상기 폭은 상기 플레이트의 상기 제 1 부분으로부터 상기 플레이트의 상기 제 2 단부까지 감소되는 확산기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 부분의 상기 폭은 상기 플레이트의 상기 제 1 부분으로부터 상기 플레이트의 상기 제 2 단부까지 증가하는 확산기.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 플레이트의 상기 제 2 부분은 삼각형 형태를 갖는 확산기.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 플레이트의 상기 제 2 부분은 반원형 형태를 갖는 확산기.
  6. 연료 파이프와 안정 장치를 구비한 가스 버너용 확산기에 있어서,
    상기 안정 장치에 인접하게 배치되기에 적합한 제 1 단부 및 이 제 1 단부로부터 이격된 제 2 단부와, 상기 제 1 및 제 2 단부 사이에서 연장되고 균일한 거리 만큼 이격된 제 1 및 제 2 측부를 구비하는 제 1 부분과;
    상기 제 1 부분의 상기 제 2 단부에 인접하게 배치된 제 1 단부 및 이 제 1 단부로부터 이격된 제 2 단부와, 상기 제 1 및 제 2 단부 사이에서 연장되고 상기 제 1 및 제 2 단부 사이에서 가변 거리 만큼 이격된 제 1 및 제 2 측부를 구비하는 제 2 부분을 구비하는 확산기.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 부분의 상기 제 1 및 제 2 측부 사이의 거리는 상기 제 1 단부에서부터 상기 제 2 단부까지 감소되는 확산기.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 부분의 상기 제 1 및 제 2 측부 사이의 거리는 상기 제 1 단부에서부터 상기 제 2 단부까지 증가하는 확산기.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 부분은 정삼각형 형태를 갖는 확산기.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 부분은 사다리꼴 형태를 갖는 확산기.
  11. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 부분은 반원형 형태를 갖는 확산기.
  12. 연료 파이프와;
    이 연료 파이프를 따라서 배치된 복수의 안정 장치와;
    복수의 확산기들중 하나가 상기 복수의 안정 장치중 하나에 인접하게 배치되는 복수의 확산기를 포함하며,
    상기 복수의 확산기는 길이를 한정하는 이격된 제 1 및 제 2 단부와 폭을 한정하는 이격된 제 1 및 제 2 측부를 구비한 플레이트를 각각 구비하며,
    상기 플레이트는 상기 안정 장치에 인접하게 배치되기에 적합하고 균일폭을 구비한 제 1 부분과, 상기 플레이트 길이를 따라 연장되는 가변폭을 구비한 제 2 부분을 포함하는 가스 덕트 버너.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제 2 부분의 상기 폭은 상기 플레이트의 상기 제 1 부분으로부터 상기 플레이트의 상기 제 2 단부까지 감소되는 가스 덕트 버너.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 제 2 부분의 상기 폭은 상기 플레이트의 상기 제 1 부분으로부터 상기 플레이트의 상기 제 2 단부까지 증가하는 가스 덕트 버너.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 플레이트의 상기 제 2 부분은 삼각형 형태를 갖는 가스 덕트 버너.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 플레이트의 상기 제 2 부분은 반원형 형태를 갖는 가스 덕트 버너.
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