KR101412237B1 - 가스 터빈 연소기 및 가스 터빈 - Google Patents

가스 터빈 연소기 및 가스 터빈 Download PDF

Info

Publication number
KR101412237B1
KR101412237B1 KR1020127002579A KR20127002579A KR101412237B1 KR 101412237 B1 KR101412237 B1 KR 101412237B1 KR 1020127002579 A KR1020127002579 A KR 1020127002579A KR 20127002579 A KR20127002579 A KR 20127002579A KR 101412237 B1 KR101412237 B1 KR 101412237B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
combustion
combustor
gas turbine
circumferential direction
gas
Prior art date
Application number
KR1020127002579A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120041741A (ko
Inventor
게이지로 사이토
신지 아카마츠
겐지 사토
시게미 만다이
Original Assignee
미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 filed Critical 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Publication of KR20120041741A publication Critical patent/KR20120041741A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101412237B1 publication Critical patent/KR101412237B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/04—Air inlet arrangements
    • F23R3/06—Arrangement of apertures along the flame tube
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/46—Combustion chambers comprising an annular arrangement of several essentially tubular flame tubes within a common annular casing or within individual casings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F02C7/16—Cooling of plants characterised by cooling medium
    • F02C7/18—Cooling of plants characterised by cooling medium the medium being gaseous, e.g. air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/03045—Convection cooled combustion chamber walls provided with turbolators or means for creating turbulences to increase cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/16—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration with devices inside the flame tube or the combustion chamber to influence the air or gas flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Gas Burners (AREA)

Abstract

가스 터빈 연소기 및 가스 터빈에 있어서, 연소기 내통(42)에 대하여, 연소용 고압 공기를 공급하는 공기 통로(54)와, 연료를 공급하는 파일럿 노즐(44), 메인 연료 노즐(45), 톱 햇 노즐(47)과, 필름 공기(냉각용 공기)를 공급하는 개구부(64)를 마련하는 동시에, 연소기 내통(42)에 있어서의 연소 가스의 유동방향의 하류부 내벽면에 둘레방향을 따라서 축소 부재(71, 72, 73)를 마련하고, 이 축소 부재(71, 72, 73)를 필름 공기의 흐름을 혼란시키지 않는 관통부(74, 75, 76)를 제외하는 둘레방향에 있어서 소정 영역에 마련함으로써, 일산화탄소 등의 발생을 억제 가능하게 하는 동시에 불안정 연소의 발생을 억제 가능하게 한다.

Description

가스 터빈 연소기 및 가스 터빈{GAS TURBINE COMBUSTOR AND GAS TURBINE}
본 발명은 압축 가스에 연료를 공급하고 혼합하며 이 혼합 가스를 연소하여 연소 가스를 얻는 가스 터빈 연소기 및 이 가스 터빈 연소기로부터의 연소 가스에 의해 터빈을 구동하여 회전 동력을 얻는 가스 터빈에 관한 것이다.
예를 들면, 가스 터빈은 압축기, 연소기와 터빈에 의해 구성되어 있다. 그리고, 공기 도입구로부터 도입된 공기가 압축기에 의해서 압축됨으로써 고온·고압의 압축 공기가 되고, 연소기에서 이 압축 공기에 대하여 연료를 공급하고 연소시킴으로써 고온·고압의 연소 가스를 얻고, 이 연소 가스에 의해 터빈을 구동하여, 이 터빈에 연결된 발전기를 구동한다.
이와 같은 가스 터빈의 연소기에서는, 플래시백의 방지나 벽면 소손 방지 등을 위해, 예혼합 노즐의 선단부의 근방에 위치하는 연소통의 외벽으로부터 외부 공기를 도입하고, 도입한 외부 공기를 필름 공기로 하여, 연소통의 내벽면을 따라서 흐르게 하고 있다. 그런데, 이 필름 공기는, 연소기내의 연소 가스의 온도가 낮은 가스 터빈의 부분 부하 운전 영역에서, 이 연소 가스를 급랭시켜버리므로, 연료 가스(예를 들면, 메탄)가 연소하여, 일산화탄소(CO)로부터 이산화탄소(CO2)에 화학 반응하는 타이밍이 늦어, 이 일산화탄소나 미연탄화수소(UHC)가 대량으로 발생해 버릴 우려가 있다.
이와 같은 문제를 해결하는 것으로서, 예를 들면, 하기 특허 문헌(1)에 기재된 것이 있다. 이 특허 문헌(1)에 기재된 가스 터빈의 연소기에서는, 연소기 후방의 내통벽에 원추 사다리꼴을 이루는 링형상의 축소 부재를 동심형상으로 장착하고 있다. 따라서, 필름 공기가 축소 부재에 의해 중심부를 향하여 흐르고, 고온의 연소 가스와 혼합함으로써 연소 반응을 촉진하여, 일산화탄소나 미연탄화수소의 발생을 억제할 수 있다.
일본 특허 공개 공보 제 1993-149543 호
상술한 종래의 가스 터빈의 연소기에 있어서는, 연소 가스의 온도가 낮은 가스 터빈의 부분 부하 운전 영역에서는, 축소 부재에 의해 필름 공기를 고온의 연소 가스와 혼합하여 연소 반응을 촉진하는 것에 의해, 일산화탄소나 미연탄화수소의 발생을 억제할 수 있다. 그렇지만, 연소 가스의 온도가 높은 가스 터빈의 정격 부하 운전 영역에서는, 축소 부재에 의해 발생하는 소용돌이가 연소 반응을 과잉 촉진하는 동시에, 소용돌이 스스로 불안정성에 의해 불안정 연소가 발생해 버릴 가능성이 있다.
본 발명은 상술한 과제를 해결하는 것으로서, 일산화탄소 등의 발생을 억제 가능한 동시에 불안정 연소의 발생을 억제 가능하게 하는 가스 터빈 연소기 및 가스 터빈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가스 터빈 연소기는, 고압 공기와 연료가 내부에서 연소하여 연소 가스를 발생시키는 연소통과, 해당 연소통에 연소용 고압 공기를 공급하는 연소용 고압 공기 공급 수단과, 상기 연소통의 고온 공기에 대하여 연료를 공급하는 연료 공급 수단과, 상기 연소통에 내벽면을 따라서 냉각용 공기를 공급하는 냉각용 공기 공급 수단과, 상기 연소통에 있어서의 연소 가스의 유동방향의 하류부 내벽면에 둘레방향을 따라서 마련되는 축소 부재를 구비하는 가스 터빈 연소기에 있어서, 상기 축소 부재는 둘레방향에 있어서, 냉각용 공기의 흐름을 혼란시키지 않는 관통부를 제외한 영역에 마련되는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 가스 터빈 연소기에서는, 상기 축소 부재는 상기 관통부에 의해 둘레방향으로 복수 분할하여 마련되는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 가스 터빈 연소기에서는, 상기 축소 부재는 상기 연소통의 내벽면에 둘레방향에 대하여 비대칭인 위치에 마련되는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 가스 터빈 연소기에서는, 상기 축소 부재는 상기 연소통의 중심부측으로 돌출하며 상기 축소 부재의 둘레방향의 양 단부에 코너부를 갖는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 가스 터빈 연소기에서는, 상기 축소 부재는 연소 가스의 유동방향으로 복수 마련되는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 가스 터빈은, 압축기로 압축한 압축 공기에 연소기로 연료를 공급하여 연소하고, 발생한 연소 가스를 터빈에 공급함으로써 회전 동력을 얻는 가스 터빈에 있어서, 상기 연소기는, 연소통과, 해당 연소통에 연소용 고압 공기를 공급하는 연소용 고압 공기 공급 수단과, 상기 연소통의 고온 공기에 대하여 연료를 공급하는 연료 공급 수단과, 상기 연소통에 내벽면을 따라서 냉각용 공기를 공급하는 냉각용 공기 공급 수단과, 상기 연소통에 있어서의 연소 가스의 유동방향의 하류부 내벽면에 둘레방향을 따라서 마련되는 축소 부재를 갖고, 상기 축소 부재는 둘레 방향에 있어서, 냉각용 공기의 흐름을 혼란시키지 않는 관통부를 제외한 영역에 마련되는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 가스 터빈 연소기에 의하면, 연소통에 연소용 고압 공기를 공급하는 연소용 고압 공기 공급 수단과, 연소통의 고온 공기에 대하여 연료를 공급하는 연료 공급 수단과, 연소통에 내벽면을 따라서 냉각용 공기를 공급하는 냉각용 공기 공급 수단과, 연소통에 있어서의 연소 가스의 유동방향의 하류부 내벽면에 둘레방향을 따른 축소(contraction) 부재를 마련하고, 이 축소 부재를, 둘레방향에 있어서, 냉각용 공기의 흐름을 혼란시키지 않는 관통부를 제외한 영역에 마련하고 있다. 따라서, 연소통내에서, 축소 부재가 마련되어 있는 영역에서는, 냉각용 공기가 이 축소 부재에 의해 중심부를 향하여 흐르도록 그 흐름이 혼란되므로, 또한, 동시에 축소 부재 하류로부터 유입시킨 냉각용 공기도 축소 부재에 의해 발생하는 혼란으로, 고온의 연소 가스와 혼합하고 연소 반응을 촉진하여, 일산화탄소나 미연탄화수소의 발생을 억제할 수 있다. 한편, 관통부가 마련되어 있는 영역에서는, 냉각용 공기의 흐름이 혼란되지 않고 내벽면을 따라서 흐르기 때문에, 미연 예혼합기의 이상 연소를 방지할 수 있는 동시에, 관통부의 존재에 의해 소용돌이의 불안정성을 회피할 수 있다. 그 결과, 불안정 연소의 발생을 억제할 수 있다.
본 발명의 가스 터빈 연소기에 의하면, 축소 부재를 관통부에 의해 둘레방향으로 복수 분할하여 마련하므로, 관통부에서의 연소의 과잉 촉진이 발생하지 않기 때문에, 불안정 연소의 발생을 억제할 수 있다.
본 발명의 가스 터빈 연소기에 의하면, 축소 부재를 연소통의 내벽면에 둘레방향에 대하여 비대칭인 위치에 마련하는 것에 의해, 화염형상이 둘레방향에 대하여 언밸런스해지고, 연소통내에서의 둘레방향의 온도 분포가 변화하여, 축방향의 불안정 진동을 발생시키는 가진력을 저감 할 수 있다.
본 발명의 가스 터빈 연소기에 의하면, 축소 부재에 연소통의 중심부측으로 돌출하며 상기 축소 부재의 둘레방향의 양 단부에 코너부를 마련하므로, 냉각용 공기는, 축소 부재의 코너부에서 소용돌이를 발생하게 되어, 연소 가스와 냉각용 공기의 혼합을 촉진할 수 있다.
본 발명의 가스 터빈 연소기에 의하면, 축소 부재를 연소 가스의 유동방향으로 복수 마련하므로, 축소 부재로의 발열을 분산할 수 있는 동시에, 일산화탄소나 미연탄화수소의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 가스 터빈에 의하면, 압축기와 연소기와 터빈으로 구성하고, 연소기로서 연소통에 연소용 고압 공기를 공급하는 연소용 고압 공기 공급 수단과, 연소통의 고온 공기에 대하여 연료를 공급하는 연료 공급 수단과, 연소통에 내벽면을 따라서 냉각용 공기를 공급하는 냉각용 공기 공급 수단과, 연소통에 있어서의 연소 가스의 유동방향의 하류부 내벽면에 둘레방향에 따른 축소 부재를 마련하고, 이 축소 부재를, 둘레방향에 있어서, 냉각용 공기의 흐름을 혼란시키지 않는 관통부를 제외한 영역에 마련하고 있다. 따라서, 연소통내에서, 축소 부재가 마련되어 있는 영역에서는, 냉각용 공기가 이 축소 부재에 의해 중심부를 향하여 흐르도록 그 흐름이 혼란되는 동시에, 조임 하류에서 유입한 냉각용 공기에 대해서도 혼란에 의한 혼합 촉진 효과를 기대할 수 있기 때문에, 고온의 연소 가스와 혼합하고 연소 반응을 촉진하여, 일산화탄소나 미연탄화수소의 발생을 억제할 수 있는 한편, 관통부가 마련되어 있는 영역에서는, 냉각용 공기의 흐름이 혼란되지 않고 내벽면을 따라서 흐르므로, 미연 예혼합기의 이상 연소를 방지할 수 있는 동시에, 관통부의 존재에 의해 소용돌이의 불안정성을 회피할 수 있으며, 그 결과, 불안정 연소의 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 가스 터빈 연소기에 있어서의 미통(尾筒)의 내부를 도시하는 개략도,
도 2는 도 1의 II－II 단면도,
도 3은 도 2의 III－III 단면도,
도 4는 실시예 1의 가스 터빈 연소기에 있어서의 축방향 위치에서의 발열율을 나타내는 그래프,
도 5는 실시예 1의 가스 터빈을 도시하는 개략도,
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 가스 터빈 연소기의 단면을 도시하는 개략도,
도 7은 본 발명의 실시예 3에 따른 가스 터빈 연소기의 단면을 도시하는 개략도,
도 8은 본 발명의 실시예 4에 따른 가스 터빈 연소기에 있어서의 미통의 내부를 도시하는 개략도,
도 9는 도 8의 IX－IX 단면도이다.
이하에 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 가스 터빈 연소기 및 가스 터빈의 매우 적합한 실시예를 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 가스 터빈 연소기에 있어서의 미통의 내부를 도시하는 개략도, 도 2는 도 1의 II－II 단면도, 도 3은 도 2의 III－III 단면도, 도 4는 실시예 1의 가스 터빈 연소기에서의 축방향 위치에서의 발열율을 나타내는 그래프, 도 5는 실시예 1의 가스 터빈을 도시하는 개략도이다.
실시예 1의 가스 터빈은, 도 5에 도시하는 바와 같이, 압축기(11)와 연소기(12)와 터빈(13)에 의해 구성되어 있다. 이 가스 터빈에는, 도시하지 않는 발전기가 연결되어 있어, 발전 가능하게 되어 있다.
압축기(11)는 공기를 도입하는 공기 도입구(21)를 갖고, 압축기 케이싱(casing; 22)내에 복수의 정익(23)과 동익(24)이 전후방향[후술하는 로터(32)의 축방향]에 교대로 배설되어 이루어지며, 그 외측에 추기실(25)이 마련되어 있다. 연소기(12)는, 압축기(11)로 압축된 압축 공기에 대하여 연료를 공급하여, 점화함으로써 연소 가능하게 되어 있다. 터빈(13)은 터빈 케이싱(26)내에 복수의 정익(27)과 동익(28)이 전후방향[후술하는 로터(32)의 축방향]에 교대로 배설되어있다. 이 터빈 케이싱(26)의 하류측에는, 배기 케이싱(29)을 거쳐서 배기실(30)이 배설되어 있으며, 배기실(30)은 터빈(13)에 연속하는 배기 디퓨저(31)를 갖고 있다.
또한, 압축기(11), 연소기(12), 터빈(13), 배기실(30)의 중심부를 관통하도록 로터(터빈축)(32)가 위치하고 있다. 로터(32)는, 압축기(11)측의 단부가 베어링부(33)에 의해 회전 가능하게 지지되는 한편, 배기실(30)측의 단부가 베어링부(34)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 이 로터(32)는, 압축기(11)에서, 각 동익(24)이 장착된 디스크가 복수 중첩되어 고정되고, 터빈(13)에서, 각 동익(28)이 장착된 디스크가 복수 중첩되어 고정되어 있으며, 배기실(30)측의 단부에 도시하지 않는 발전기의 구동축이 연결되어 있다.
그리고, 이 가스 터빈은, 압축기(11)의 압축기 케이싱(casing; 22)이 각부(脚部)(35)에 지지되고, 터빈(13)의 터빈 케이싱(26)이 각부(36)에 의해 지지되며, 배기실(30)이 각부(37)에 의해 지지되어 있다.
따라서, 압축기(11)의 공기 도입구(21)로부터 도입된 공기가, 복수의 정익(23)과 동익(24)을 통과하여 압축되므로 고온·고압의 압축 공기가 된다. 연소기(12)에서, 이 압축 공기에 대하여 소정의 연료가 공급되어 연소한다. 그리고, 이 연소기(12)에서 생성된 작동 유체인 고온·고압의 연소 가스가, 터빈(13)을 구성하는 복수의 정익(27)과 동익(28)을 통과함으로써 로터(32)를 구동 회전하며, 이 로터(32)에 연결된 발전기를 구동한다. 한편, 배기 가스(연소 가스)의 에너지는 배기실(30)의 배기 디퓨저(31)에 의해 압력으로 변환되어 감속되고 나서 대기로 방출된다.
상술한 실시예 1의 연소기(12)에 있어서, 도 1에 도시하는 바와 같이, 연소기 외통(41)의 내부에 소정 간격을 두고 연소기 내통(42)이 지지되고, 이 연소기 내통(42)의 선단부에 연소기 미통(尾筒; 43)이 연결되어 연소기 케이싱이 구성되어 있다. 연소기 내통(42)내에는, 그 중심부에 파일럿 노즐(44)이 배설되는 동시에, 연소기 내통(42)의 내주면에 둘레방향을 따라서 파일럿 노즐(44)을 둘러싸도록 복수의 메인 연료 노즐(예혼합 노즐)(45)이 배설되어 있고, 파일럿 노즐(44)의 선단부에는 파일럿 콘(46)이 장착되어 있다. 또한, 연소기 외통(41)의 내주면에 둘레방향을 따라서 복수의 톱 햇 노즐(top hat nozzles; 47)이 배설되어 있다.
상세하게 설명하면, 연소기 외통(41)은, 외통 본체(51)의 기단부에 외통 덮개부(52)가 밀착하고, 복수의 체결 볼트(53)에 의해 체결되어 구성되어 있으며, 이 외통 덮개부(52)에 연소기 내통(42)의 기단부가 끼워 장착되고, 외통 덮개부(52)와 연소기 내통(42) 사이에 공기 통로(54)가 형성되어 있다. 그리고, 연소기 내통(42) 내에서, 그 중심부에 파일럿 노즐(44)이 배설되는 동시에, 이 파일럿 노즐(44)을 둘러싸도록 복수의 메인 연료 노즐(45)이 배설되며, 각 메인 연료 노즐(45)의 선단부가 메인 버너(55)에 연통하고 있다.
또한, 외통 덮개부(52)에는, 톱 햇부(56)가 끼워 맞춰지고, 복수의 체결 볼트(57)에 의해 체결되어 있으며, 상술한 톱 햇 노즐(47)은, 이 톱 햇부(56)에 마련되어 있다. 즉, 톱 햇부(56)의 기단부에 둘레방향을 따라서 연료 캐비티(58)가 형성되고, 이 연료 캐비티(58)로부터 선단측을 향하여 복수의 연료 통로(59)가 형성되며, 이 각 연료 통로(59)의 선단부에 분사구(60)가 연결되어 있다.
그리고, 도시하지 않는 파일럿 연료 라인이 파일럿 노즐(44)의 연료 포트(61)에 연결되고, 메인 연료 라인이 메인 연료 노즐(45)의 연료 포트(62)에 연결되며, 톱 햇 연료 라인이 톱 햇 노즐(47)의 연료 포트(63)에 연결되어 있다.
또한, 연소기 내통(42)에는, 그 외주부에, 외부로부터 고압 공기를 받아들이고, 필름 공기로 내주면을 따르게 하는 것에 의해 냉각하는 복수의 개구부(64)가 형성되어 있다.
또한, 실시예 1에서, 연소기 내통(42) 및 연소기 미통(43)에 의해 본 발명의 연소통이 구성되고, 공기 통로(54)에 의해 연소용 고압 공기 공급 수단이 구성되며, 파일럿 노즐(44), 메인 연료 노즐(45), 톱 햇 노즐(47)에 의해 본 발명의 연료 공급 수단이 구성되고 개구부(64)에 의해 본 발명의 냉각용 공기 공급 수단이 구성된다.
따라서, 고온·고압의 압축 공기의 공기류가 공기 통로(54)에 흘러 들어가면, 이 압축 공기가 톱 햇 노즐(47)로부터 분사된 연료와 혼합되어, 이 연료 혼합기(氣)가 연소기 내통(42)내에 흘러 들어간다. 연소기 내통(42)내에서는, 이 연료 혼합기가 메인 연료 노즐(45)로부터 분사된 연료와 메인 버너(55)에 의해 혼합되고, 예혼합기의 선회류가 되어 연소기 미통(43)내에 흘러 들어간다. 또한, 연료 혼합기는 파일럿 노즐(44)로부터 분사된 연료와 혼합되어 도시하지 않는 불씨에 의해 착화되어 연소하고, 연소 가스가 되어 연소기 미통(43)내에 분출한다. 이 때, 연소 가스의 일부가 연소기 미통(43)내에 화염을 따라 주위에 확산하도록 분출함으로써, 각 메인 연료 노즐(45)로부터 연소기 미통(43)내에 흘러든 예혼합기에 착화되어 연소한다. 즉, 파일럿 노즐(44)로부터 분사한 파일럿 연료에 의한 확산 화염에 의해, 메인 연료 노즐(45)로부터의 희박 예혼합 연료의 안정 연소를 실행하기 위한 보염을 실행할 수 있다. 또한, 고온·고압의 압축 공기의 공기류가 개구부(64)로부터 도입되고, 연소기 내통(42) 및 연소기 미통(43)의 내벽면을 따라서 흐르게 되는 것에 의해 냉각되어, 연소 가스에 의한 연소기 내통(42) 및 연소기 미통(43)의 고온화가 억제된다.
이와 같이 구성된 실시예 1의 연소기(12)에서는, 도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같이, 연소기 내통(42)에 있어서의 연소 가스의 유동방향의 하류부 내벽면에 둘레방향을 따라서 3개의 축소 부재(71, 72, 73)가 마련되어 있다. 이 축소 부재(71, 72, 73)는 둘레방향에 있어서, 필름 공기(냉각용 공기)의 흐름을 혼란시키지 않는 관통부(74, 75, 76)를 제외한 영역에 마련되어 있다.
구체적으로 설명하면, 각 축소 부재(71, 72, 73)는, 거의 동일한 형상을 이루고 있고, 단면이 '<' 형상('ㄴ'자 형상)을 이루며, 기단부가 용접(또는 볼트 등)(77)에 의해 연소기 내통(42)의 내벽면에 고정되는 한편, 선단부가 연소기 내통(42)의 내벽면으로부터 소정 간격을 두고 지지 부재(78)에 의해 지지되어 있다. 그 때문에, 각 축소 부재(71, 72, 73)는, 연소기 내통(42)의 내벽면을 흐르는 필름 공기를 연소기 내통(42)의 중심측을 향하게 하도록 소정 각도(θ)만큼 경사진 안내면이 형성된다. 또한, 각 축소 부재(71, 72, 73)는, 연소기 내통(42)의 중심부측으로 돌출하며 상기 축소 부재의 둘레방향의 양 단부에 코너부(71a, 71b, 72a, 72b, 73a, 73b)를 갖고 있다.
한편, 관통부(74, 75, 76)는 각 축소 부재(71, 72, 73)의 사이에 위치하고, 거의 동일한 형상을 이루고 있다. 즉, 축소 부재(71, 72, 73)는 관통부(74, 75, 76)를 거쳐서, 즉, 축소 부재(71, 72, 73)와 관통부(74, 75, 76)가 둘레방향으로 복수(본 실시예에서는, 3개)로 분할되어 둘레방향으로 교대로 마련되게 된다. 이 경우, 축소 부재(71, 72, 73)는 연소기 내통(42)에 내벽면에 둘레방향에 대하여 비대칭인 위치에 마련되게 된다. 단, 축소 부재(71, 72, 73)를 둘레방향으로 비대칭으로 하지 않고 대칭 위치에 마련해도 좋다.
따라서, 연소기 내통(42)내에서는 중심부에 연소 가스가 흐르고, 외주부의 내벽면을 따라서 필름 공기가 흐른다. 이 때, 연소기 내통(42)내에서, 축소 부재(71, 72, 73)가 마련되어 있는 영역에서는, 필름 공기가 이 축소 부재(71, 72, 73)에 의해 중심부측을 향하여 흐르도록, 그 흐름이 혼란된다. 또한, 동시에, 축소 부재(71, 72, 73)의 하류로부터 유입시킨 냉각용 공기도 축소 부재(71, 72, 73)에 의해 그 흐름이 혼란된다. 그 때문에, 필름 공기가 고온의 연소 가스와 혼합하고 연소 반응을 촉진하여, 일산화탄소나 미연탄화수소의 발생이 억제된다.
또한, 연소기 내통(42)내에서, 축소 부재(71, 72, 73)가 마련되어 있는 영역에서는, 필름 공기가 연소 가스와 혼합하기 쉬워진다. 한편, 축소 부재(71, 72, 73)가 없이, 관통부(74, 75, 76)가 마련되어 있는 영역에서는, 필름 공기의 흐름이 혼란되지 않고 내벽면을 따라서 흐른다. 그 때문에, 미연 예혼합기의 이상 연소가 방지되는 동시에, 관통부(74, 75, 76)의 존재에 의해 소용돌이의 불안정성이 회피되어, 불안정 연소의 발생이 억제된다.
이 경우, 각 축소 부재(71, 72, 73)가 복수로 분할되고, 또한, 코너부(71a, 71b, 72a, 72b, 73a, 73b)를 갖고 있으므로, 축소 부재(71, 72, 73)에 의해 그 흐름이 혼란된 필름 공기는 관통부(74, 75, 76)를 통과하는 필름 공기에도 영향을 주게 되어, 일산화탄소나 미연탄화수소의 발생, 연소 가스 온도의 상승이 효과적으로 억제된다.
도 4는 연소기(12)에 있어서의 기단부측으로부터 선단부를 향한 거리에 대한 발열율을 나타내는 그래프이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 축소 부재가 마련되어 있지 않은 종래의 연소기에서는, 도 4에서 점선으로 나타내는 바와 같이, 중간부에서 발열율이 최대가 된다. 또한, L의 위치에 링형상을 이루는 축소 부재가 마련되어 있는 종래의 연소기에서는, 도 4에서 실선으로 나타내는 바와 같이, 축소 부재의 위치의 직후에 발열율이 과잉으로 커진다. 한편, 실시예 1의 축소 부재(71, 72, 73)가 마련된 연소기(12)에서는, 도 4에서 일점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 발열율의 최대값이 작아지고 있다.
또한, 축소 부재(71, 72, 73)가 연소기 내통(42)에 내벽면에 둘레방향에 대하여 비대칭으로 마련되어 있고, 화염형상이 둘레방향에 대하여 언밸런스가 되어, 이 부분에서의 화염면의 축방향의 길이가 변화한다. 이 결과, 축소 부재(71, 72, 73)가 있는 영역과 관통부(74, 75, 76)가 있는 영역의 온도 분포가 둘레방향으로 변화하여, 연소기 축방향의 불안정 진동을 발생시키는 가진력이 저감된다.
또한, 한편, 화염이 둘레방향에 대하여 비대칭적인 분포를 가지므로, 단면내 진동 모드에 대하여, 「＋」와 「－」가 반전하는 진동 모드의 발생이 억제된다.
여기서, 축소 부재(71, 72, 73)가 둘레방향으로 비대칭인 위치에 마련된다. 둘레방향에 대해서 비대칭인 위치란, 연소기 내통(42)의 단면이 짝수개로 균등 분할되는 진동 모드에 있어서의 직경선(위상이 반전하는 마디)이 그려질 수 없는 위치이며, 여기에서는, 축소 부재(71, 72, 73)가 둘레방향과 중첩되지 않고, 연소기 내통(42)의 중심에 대하여 점대칭이 되지 않는 위치에 설정되어 있다. 즉, 본 실시예에서는, 축소 부재(71, 72, 73)[관통부(74, 75, 76)]는 둘레방향으로 120도 이간하는 위치에 설정된다.
이와 같이 실시예 1의 가스 터빈 연소기에 있어서는, 연소기 내통(42)에 대하여, 연소용 고압 공기를 공급하는 공기 통로(54)와, 연료를 공급하는 파일럿 노즐(44), 메인 연료 노즐(45), 톱 햇 노즐(47)과 필름 공기(냉각용 공기)를 공급하는 개구부(64)를 마련하는 동시에, 연소기 내통(42)에 있어서의 연소 가스의 유동방향의 하류부 내벽면에 둘레방향을 따라서 축소 부재(71, 72, 73)를 마련하고, 이 축소 부재(71, 72, 73)를, 둘레 방향에 있어서 필름 공기의 흐름을 혼란시키지 않는 관통부(74, 75, 76)를 제외한 영역에 마련하고 있다.
따라서, 연소기 내통(42)내에서, 축소 부재(71, 72, 73)가 마련되어 있는 영역에서는, 필름 공기가 이 축소 부재(71, 72, 73)에 의해 중심부를 향하여 흐르도록 그 흐름이 혼란되는 것에 의해, 또한, 동시에, 축소 부재(71, 72, 73)의 하류로부터 유입시킨 냉각용 공기도 축소 부재(71, 72, 73)에 의해 그 흐름이 혼란되므로, 고온의 연소 가스와 혼합하고 연소 반응을 촉진하여, 일산화탄소나 미연탄화수소의 발생을 억제할 수 있다. 한편, 관통부(74, 75, 76)가 마련되어 있는 영역에서는, 필름 공기의 흐름이 혼란되지 않고 내벽면을 따라서 흐르기 때문에, 미연 예혼합기의 이상 연소를 방지할 수 있는 동시에, 관통부(74, 75, 76)의 존재에 의해 소용돌이의 불안정성을 회피할 수 있다. 그 결과, 불안정 연소의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 실시예 1의 가스 터빈 연소기에서는, 축소 부재(71, 72, 73)를, 관통부(74, 75, 76)를 거쳐서 둘레방향으로 3분할하여 마련하고 있다. 따라서, 축소 부재(71, 72, 73)와 관통부(74, 75, 76)의 간격이 짧아져, 미연 예혼합기의 이상 연소를 방지할 수 있는 동시에, 관통부(74, 75, 76)의 존재에 의해 소용돌이의 불안정성을 회피할 수 있다.
또한, 실시예 1의 가스 터빈 연소기에서는, 축소 부재(71, 72, 73)를, 연소기 내통(42)의 내벽면에 둘레방향에 대하여 비대칭인 위치에 마련하고 있다. 따라서, 화염형상이 둘레방향에 대하여 언밸런스가 되고, 연소기 내통(42)내에서의 온도 분포가 둘레방향으로 변화하며, 진동 모드의 발생을 억제하여, 불안정 연소의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 실시예 1의 가스 터빈 연소기에서는, 축소 부재(71, 72, 73)에 연소통의 중심부측으로 돌출하며 상기 축소 부재의 둘레방향의 양 단부에 코너부(71a, 71b, 72a, 72b, 73a, 73b)를 마련하고 있다. 따라서, 필름 공기는, 축소 부재(71, 72, 73)의 코너부(71a, 71b, 72a, 72b, 73a, 73b)에서 소용돌이를 발생하게 되어, 연소 가스와 냉각용 공기의 혼합을 촉진할 수 있다.
또한, 실시예 1에서는, 축소 부재(71, 72, 73)를 동(同)형상으로 하는 동시에, 관통부(74, 75, 76)를 동(同)형상으로 하고, 둘레방향으로 균등 간격으로 배치했지만, 축소 부재(71, 72, 73)나 관통부(74, 75, 76)에서의 둘레방향의 길이를 변경하거나 축소 부재(71, 72, 73)의 중심부측으로의 돌출량을 변경하거나 둘레방향의 간격을 변경함으로써, 더욱 비대칭성으로 하여도 좋다.
실시예 2
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 가스 터빈 연소기의 단면을 도시하는 개략도이다. 또한, 전술한 실시예에서 설명한 바와 같은 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 부여하고 중복하는 설명은 생략한다.
실시예 2에서는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 연소기 내통(42)에 있어서의 연소 가스의 유동방향의 하류부 내벽면에 둘레방향을 따라서 축소 부재(81, 82)가 마련되고, 이 축소 부재(81, 82)는 둘레방향에 있어서, 필름 공기(냉각용 공기)의 흐름을 혼란시키지 않는 관통부(83, 84)를 제외한 영역에 마련되어 있다.
즉, 각 축소 부재(81, 82)는, 둘레방향의 길이가 상위하고, 연소기 내통(42)의 중심부측으로 돌출하며 상기 축소 부재의 둘레방향의 양 단부에 코너부(81a, 81b, 82a, 82b)를 갖고 있다. 한편, 관통부(83, 84)는, 각 축소 부재(81, 82)의 사이에 위치하고, 둘레방향의 길이가 상위하다. 즉, 축소 부재(81, 82)는, 관통부(83, 84)를 거쳐서 둘레방향으로 복수 분할하여 마련되어 있다. 이 경우, 축소 부재(81, 82) 및 관통부(83, 84)는 연소기 내통(42)에 내벽면에 둘레방향에 대하여 비대칭인 위치에 마련되게 된다.
따라서, 연소기 내통(42)내에서는, 중심부에 연소 가스가 흐르고, 외주부의 내벽면을 따라서 필름 공기가 흐른다. 이 때, 연소기 내통(42)내에서, 축소 부재(81, 82)가 마련되어 있는 영역에서는, 필름 공기가 이 축소 부재(81, 82)에 의해 중심부측을 향하여 흐르도록, 그 흐름이 혼란된다. 그 때문에, 필름 공기가 고온의 연소 가스와 혼합하고 연소 반응을 촉진하여, 일산화탄소나 미연탄화수소의 발생이 억제된다.
또한, 연소기 내통(42)내에서, 축소 부재(81, 82)가 마련되어 있는 영역에서는, 필름 공기가 연소 가스와 혼합하기 쉬워진다. 한편, 축소 부재(81, 82)가 없고, 관통부(83, 84)가 마련되어 있는 영역에서는, 필름 공기의 흐름이 혼란되지 않으며 내벽면을 따라서 흐른다. 그 때문에, 미연 예혼합기의 이상 연소가 방지되는 동시에, 관통부(83, 84)의 존재에 의해 소용돌이의 불안정성이 회피되어, 불안정 연소의 발생이 억제된다.
또한, 축소 부재(81, 82) 및 관통부(83, 84)가 연소기 내통(42)에 내벽면에 둘레방향에 대하여 비대칭으로 마련되어 있고, 화염형상이 둘레방향에 대하여 언밸런스가 되어, 이 부분에서의 화염면의 축방향의 길이가 변화한다. 그 때문에, 축소 부재(81, 82)가 있는 영역과 관통부(83, 84)가 있는 영역의 온도 분포가 둘레방향으로 변화하여, 연소기 축방향의 불안정 진동을 발생시키는 가진력이 저감된다.
이와 같이 실시예 2의 가스 터빈 연소기에 있어서는, 연소기 내통(42)에 있어서의 연소 가스의 유동방향의 하류부 내벽면에 둘레방향을 따라서 2개의 축소 부재(81, 82)를 마련하고, 이 축소 부재(81, 82)를, 둘레방향에 있어서, 필름 공기의 흐름을 혼란시키지 않는 관통부(83, 84)를 제외한 영역에 마련하고 있다.
따라서, 축소 부재(81, 82)에 의해 필름 공기의 흐름이 혼란되므로, 고온의 연소 가스와 혼합하여 연소 반응을 촉진하고, 일산화탄소나 미연탄화수소의 발생을 억제할 수 있는 한편, 관통부(83, 84)에 의해 미연 예혼합기의 이상 연소를 방지할 수 있는 동시에, 관통부(83, 84)의 존재에 의해 소용돌이의 불안정성을 회피할 수 있어, 불안정 연소의 발생을 억제할 수 있다.
실시예 3
도 7은, 본 발명의 실시예 3에 따른 가스 터빈 연소기의 단면을 도시하는 개략도이다. 또한, 전술한 실시예에서 설명한 바와 동일한 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 부여하고 중복하는 설명은 생략한다.
실시예 3에서는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 연소기 내통(42)에 있어서의 연소 가스의 유동방향의 하류부 내벽면에 둘레방향을 따라서 축소 부재(91 내지 98)가 마련되고, 이 축소 부재(91 내지 98)는 둘레방향에 있어서, 필름 공기(냉각용 공기)의 흐름을 혼란시키지 않는 관통부(101 내지 108)를 제외한 영역에 마련되어 있다.
즉, 각 축소 부재(91 내지 98)는 동(同)형상을 이루고, 관통부(101 내지 108)도 동형상을 이루며, 둘레방향으로 균등 간격으로 마련되어 있다. 또한, 필요에 따라서, 형상, 길이, 배치 등을 변경하는 것에 의해, 둘레방향에 대하여 비대칭인 위치에 마련해도 좋다.
따라서, 연소기 내통(42)내에서는, 중심부에 연소 가스가 흐르고, 외주부의 내벽면을 따라서 필름 공기가 흐른다. 이 때, 연소기 내통(42)내에서, 축소 부재(91 내지 98)가 마련되어 있는 영역에서는, 필름 공기가 이 축소 부재(91 내지 98)에 의해 중심부 측을 향하여 흐르도록, 그 흐름이 혼란된다. 그 때문에, 필름 공기가 고온의 연소 가스와 혼합해 연소 반응을 촉진하여, 일산화탄소나 미연탄화수소의 발생이 억제된다.
또한, 연소기 내통(42)내에서, 축소 부재(91 내지 98)가 마련되어 있는 영역에서는, 필름 공기가 연소 가스와 혼합하기 쉬워진다. 한편, 축소 부재(91 내지 98)가 없고, 관통부(101 내지 108)가 마련되어 있는 영역에서는, 필름 공기의 흐름이 혼란되지 않고 내벽면을 따라서 흐른다. 그 때문에, 미연 예혼합기의 이상 연소가 방지되는 동시에, 관통부(101 내지 108)의 존재에 의해 소용돌이의 불안정성이 회피되어, 불안정 연소의 발생이 억제된다.
이와 같이 실시예 3의 가스 터빈 연소기에 있어서는, 연소기 내통(42)에 있어서의 연소 가스의 유동방향의 하류부 내벽면에 둘레방향을 따라서 8개의 축소 부재(91 내지 98)를 마련하고, 이 축소 부재(91 내지 98)를, 둘레방향에 있어서, 필름 공기의 흐름을 혼란시키지 않는 관통부(101 내지 108)를 제외한 영역에 마련하고 있다.
따라서, 축소 부재(91 내지 98)에 의해 필름 공기의 흐름이 혼란되는 것에 의해, 고온의 연소 가스와 혼합하여 연소 반응을 촉진하고, 일산화탄소나 미연탄화수소의 발생을 억제할 수 있는 한편, 관통부(101 내지 108)에 의해 미연 예혼합기의 이상 연소를 방지할 수 있는 동시에, 관통부(101 내지 108)의 존재에 의해 소용돌이의 불안정성을 회피할 수 있다. 그 결과, 불안정 연소의 발생을 억제할 수 있다.
실시예 4
도 8은 본 발명의 실시예 4에 따른 가스 터빈 연소기에 있어서의 미통의 내부를 도시하는 개략도, 도 9는 도 8의 IX－IX 단면도이다. 또한, 전술한 실시예로 설명한 바와 동일한 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 부여하고 중복하는 설명은 생략한다.
실시예 4에서는, 도 8 및 도 9에 도시하는 바와 같이, 연소기 내통(42)에 있어서의 연소 가스의 유동방향의 하류부 내벽면에 둘레방향을 따르는 3개의 축소 부재(111, 112, 113)가 마련되고, 이 각 축소 부재(111, 112, 113)는 둘레방향에 있어서, 필름 공기(냉각용 공기)의 흐름을 혼란시키지 않는 관통부(114, 115, 116)를 제외한 영역에 마련되어 있다.
즉, 각 축소 부재(111, 112, 113)는, 둘레방향의 길이가 거의 동일하며, 연소 가스의 유동방향으로 어긋나게 마련되는 동시에, 둘레방향에도 어긋나게 마련되어 있다. 이 경우, 3개의 축소 부재(111, 112, 113)는, 연소 가스의 유동방향에 대하여 그 일부가 중첩되도록 배치되어 있다. 한편, 관통부(114, 115, 116)는, 각 축소 부재(111, 112, 113)의 둘레방향으로 어긋나고, 연소 가스의 유동방향에 대해서는 동위치에 위치하며, 둘레방향의 길이가 거의 동일하게 되어 있다. 이 경우, 축소 부재(111, 112, 113) 및 관통부(114, 115, 116)는, 연소기 내통(42)에 내벽면에 둘레방향에 대하여 비대칭인 위치에 마련되게 된다.
따라서, 연소기 내통(42)내에서는, 중심부에 연소 가스가 흐르고, 외주부의 내벽면을 따라서 필름 공기가 흐른다. 이 때, 연소기 내통(42)내에서, 축소 부재(111, 112, 113)가 마련되어 있는 영역에서는, 필름 공기가 이 축소 부재(111, 112, 113)에 의해 중심부측을 향하여 흐르도록, 그 흐름이 혼란된다. 그 때문에, 필름 공기가 고온의 연소 가스와 혼합하고 연소 반응을 촉진하여, 일산화탄소나 미연탄화수소의 발생이 억제된다.
또한, 연소기 내통(42)내에서, 축소 부재(111, 112, 113)가 마련되어 있는 영역에서는, 필름 공기가 연소 가스와 혼합하기 쉬워진다. 한편, 축소 부재(111, 112, 113)가 없고, 관통부(114, 115, 116)가 마련되어 있는 영역에서는, 필름 공기의 흐름이 혼란되지 않고 내벽면을 따라서 흐른다. 그 때문에, 미연 예혼합기의 이상 연소가 방지되는 동시에, 관통부(114, 115, 116)의 존재에 의해 소용돌이의 불안정성이 회피되어, 불안정 연소의 발생이 억제된다.
또한, 축소 부재(111, 112, 113) 및 관통부(114, 115, 116)가 연소기 내통(42)에 내벽면에 둘레방향에 대하여 비대칭으로 마련되어 있고, 화염형상이 둘레방향에 대하여 언밸런스가 되어, 이 부분에서의 화염면의 축방향의 길이가 변화한다. 그 때문에, 축소 부재(111, 112, 113)가 있는 영역과 관통부(83, 84)가 있는 영역의 온도 분포가 둘레방향으로 변화하여, 연소기 축방향의 불안정 진동을 발생시키는 가진력이 저감된다.
이와 같이 실시예 4의 가스 터빈 연소기에 있어서는, 연소기 내통(42)에 있어서의 연소 가스의 유동방향의 하류부 내벽면에 둘레방향을 따라서 3개의 축소 부재(111, 112, 113)를 연소기 내통(42)의 둘레방향 및 축방향으로 어긋나게 하여 마련하고, 이 축소 부재(111, 112, 113)를, 둘레방향에 있어서, 필름 공기의 흐름을 혼란시키지 않는 관통부(114, 115, 116)를 제외한 영역에 마련하고 있다.
따라서, 축소 부재(111, 112, 113)에 의해 필름 공기의 흐름이 혼란되는 것에 의해, 고온의 연소 가스와 혼합하고 연소 반응을 촉진하여, 일산화탄소나 미연탄화수소의 발생을 억제할 수 있는 한편, 관통부(114, 115, 116)에 의해 미연 예혼합기의 이상 연소를 방지할 수 있는 동시에, 관통부(114, 115, 116)의 존재에 의해 소용돌이의 불안정성을 회피할 수 있어, 불안정 연소의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 상술한 각 실시예에서는, 축소 부재가 연소통의 중심부측으로 돌출하며 상기 축소 부재의 둘레방향의 양 단부에 코너부를 갖는 형상을 이루도록 구성했지만, 이 형상으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 반원형상을 이루는 판재를 연소통의 내벽면에 고정해도 좋으며, 특별히, 코너부를 갖는 형상이 아니어도 좋다. 또한, 축소 부재를 배치하는 위치도, 각 노즐(44, 45, 47)의 직하에 위치하는 연소기 내통(42)에 한정하지 않고, 연소기 미통(43)에 마련하여도 좋으며, 대칭, 비대칭에 한정하는 것도 아니다.
본 발명에 따른 가스 터빈 연소기 및 가스 터빈은, 축소 부재를, 둘레방향에 있어서, 냉각용 공기의 흐름을 혼란시키지 않는 관통부를 제외한 영역에 마련함으로써, 일산화탄소 등의 발생을 억제 가능하게 하는 동시에 불안정 연소의 발생을 억제 가능하게 하는 것이며, 어떠한 종류의 연소기, 가스 터빈에도 적용할 수 있다.
11 : 압축기 12 : 연소기(가스 터빈 연소기)
13 : 터빈 41 : 연소기 외통
42 : 연소기 내통 43 : 연소기 미통
44 : 파일럿 노즐(연료 공급 수단)
45 : 메인 연료 노즐(연료 공급 수단)
47 : 톱 햇 노즐(연료 공급 수단)
54 : 공기 통로(연소용 고압 공기 공급 수단)
64 : 개구부(냉각용 공기 공급 수단)
71, 72, 73, 81, 82, 91 내지 98, 111, 112, 113 : 축소 부재
71a, 71b, 72a, 72b, 73a, 73b, 81a, 81b, 82a, 82b : 코너부
74, 75, 76, 83, 84, 101 내지 108, 114, 115, 116 : 관통부

Claims (6)

  1. 고압 공기와 연료가 내부에서 연소하여 연소 가스를 발생시키는 연소통과,
    상기 연소통에 연소용 고압 공기를 공급하는 연소용 고압 공기 공급 수단과,
    상기 연소통의 고온 공기에 대하여 연료를 공급하는 연료 공급 수단과,
    상기 연소통에 내벽면을 따라서 냉각용 공기를 공급하는 냉각용 공기 공급 수단과,
    상기 연소통에 있어서의 연소 가스의 유동방향의 하류부 내벽면에 둘레방향을 따라서 마련되는 축소 부재를 구비하는 가스 터빈 연소기에 있어서,
    상기 축소 부재는 둘레 방향에 있어서, 냉각용 공기의 흐름을 혼란시키지 않는 관통부를 제외한 영역에 마련되고,
    상기 축소 부재는, 단면이 'ㄴ'자 형상을 이루고, 상기 둘레방향으로 연장되는 직사각형 형상인 것을 특징으로 하는
    가스 터빈 연소기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 축소 부재는 상기 관통부에 의해 둘레방향으로 복수 분할하여 마련되는 것을 특징으로 하는
    가스 터빈 연소기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 축소 부재는 상기 연소통의 중심에 대하여 서로 점대칭이 되지 않는 위치에 마련되는 것을 특징으로 하는
    가스 터빈 연소기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 축소 부재는 상기 연소통의 중심부측으로 돌출하며 상기 축소 부재의 둘레방향의 양 단부에 코너부를 갖는 것을 특징으로 하는
    가스 터빈 연소기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 축소 부재는 연소 가스의 유동방향으로 복수 마련되는 것을 특징으로 하는
    가스 터빈 연소기.
  6. 압축기로 압축한 압축 공기에 연소기로 연료를 공급하여 연소하고, 발생한 연소 가스를 터빈에 공급하는 것에 의해 회전 동력을 얻는 가스 터빈에 있어서,
    상기 연소기는,
    연소통과,
    상기 연소통에 연소용 고압 공기를 공급하는 연소용 고압 공기 공급 수단과,
    상기 연소통의 고온 공기에 대하여 연료를 공급하는 연료 공급 수단과,
    상기 연소통에 내벽면을 따라서 냉각용 공기를 공급하는 냉각용 공기 공급 수단과,
    상기 연소통에 있어서의 연소 가스의 유동방향의 하류부 내벽면에 둘레방향을 따라서 마련되는 축소 부재를 갖고,
    상기 축소 부재는 둘레방향에 있어서, 냉각용 공기의 흐름을 혼란시키지 않는 관통부를 제외한 영역에 마련되고,
    상기 축소 부재는, 단면이 'ㄴ'자 형상을 이루고, 상기 둘레방향으로 연장되는 직사각형 형상인 것을 특징으로 하는
    가스 터빈.
KR1020127002579A 2009-11-10 2010-11-05 가스 터빈 연소기 및 가스 터빈 KR101412237B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009257360A JP2011102669A (ja) 2009-11-10 2009-11-10 ガスタービン燃焼器及びガスタービン
JPJP-P-2009-257360 2009-11-10
PCT/JP2010/069740 WO2011058931A1 (ja) 2009-11-10 2010-11-05 ガスタービン燃焼器及びガスタービン

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120041741A KR20120041741A (ko) 2012-05-02
KR101412237B1 true KR101412237B1 (ko) 2014-06-25

Family

ID=43991590

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127002579A KR101412237B1 (ko) 2009-11-10 2010-11-05 가스 터빈 연소기 및 가스 터빈

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8950190B2 (ko)
EP (1) EP2500655B1 (ko)
JP (1) JP2011102669A (ko)
KR (1) KR101412237B1 (ko)
CN (1) CN102472493B (ko)
WO (1) WO2011058931A1 (ko)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9310072B2 (en) 2012-07-06 2016-04-12 Hamilton Sundstrand Corporation Non-symmetric arrangement of fuel nozzles in a combustor
RU2570480C2 (ru) * 2012-08-24 2015-12-10 Альстом Текнолоджи Лтд Способ смешивания разбавляющего воздуха в системе последовательного сгорания газовой турбины
US9939156B2 (en) 2013-06-05 2018-04-10 Siemens Aktiengesellschaft Asymmetric baseplate cooling with alternating swirl main burners
US20150159878A1 (en) * 2013-12-11 2015-06-11 Kai-Uwe Schildmacher Combustion system for a gas turbine engine
US10605457B2 (en) 2014-05-19 2020-03-31 Siemens Aktiengesellschaft Burner arrangement with resonator
JP6417620B2 (ja) * 2014-10-24 2018-11-07 三菱日立パワーシステムズ株式会社 燃焼器、ガスタービン
JP6768306B2 (ja) 2016-02-29 2020-10-14 三菱パワー株式会社 燃焼器、ガスタービン
JP6843513B2 (ja) * 2016-03-29 2021-03-17 三菱パワー株式会社 燃焼器、燃焼器の性能向上方法
CN108952972B (zh) * 2018-07-17 2019-11-05 绍兴市览海环保科技有限公司 一种提高发电厂发电效率的方法
JP7193962B2 (ja) * 2018-09-26 2022-12-21 三菱重工業株式会社 燃焼器及びこれを備えたガスタービン
US20200271047A1 (en) * 2019-02-20 2020-08-27 Charles Mattison Green Rotating internal combustion engine
JP2021063464A (ja) * 2019-10-15 2021-04-22 三菱パワー株式会社 ガスタービン燃焼器
US20240027069A1 (en) * 2020-03-31 2024-01-25 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Combustor for gas turbine and gas turbine
KR20240149927A (ko) * 2022-03-14 2024-10-15 미츠비시 파워 가부시키가이샤 가스 터빈 연소기 및 가스 터빈
JP2024013988A (ja) * 2022-07-21 2024-02-01 三菱重工業株式会社 ガスタービン燃焼器およびガスタービン

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5735126A (en) 1995-06-02 1998-04-07 Asea Brown Boveri Ag Combustion chamber

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB637223A (en) * 1946-01-29 1950-05-17 Gen Electric Improvements in and relating to combustion units particularly for use in gas turbinesystems
US2564497A (en) * 1947-11-26 1951-08-14 Gen Electric Combustion chamber liner
FR1104644A (fr) * 1954-02-15 1955-11-22 Thomson Houston Comp Francaise Perfectionnements aux systèmes de commande de l'écoulement d'un fluide
US2840989A (en) * 1955-09-15 1958-07-01 Gen Electric End cap for combustor
BE551418A (ko) * 1955-10-28
US4170110A (en) * 1976-07-19 1979-10-09 Edward Radin Combustion process
JPH0612355Y2 (ja) * 1984-08-14 1994-03-30 三菱重工業株式会社 ガスタービン燃焼器
CN85107191A (zh) * 1984-10-04 1986-09-24 西屋电气公司 具有内气膜冷却的冲击式冷却燃气轮机燃烧室
GB8726913D0 (en) * 1987-11-17 1987-12-23 Secr Defence Combustion chambers
JPH05149543A (ja) 1991-11-27 1993-06-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービンの燃焼器
EP0619133B1 (de) * 1993-04-08 1996-11-13 ABB Management AG Mischkammer
DE4426351B4 (de) * 1994-07-25 2006-04-06 Alstom Brennkammer für eine Gasturbine
US5850732A (en) 1997-05-13 1998-12-22 Capstone Turbine Corporation Low emissions combustion system for a gas turbine engine
JP3901581B2 (ja) * 2002-05-24 2007-04-04 石川島播磨重工業株式会社 混合促進燃焼器
US6711900B1 (en) * 2003-02-04 2004-03-30 Pratt & Whitney Canada Corp. Combustor liner V-band design
JP2005076982A (ja) 2003-08-29 2005-03-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン燃焼器
JP2005171795A (ja) * 2003-12-09 2005-06-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン燃焼装置
CN101365868B (zh) * 2005-03-09 2015-03-04 扎杰克优质发动机股份有限公司 内燃机及改进燃烧室的方法
US7540152B2 (en) * 2006-02-27 2009-06-02 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Combustor
US7856830B2 (en) * 2006-05-26 2010-12-28 Pratt & Whitney Canada Corp. Noise reducing combustor
US9127565B2 (en) * 2008-04-16 2015-09-08 Siemens Energy, Inc. Apparatus comprising a CMC-comprising body and compliant porous element preloaded within an outer metal shell

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5735126A (en) 1995-06-02 1998-04-07 Asea Brown Boveri Ag Combustion chamber

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
일본특허공보 소 32-1654 (1957.3.12) *

Also Published As

Publication number Publication date
US8950190B2 (en) 2015-02-10
KR20120041741A (ko) 2012-05-02
WO2011058931A1 (ja) 2011-05-19
EP2500655B1 (en) 2017-07-12
CN102472493A (zh) 2012-05-23
EP2500655A4 (en) 2014-12-03
US20120125006A1 (en) 2012-05-24
EP2500655A1 (en) 2012-09-19
CN102472493B (zh) 2014-10-01
JP2011102669A (ja) 2011-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101412237B1 (ko) 가스 터빈 연소기 및 가스 터빈
JP6266211B2 (ja) 渦停留キャビティを備えた燃焼器組立体
KR101470774B1 (ko) 노즐 및 가스 터빈 연소기, 가스 터빈
EP2551598B1 (en) Method of operating a turbomachine
JP2010048542A (ja) 希薄直接噴射拡散チップ及び関連方法
JP2005098678A (ja) ガスタービンエンジンのエミッションを低減するための方法及び装置
JP2009052877A (ja) 半径方向の多段流路を備えたガスタービン予混合器及びガスタービンにおける空気とガスの混合方法
JP2012017971A (ja) ターボ機械用噴射ノズル
JP2011002221A (ja) 予混合ノズルにおける合成ガス／天然ガス乾式低ＮＯｘのための複数燃料回路
JP2009156542A (ja) ガスタービンの燃焼器
JP6012407B2 (ja) ガスタービン燃焼器及びガスタービン
JP2011169575A (ja) 軸方向多段予混合燃焼室
JP6723768B2 (ja) バーナアセンブリ、燃焼器、及びガスタービン
WO2021215461A1 (ja) バーナー集合体、ガスタービン燃焼器及びガスタービン
WO2021215458A1 (ja) バーナー集合体、ガスタービン燃焼器及びガスタービン
JP2014092286A5 (ko)
JP2011196680A (ja) 低排出燃焼システム用マルチゾーンパイロット
JP2020122629A (ja) バーナ及びこれを備えた燃焼器及びガスタービン
JP3959632B2 (ja) 拡散燃焼方式低ＮＯｘ燃焼器
JP5606346B2 (ja) ガスタービン燃焼器
JP2018009567A (ja) 多管式遅延希薄インジェクタ
JP5574635B2 (ja) 旋回翼
JP2010038538A6 (ja) 旋回翼および旋回翼装置
JPH0942672A (ja) ガスタービン燃焼器
WO2023140180A1 (ja) 燃焼器及びガスタービン

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170522

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180530

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190530

Year of fee payment: 6