KR101812883B1 - Gas Turbine Combustor - Google Patents

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KR101812883B1
KR101812883B1 KR1020160084240A KR20160084240A KR101812883B1 KR 101812883 B1 KR101812883 B1 KR 101812883B1 KR 1020160084240 A KR1020160084240 A KR 1020160084240A KR 20160084240 A KR20160084240 A KR 20160084240A KR 101812883 B1 KR101812883 B1 KR 101812883B1
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김영봉
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두산중공업 주식회사
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Abstract

Disclosed is a gas turbine combustor capable of enhancing cooling efficiency. According to one embodiment of the present invention, the gas turbine combustor comprises: a combustor liner; a sleeve disposed in the outside of the combustor liner and surrounding the combustor liner while forming a concentric circle with the combustor liner; and an injection unit formed in the sleeve to inject cooling air towards a transition piece from the sleeve. The injection unit is extended by a predetermined length towards a high temperature section where a high temperature is maintained among an inner circumferential surface of the transition piece, and includes an inclined part with the diameter reduced towards an end part, which is extended towards the inner circumferential surface of the transition piece. The injection unit placed in a position where the combustor liner and the transition piece are interconnected is obliquely extended from a circumferential direction towards the high temperature section formed in the transition piece in a different direction by each section.

Description

가스터빈 연소기{Gas Turbine Combustor}[0001] Description [0002] Gas Turbine Combustor [

본 발명은 가스터빈의 연소기의 연소에 따라 냉각이 필요한 고온 구간에서의 냉각 효율을 향상시키기 위한 것으로서, 보다 상세하게는 슬리브에서 연소기 라이너 또는 트랜지션 피스를 향해 경사지게 분사부가 구비된 가스터빈 연소기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas turbine combustor for improving cooling efficiency in a high-temperature section requiring cooling according to combustion of a combustor of a gas turbine, and more particularly, to a combustor liner or a gas turbine combustor having an inclined- .

일반적으로 공지된 가스 터빈은 엔진 내의 연소 조립체를 냉각하기 위해 냉각 공기를 사용하는데, 상기 냉각 공기는 상기 연소 조립체와 유체 연통관계로 결합된 압축기로부터 공급된다. A generally known gas turbine uses cooling air to cool the combustion assembly in the engine, which is supplied from a compressor in fluid communication with the combustion assembly.

가스터빈은 가스 등의 연료를 동작 유체의 내부 또는 외부에서 연소시켜 동작 유체에 열에너지를 공급하고, 고온, 고압의 가스를 만들어서 터빈에 공급함으로써 직접 회전할 수 있도록 구성되는데, 크게 압축기, 연소기, 터빈으로 구성된다.The gas turbine is configured to directly rotate by supplying the thermal energy to the operating fluid by burning fuel such as gas inside or outside of the operating fluid and supplying the turbine with high temperature and high pressure gas, .

상기 연소기는 고압으로 압축된 연소공기를 연료와 혼합, 연소시켜 높은 에너지의 연소가스를 만들고, 상기 연소기에서 발생되는 연소 상태는 등압가열 과정으로서 연소가스 온도를 터빈 메탈이 견딜 수 있는 온도까지 상승된다.The combustor mixes and burns the combustion air compressed at a high pressure with the fuel to produce a combustion gas of high energy and the combustion state of the combustor is raised to a temperature at which the combustion gas temperature can withstand the turbine metal .

상기 가스터빈 연소기는 압축기로부터 나온 고온, 고압의 공기를 연료와 반응시켜 높은 에너지를 갖게 하고 이를 터빈에 전달하여 터빈을 구동하는 역할을 수행하는 부분에 해당된다.The gas turbine combustor reacts with high-temperature, high-pressure air from the compressor to generate high energy, and transmits the high energy to the turbine to drive the turbine.

연소기는 형태에 따라 캔형, 캔 환형 및 환형 등으로 나눌 수 있으며, 연소분사 형태에 따라 단단 및 다단 연소기로 구분되고, 연소기의 형태는 가스터빈 제작사별 고유한 형상 및 구조를 갖고 있다.The combustor can be classified into can type, can annular type, and annular type depending on the type, and is classified into a single stage and multi stage combustor according to the type of combustion injection, and the shape of the combustor has a unique shape and structure according to the gas turbine manufacturer.

이와 같이 사용되는 종래의 연소기는 트랜지션 피스 부위에 대한 냉각 효율을 위해 다양한 기술이 적용되고 있으며 냉각을 보다 효율적으로 실시하기 위한 방안이 다양하게 시도되고 있다.In the conventional combustor used in this way, various techniques have been applied for cooling efficiency for the transition piece portion, and various attempts have been made to more efficiently perform cooling.

미국공개특허 US 6582584US Published Patent US 6582584

본 발명의 실시 예들은 가스터빈 연소기에서 냉각이 필요한 구간 중 특히 고온으로 온도가 유지되는 특정 구간에 대해 보다 효율적으로 냉각 공기를 분사시켜 냉각 효율을 향상시킨 가스터빈 연소기를 제공하고자 한다.The embodiments of the present invention are intended to provide a gas turbine combustor in which the cooling efficiency is improved by injecting the cooling air more efficiently for a specific section in which the temperature is maintained, particularly in the section requiring cooling in the gas turbine combustor.

본 발명의 일 측면에 따르면, 연소기 라이너; 상기 연소기 라이너의 외부에 배치되고 상기 연소기 라이너와 동심원을 이루며 상기 연소기 라이너를 감싸는 슬리브; 및 상기 슬리브에서 트랜지션 피스를 향해 냉각 공기가 분사되도록 상기 슬리브에 형성된 분사부를 포함하되,상기 분사부는 상기 트랜지션 피스의 내주면 중 고온의 온도가 유지되는 고온 구간을 향해 소정의 길이로 연장되고, 상기 트랜지션피스의 내주면을 향해 연장된 단부로 갈수록 직경이 감소된 경사부를 포함하며, 상기 연소기 라이너와 상기 트랜지션 피스가 서로 간에 연결된 위치에 구비된 분사부는 상기 트랜지션 피스에 형성된 고온 구간을 향해 원주 방향에서 구간별로 서로 상이한 방향을 향해 경사지게 연장된다.
상기 경사부는 종 방향에서 상기 트랜지션 피스를 향해 제1 경사각으로 경사진 제1 경사부; 상기 제1 경사부와 상이한 제2 경사각으로 경사진 제2 경사부를 포함한다.In accordance with one aspect of the present invention, a combustor liner; A sleeve disposed externally of the combustor liner and concentric with the combustor liner and surrounding the combustor liner; And a jetting portion formed in the sleeve such that cooling air is jetted toward the transition piece from the sleeve, wherein the jetting portion is extended to a predetermined length in a high-temperature region where a high temperature is maintained in an inner circumferential surface of the transition piece, And an inclined portion whose diameter decreases toward an end portion extending toward the inner circumferential surface of the piece, wherein the injection portion provided at a position where the combustor liner and the transition piece are connected to each other is arranged in a circumferential direction And extend obliquely toward different directions.
Wherein the inclined portion includes: a first inclined portion inclined at a first inclination angle from the longitudinal direction toward the transition piece; And a second inclined portion inclined at a second inclination angle different from the first inclination portion.

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상기 경사부에는 내주면의 길이 방향을 따라 상기 냉각 공기의 이동 방향을 상기 고온 구간으로 가이드 하기 위한 홈부가 형성된다.The inclined portion is formed with a groove portion for guiding the moving direction of the cooling air along the longitudinal direction of the inner circumferential surface to the high temperature section.

상기 분사부는 상기 고온 구간을 향해 연장된 단부가 원주 방향을 따라 지그재그 형태로 서로 간에 이격된 경사각을 갖고 각각 이격 배치된 것을 특징으로 한다.The injection unit has an end portion extending toward the high-temperature section, the injection unit being spaced apart from each other in a staggered manner along the circumferential direction.

상기 분사부는 상기 트랜지션 피스에서 상기 고온구간을 향해 횡 방 방향에서 각각 이격되고 독립적으로 연장된 제1 분사부와 제2 분사부를 포함하되, 상기 제1 분사부는 상기 제2 분사부에 비해 상대적으로 길게 연장된 것을 특징으로 한다.Wherein the injection unit includes a first injection unit and a second injection unit that are independently spaced apart from each other in the transverse direction toward the high temperature section of the transition piece, wherein the first injection unit is relatively long .

상기 제1 분사부는 상기 제2 분사부에 비해 상기 고온구간을 향해 연장된 단부 직경이 작게 형성된 것을 특징으로 한다.The first jetting portion is formed to have a smaller diameter of the end portion extending toward the high-temperature section than the second jetting section.

상기 제1 분사부와 상기 제2 분사부는 횡 방향에서 서로 간에 이격된 이격 간격이 유지되고, 상기 이격 간격은 상기 고온 구간의 중앙에 해당되는 것을 특징으로 한다.The first jetting portion and the second jetting portion are spaced apart from each other in the transverse direction, and the spacing distance corresponds to the center of the high-temperature section.

상기 제1,2 분사부에서 각각 배출된 냉각 공기는 서로 다른 유속이 유지되는 것을 특징으로 한다.The cooling air discharged from the first and second spraying portions is maintained at different flow rates.

상기 분사부는 종 방향으로 단면을 잘랐을 때 상기 트랜지션 피스를 향해 직선 형태로 연장된 직선부; 상기 직선부와 마주보는 위치에서 상기 트랜지션 피스 를 향해 하향 경사지게 연장된 경사부를 포함한다.Wherein the injection unit comprises: a linear portion extending in a straight line toward the transition piece when the cross section is cut in the longitudinal direction; And an inclined portion extending downwardly inclined toward the transition piece at a position facing the straight line portion.

상기 직선부는 상기 경사부에 비해 상대적으로 길게 연장된 것을 특징으로 한다.And the straight portion extends relatively longer than the inclined portion.

본 발명의 실시 예들은 가스터빈 연소기의 냉각을 위해 분사부의 구조를 노즐 형태로 변경하고, 고온의 온도가 유지되는 고온 구간에 집중으로 냉각을 실시할 수 있어 냉각 효율 향상을 도모할 수 있다.The embodiments of the present invention can change the structure of the injection part to the nozzle shape for cooling the gas turbine combustor and can concentrate the high temperature section where the high temperature is maintained so that the cooling efficiency can be improved.

본 발명의 실시 예들은 연소기 라이너의 고온 구간 또는 트랜지션 피스의 특정 구간을 집중적으로 냉각하고, 분사된 냉각 공기의 확산을 통한 추가 냉각을 도모할 수 있으며, 소정의 시간동안 냉각 공기가 고온 구간에 머무를 수 있어 냉각 효율이 향상된다.Embodiments of the present invention provide for intensive cooling of the high temperature section or transition section of the combustor liner and further cooling through the diffusion of the injected cooling air and allow cooling air to remain in the high temperature section for a predetermined period of time So that the cooling efficiency is improved.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 가스터빈 연소기를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 가스터빈 연소기에 구비된 분사부의 다른 실시 예를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 분사부에 형성된 홈부를 도시한 도면.
도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 다른 실시 예에 분사부를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 의한 제1,2 분사부를 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 가스터빈 연소기를 도시한 사시도,1 is a perspective view illustrating a gas turbine combustor according to an embodiment of the present invention,
BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to a gas turbine combustor, and more particularly,
Fig. 3 is a view showing a groove portion formed in the jetting portion according to an embodiment of the present invention; Fig.
Figures 4A-4B illustrate spraying in another embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view illustrating the first and second injection units according to an embodiment of the present invention;
6 is a perspective view showing a gas turbine combustor according to another embodiment of the present invention,

본 발명의 제1 실시 예에 따른 터빈 연소기에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 가스터빈 연소기를 도시한 사시도 이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 가스터빈 연소기에 구비된 분사부의 다른 실시 예를 도시한 단면도 이다.A turbine combustor according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view illustrating a gas turbine combustor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating another embodiment of a jet unit provided in a gas turbine combustor according to an embodiment of the present invention.

첨부된 도 1 내지 도2 를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 터빈 연소기(1)는 연소기를 구성하는 구성품 중 고온 구간(S)으로 유지되는 특정 구간에 대한 냉각을 위해 냉각 공기를 공급할 때 보다 효율적인 냉각을 위한 발명으로 아래와 같은 구성으로 이루어진다.Referring to FIGS. 1 and 2, the turbine combustor 1 according to the first embodiment of the present invention includes cooling air for cooling a specific section maintained in a high-temperature section S, The present invention provides the following constitution for cooling more efficiently when it is supplied.

참고로 상기 고온 구간(S)은 특별히 특정 구간으로 정의 하지는 않으며 연소기에 대한 시뮬레이션을 통해 고온의 온도가 유지되는 구간을 선택하고 이에 대한 냉각을 도모하는 것으로 정의한다. 다만 설명의 편의를 위해 아래에 기재된 실시 예에서는 트랜지션 피스의 특정 위치로 한정하여 설명한다.For the sake of reference, the high-temperature section S is not defined as a specific section but is defined as a section in which a high-temperature temperature is maintained through simulation for a combustor, and cooling is performed. However, for convenience of explanation, the following description will be limited to the specific position of the transition piece in the embodiments described below.

터빈 연소기(1)는 소정의 크기 및 형상을 갖는 케이싱(미도시)의 내부에 위치되고 냉각을 위한 냉각 공기가 슬리브(200)에서 트랜지션 피스(400)를 향해 냉각을 위한 냉각 공기가 소정의 유속으로 분사된다.The turbine combustor 1 is located inside a casing (not shown) having a predetermined size and shape, and cooling air for cooling flows from the sleeve 200 toward the transition piece 400 at a predetermined flow rate .

상기 연소기 라이너(100)는 길이 방향에서 냉각이 이루어지는데, 도 1의 고온 구간(S)의 경우 다른 구간에 비해 상대적으로 고온의 온도가 유지되는 구간으로 냉각을 위한 효율을 높여 냉각하기 위해 유량 또는 유속의 다양한 변화를 통해 냉각을 실시하고 있다.The combustor liner 100 is cooled in the longitudinal direction. In the case of the high-temperature section S of FIG. 1, a relatively high temperature is maintained as compared with other sections. In order to increase the cooling efficiency, Cooling is carried out through various changes in flow rate.

본 발명의 경우 상기 고온 구간(S)에 대한 보다 효율적인 냉각을 위해 분사부(300)가 구비된다. 우선 연소기 라이너(100)가 원통 형태로 소정의 길이로 일측 방향을 향해 연장되고, 상기 연소기 라이너(100)의 연장된 단부에 트랜지션 피스(400)가 길이 방향으로 연장된다.In the case of the present invention, the jetting unit 300 is provided for more efficient cooling of the high temperature section S. First, a combustor liner 100 extends in a cylindrical shape to a predetermined length, and a transition piece 400 extends longitudinally at an extended end of the combustor liner 100.

참고로 고온 구간(S)을 정의하면 연소기에 구비된 노즐(10)에서 분사된 화염에 의한 국부적으로 온도가 상승되는 구간 또는 냉각 공기 채널의 단면적이 급격히 변경되면서 열전달이 안정적으로 이루어지지 않아 온도가 상승되는 구간 또는 연소기 내부를 따라 유동하는 유동 가스의 흐름이 가속 또는 감속되면서 국부적으로 온도가 상승되는 구간에 해당된다.If the high temperature section S is defined, the cross-sectional area of the cooling air channel or the section where the temperature is locally raised by the flame injected from the nozzle 10 provided in the combustor is rapidly changed and the heat transfer is not stably performed. Or the region where the temperature is locally raised as the flow of the flowing gas flowing along the inside of the combustor is accelerated or decelerated.

참고로 본 실시 예에서는 A구간과 B구간으로 한정하여 설명하나, 다른 구간에도 분사부(300)가 구비될 수 있음을 밝혀둔다. 그리고 A구간은 연소기 라이너(100)와 트랜지션 피스(400)가 연결되는 구간에 해당되고, B구간은 트랜지션 피스(400)가 일측 방향으로 연장되다가 단면적이 감소되는 구간에 해당된다.It should be noted that the present embodiment is limited to the section A and the section B, but it is also possible to provide the jetting section 300 in other sections. The section A corresponds to the section where the combustor liner 100 and the transition piece 400 are connected, and the section B corresponds to the section where the transition piece 400 extends in one direction and the sectional area decreases.

슬리브(200)는 상기 연소기 라이너(100)의 외부에 배치되고 상기 연소기 라이너(100)와 동심원을 이루며 상기 연소기 라이너(100)와 트랜지션 피스(400)를 감싸도록 구성된다.The sleeve 200 is disposed outside the combustor liner 100 and concentrically with the combustor liner 100 to enclose the combustor liner 100 and the transition piece 400.

상기 분사부(300)는 상기 트랜지션 피스(400)를 향해 냉각 공기를 분사하되, 고온 구간(S)에 해당되는 부위에 분사하기 위해 원주 방향을 따라 환형 형태로 분사부(300)가 구비된다. 상기 분사부(300)는 상기 트랜지션 피스(400)를 향해 직경이 감소된 경사부(310)를 포함한다.The sprayer 300 is provided with a sprayer 300 in an annular shape along the circumferential direction to spray cooling air toward the transition piece 400 and spray the sprayer to a portion corresponding to the high temperature section S. [ The injection unit 300 includes an inclined portion 310 having a reduced diameter toward the transition piece 400.

상기 분사부(300)의 배치 상태에 대해 우선 설명한다. 상기 분사부(300)는 슬리브(200)의 원주 방향을 따라 다수개가 소정의 간격으로 배치되므로 케이싱을 통해 유입된 냉각 공기는 상기 분사부(300)를 통해 슬리브(200)에서 트랜지션 피스(400)를 향해 분사된다.First, the arrangement of the jetting unit 300 will be described. Since a plurality of the ejecting portions 300 are arranged at predetermined intervals along the circumferential direction of the sleeve 200, the cooling air introduced through the casing passes through the transition piece 400 from the sleeve 200 through the ejecting portion 300, As shown in FIG.

이 경우 냉각 공기가 고온 구간(S)을 향해 집중적으로 분사되므로 냉각 효율이 향상되고 이로 인해 상기 분사부(300)와 마주보는 고온 구간(S)에서의 냉각 성능이 안정적으로 유지되며, 순간적으로 온도가 상승하는 경우에도 신속하게 냉각이 가능해진다.In this case, the cooling air is intensively injected toward the high-temperature section S, so that the cooling efficiency is improved. As a result, the cooling performance in the high-temperature section S facing the injection section 300 is stably maintained, The cooling can be performed quickly.

본 실시 예에서는 분사부(300)에서의 구조 변경을 통해 고온 구간(S)으로 분사되는 냉각 효율을 향상시키는데, 이를 위해 상기 분사부(300)에 트랜지션 피스(400)를 향해 직경이 감소된 경사부(310)가 형성된다.In this embodiment, the cooling efficiency to be injected into the high-temperature section S is improved by changing the structure of the jetting section 300. To this end, the jetting section 300 is provided with an inclined portion having a reduced diameter toward the transition piece 400 A portion 310 is formed.

상기 경사부(310)는 단면 형상이 고온 구간(S)을 향해 하향 경사지게 연장되거나, 서로 다른 경사각을 가지고 경사질 수 있다.The inclined portion 310 may be inclined downward toward the high temperature section S or be inclined at different inclination angles.

예를 들어 경사부(310)의 첫 번째 형태인 하향 경사지게 연장된 경우는 상부의 직경보다 하부의 직경이 고온 구간(S)을 향할수록 작아지는 형태로서, 통상의 노즐 형태와 유사한 구조로 구성될 수 있다. 상기 경사부(310)는 하단이 고온 구간(S)과 소정의 간격으로 이격되는데 상기 경사부(310)를 통해 고온 구간(S)으로 분사된 냉각 공기의 유속은 증가된 상태로 분사된다.For example, in the case of the first shape of the slope part 310, the lower part of the slope part 310 is formed so as to have a lower diameter than the upper part of the slope part 310 toward the high temperature section S, . The lower end of the inclined portion 310 is spaced apart from the high temperature section S by a predetermined distance. The flow rate of the cooling air injected into the high temperature section S through the inclined portion 310 is increased.

냉각 공기는 화살표로 도시된 바와 같이 분사부(300)의 상부에서 경사부(310)를 따라 이동될 경우 내측 경사진 내주면을 따라 이동 방향이 가이드 된 후에 고온 구간(S)의 중앙 부분을 향해 집중 분사된다.When the cooling air is moved along the inclined portion 310 at the upper portion of the jetting portion 300 as shown by arrows, the cooling air is guided along the inner inclined inner circumferential surface and then concentrated toward the central portion of the high- .

그리고 분사된 냉각 공기는 상기 고온 구간(S)의 주변으로 확산되면서 냉각을 도모할 수 있으므로 상기 고온 구간(S)의 열 전달을 향상 시킬 수 있다.The injected cooling air can be diffused to the periphery of the high temperature section (S) and cooled, so that the heat transfer of the high temperature section (S) can be improved.

첨부된 도 2를 참조하면, 경사부(310)의 두 번째 형태인 서로 다른 경사각을 통한 실시 예는 제1 경사부(312)와 제2 경사부(314)를 통해 냉각 공기를 고온 구간(S)으로 공급할 수 있다.Referring to FIG. 2, in the embodiment of FIG. 2, which is the second form of the slope 310, the cooling air is supplied through the first slope part 312 and the second slope part 314 to the high temperature section S ).

상기 경사부(310)는 종 방향에서 트랜지션 피스(400)를 향해 제1 경사각으로 경사진 제1 경사부(312)와, 상기 제1 경사부(312)와 상이한 제2 경사각으로 경사진 제2 경사부(314)를 포함한다.The inclined portion 310 includes a first inclined portion 312 inclined at a first inclination angle from the longitudinal direction toward the transition piece 400 and a second inclined portion 312 inclined at a second inclination angle different from the first inclined portion 312 And includes an inclined portion 314.

이와 같이 제1 경사부(312)와 제2 경사부(314)가 상이한 경사각으로 구성될 경우 고온 구간(S)으로 분사되는 냉각 공기의 방향을 임의의 위치로 변경시킬 수 있다.When the first inclined portion 312 and the second inclined portion 314 are formed at different inclination angles, the direction of the cooling air injected into the high temperature section S can be changed to an arbitrary position.

예를 들어 원주 방향으로 배치된 분사부(300)를 이용하여 고온 구간(S)에 대한 냉각을 실시하고자 할 경우 원주 방향 중 특정 방향에서 냉각 공기의 위치 변경이 필요한 경우 이를 용이하게 실시할 수 있다.For example, when cooling the high temperature section S by using the spray part 300 disposed in the circumferential direction, it is possible to easily perform the cooling of the cooling air in a specific direction in the circumferential direction .

따라서 연소기에 대한 테스트 과정 또는 실제 설치된 이후에 트랜지션 피스(400)의 특정 위치에서 국부적으로 온도가 상승하는 부위에 대한 냉각을 실시하고자 할 때 제1,2 경사부(312,314)를 통해 용이하게 냉각을 실시할 수 있어 연소기의 냉각 효율 증가 및 작동 효율 증가를 도모할 수 있다.Therefore, when it is desired to perform a cooling process for a region where the temperature locally rises at a specific position of the transition piece 400 after the test process for the combustor or after the actual installation, the first and second slopes 312 and 314 can be easily cooled It is possible to increase the cooling efficiency of the combustor and increase the operating efficiency.

이 경우 터빈의 연소 효율 향상 및 장기간 사용에 따른 내구성 향상도 동시에 도모할 수 있다.In this case, it is possible to simultaneously improve the combustion efficiency of the turbine and improve the durability according to long-term use.

상기 제1 경사부(312)와 제2 경사부(314)가 상이한 경사각으로 구성될 경우 트랜지션 피스(400)의 고온 구간(S)에 대한 유체의 이동 흐름이 가속된다. 이 경우 상기 트랜지션 피스(400)의 내측 원주 방향으로 분사된 냉각 공기의 이동 흐름이 분사 직후 좌측 또는 우측으로 확산되지 않고 원주 방향에서 가속된 상태로 회전되는 흐름이 유발되고, 상기 유동 흐름으로 인한 고온 구간(S)의 내주면과 접촉 시간 증가를 통해 냉각 효율을 향상시킬 수 있다. When the first inclined portion 312 and the second inclined portion 314 are formed at different inclination angles, the flow of the fluid to the high temperature section S of the transition piece 400 is accelerated. In this case, a flow of the cooling air injected in the inner circumferential direction of the transition piece 400 is accelerated in the circumferential direction without being diffused to the left or right side immediately after the injection, and a high temperature The cooling efficiency can be improved by increasing the contact time with the inner circumferential surface of the section S.

여기서 냉각 공기의 분사에 따른 이동 흐름이 가속되면 동일한 유량으로 고온 구간(S)에 대한 냉각을 실시하는 경우 냉각을 보다 신속하게 할 수 있어서 상기 고온 구간(S)에서 발생될 수 있는 열 응력을 감소시키고, 고온에 의한 변형도 예방할 수 있다.Here, if the flow of the cooling air is accelerated by the injection of the cooling air, cooling of the high temperature section S at the same flow rate can be performed more quickly, thereby reducing the thermal stress that may be generated in the high temperature section S And deformation due to high temperature can be prevented.

참고로 제1 경사부(312)와 제2 경사부(314)에 대한 경사각은 특별히 한정하지 않으나 터빈 연소기에 대한 시뮬레이션을 통해 최적의 경사각을 설정할 수 있다.For reference, the inclination angle of the first inclined portion 312 and the second inclined portion 314 is not particularly limited, but an optimal inclination angle can be set through a simulation of the turbine combustor.

첨부된 도 3을 참조하면, 경사부(310)에는 내주면의 길이 방향을 따라 상기 냉각 공기의 이동 방향을 상기 고온 구간으로 가이드 하기 위한 홈부(302)가 형성된다. 상기 홈부(302)는 냉각 공기를 고온 구간(S)의 특정 위치에 집중 시키고, 유속 또한 증가 시킬 수 있어 연소기 라이너(100)에 대한 냉각 효율을 향상 시킬 수 있다.3, the inclined portion 310 is formed with a groove 302 for guiding the moving direction of the cooling air along the longitudinal direction of the inner circumferential surface to the high temperature section. The groove portion 302 can concentrate the cooling air at a specific position in the high temperature section S and can also increase the flow velocity to improve the cooling efficiency for the combustor liner 100. [

홈부(302)는 경사부(310)의 전 구간에서 길이 방향으로 단면 형상이 반원 형태 또는 삼각 형태 중의 어느 하나의 형태로 형성될 수 있다. 홈부(302)는 상부에서 하부를 향해 일정 직경으로 연장 형성되거나, 경사부(310)의 상측에서 하측으로 갈수록 직경이 감소되게 형성될 수 있다.The groove 302 may be formed in any one of a semicircular shape or a triangular shape in cross section in the longitudinal direction in the entire section of the inclined portion 310. The groove portion 302 may be formed to have a predetermined diameter extending from the upper portion to the lower portion or may be formed to have a reduced diameter from the upper portion to the lower portion of the inclined portion 310.

첨부된 도 4a 내지 도 4b를 참조하면, 분사부(300)는 고온 구간을 향해 연장된 단부가 원주 방향을 따라 지그재그 형태로 서로 간에 이격된 경사각을 갖고 각각 이격 배치될 수 있다. 이 경우 분사부(300)는 원주 방향에서 각각의 단위 분사부가 트랜지션 피스(400)를 향해 도면에 도시된 형태로 배치된다.Referring to FIGS. 4A and 4B, the jetting portions 300 may be spaced apart from each other with their end portions extending toward the high-temperature section having an inclination angle that is spaced apart from each other in a zigzag fashion along the circumferential direction. In this case, the injection unit 300 is arranged in the shape shown in the figure toward each transition unit 400 in the circumferential direction.

각각의 단위 분사부는 이격된 간격이 고온 구간(S)의 횡 방향 길이를 고려하여 특정 각도로 설정되며, 전술한 지그재그 형태 또는 360도 각도를 기준으로 다르게 설정될 수 있다.Each unit injection portion is set at a specific angle in consideration of the transverse length of the high temperature section S, and can be set differently based on the zigzag shape or the 360 degree angle described above.

예를 들면 0도에서 90도 구간과 90도에서 180도 구간과, 180도 구간과 270도 구간 및 270도 구간과 360도 구간 사이에 배치된 단위 분사부의 배치 각도가 트랜지션 피스(400)를 향해 상이하게 배치될 수 있다.For example, the arrangement angle of the unit injection parts arranged between 0 degrees and 90 degrees, between 90 degrees and 180 degrees, between 180 degrees and 270 degrees, between 270 degrees and 360 degrees, Can be arranged differently.

이를 통해 트랜지션 피스(400)의 고온 구간(S)에 대한 냉각 효율을 향상시키거나, 특정 구간에서 고온으로 온도가 상승되는 현상을 사전에 예방할 수 있다.Accordingly, it is possible to improve the cooling efficiency of the transition piece 400 with respect to the high temperature section S, or to prevent the phenomenon that the temperature rises to a high temperature in a specific section in advance.

첨부된 도 5를 참조하면, 분사부(300)는 슬리브(200)에서 상기 고온구간(S)을 향해 횡 방 방향에서 각각 이격되고 독립적으로 연장된 제1 분사부(320)와 제2 분사부(330)를 포함하되, 상기 제1 분사부(320)는 상기 제2 분사부(330)에 비해 상대적으로 길게 연장된다.5, the jetting unit 300 includes a first jetting unit 320 and a second jetting unit 320. The first jetting unit 320 is spaced apart from the sleeve 200 in the transverse direction toward the high-temperature zone S, (330), and the first jetting part (320) extends relatively longer than the second jetting part (330).

제1 분사부(320)가 제2 분사부(330)에 비해 길게 연장될 경우 상기 제1 분사부(320)를 통해 분사된 냉각공기가 고온 구간(S)에 먼저 접촉되어 냉각을 실시하고, 제2 분사부(330)를 통해 공급된 냉각 공기는 시간차를 두고 상기 고온 구간(S)에 접촉된다. 이 경우 고온 구간(S)에 시간차를 두고 냉각이 이루어지므로 상기 고온 구간(S)에 대한 냉각을 단일 분사부(300)가 아닌 이중 분사부의 구성을 이용하여 냉각을 실시할 수 있다.The cooling air injected through the first jetting part 320 is first brought into contact with the high-temperature section S to cool the first jetting part 320 when the first jetting part 320 is extended longer than the second jetting part 330, The cooling air supplied through the second spray part 330 is brought into contact with the high temperature section S with a time lag. In this case, since the cooling is performed with a time difference in the high-temperature section S, the cooling for the high-temperature section S can be performed using the configuration of the dual injection section rather than the single injection section 300.

이중 분사부의 구성으로 냉각을 실시할 경우 시간차를 통한 냉각 효과가 단일 분사부를 통한 냉각 방법에 비해 향상되므로 장기간 터빈 연소기(1)를 가동하는 경우 고온 구간(S)에 대한 냉각 성능 향상을 통해 가스터빈의 연소 효율을 향상시킬 수 있다.The cooling effect through the time difference is improved as compared with the cooling method through the single injection part. Therefore, when the turbine combustor 1 is operated for a long time, the cooling performance of the gas turbine It is possible to improve the combustion efficiency.

제1 분사부(320)는 연장 길이를 특별히 한정하지 않으나, 제1 분사부(330)에서 분사되는 냉각 공기와의 간섭으로 인한 유동 불균일을 고려하여 특정 길이로 연장된다.The length of the first jet part 320 is not particularly limited, but extends to a specific length in consideration of flow unevenness due to interference with the cooling air jetted from the first jet part 330.

제1 분사부(320)는 제2 분사부(330)에 비해 상기 고온구간(S)을 향해 연장된 단부 직경이 작게 형성된다. 상기 제1 분사부(320)는 고온구간(S)에 대한 냉각을 위해 직경이 작게 형성됨으로써 고속의 유속으로 고온구간(S)에 대한 냉각을 실시할 수 있다.The first jetting part 320 is formed to have a smaller diameter than the second jetting part 330 and extends toward the high temperature section S. The first injecting unit 320 is formed to have a small diameter for cooling the high temperature section S, thereby cooling the high temperature section S at a high flow rate.

제1 분사부(320)에서 분사되는 유속이 증가될 경우 신속하게 고온구간(S)에서 발생되는 고온의 열기를 냉각 할 수 있으므로 냉각 효율 향상과 이를 통한 내구성 증가를 통해 장기간 사용하는 경우에도 구조적 결합으로 인한 고장 발생을 최소화 할 수 있다.When the flow rate injected from the first jetting section 320 is increased, the high-temperature heat generated in the high-temperature section S can be quickly cooled, thereby improving the cooling efficiency and increasing the durability thereof. Thereby minimizing the occurrence of a failure.

상기 제1,2 분사부(320, 330)에서 각각 배출된 냉각 공기는 서로 다른 유속이 유지되는데, 유속 변화를 통해 유동 흐름 또는 고온 구간(S)에서의 접촉 시간 증가를 도모할 수 있다. 또한 상기 고온 구간(S)에서 특정 영역에 집중된 상태로 냉각 공기를 분사하게 유도할 수 있어 상기 고온 구간(S)에 대한 냉각 효율을 향상 시킬 수 있다.The cooling air discharged from the first and second sprayers 320 and 330 is maintained at a different flow rate, and the flow time or the contact time in the high temperature section S can be increased through the change of the flow velocity. In addition, cooling air can be injected in a concentrated state in a specific region in the high temperature section S, thereby improving the cooling efficiency for the high temperature section S.

따라서 고가의 가스터빈에 대한 냉각 효율 성능 향상 및 연소 효율 증가를 동시에 도모할 수 있다.Therefore, it is possible to simultaneously improve the cooling efficiency performance and the combustion efficiency of the expensive gas turbine.

제1 분사부(320)와 상기 제2 분사부(330)는 횡 방향에서 서로 간에 이격된 이격 간격(D)이 유지되고, 상기 이격 간격(D)은 상기 고온 구간(S)의 중앙에 해당된다.The first jetting part 320 and the second jetting part 330 are spaced apart from each other in the transverse direction by a distance D and the separation distance D is located at the center of the high- do.

고온 구간(S)은 횡 방향 중앙을 기준으로 좌측에 제1 분사부(320)가 배치되어 있고, 우측에 제2 분사부(330)가 배치되어 있는데, 이 경우 제1 분사부(320)와 제2 분사부(330) 사이의 이격 간격(D)에 상기 제1,2 분사부(320, 330)에서 분사된 냉각공기가 소정의 시간 동안 고온 구간(S)의 내주면과 접촉되면서 냉각이 이루어진다.In the high temperature section S, the first jetting section 320 is disposed on the left side with respect to the transverse center, and the second jetting section 330 is disposed on the right side. In this case, The cooling air injected from the first and second jetting portions 320 and 330 is cooled while being in contact with the inner circumferential surface of the high temperature section S for a predetermined period of time at a spacing distance D between the second jetting portions 330 .

이 경우 이격 간격(D)이 너무 넓을 경우 냉각이 각각 별개의 영역에서 이루어지게 되어 트랜지션 피스(400)의 냉각 효율이 저하된다. 이와는 반대로 이격 간격(D)이 좁을 경우 제1,2 분사부(320, 330)에서 분산된 냉각 공기가 서로 간에 혼합되면서 상기 고온 구간(S)의 내주면과 안정적으로 접촉하지 못하게 된다.In this case, when the separation distance D is too wide, cooling is performed in separate areas, and the cooling efficiency of the transition piece 400 is lowered. On the other hand, when the spacing distance D is narrow, the cooling air dispersed in the first and second spray portions 320 and 330 may not be stably contacted with the inner circumferential surface of the high temperature section S while being mixed with each other.

그러므로 제1 분사부(320)와 제2 분사부(330)의 이격 간격(D)은 제1 분사부(320) 또는 제2 분사부(330)의 상부 직경 보다는 상대적으로 넓은 간격으로 이격되는 것이 바람직하다.Therefore, the distance D between the first and second jetting portions 320 and 330 is spaced at a relatively larger interval than the upper diameter of the first jetting portion 320 or the second jetting portion 330 desirable.

첨부된 도 6을 참조하면, 분사부(300)는 종 방향으로 단면을 잘랐을 때 상기 트랜지션 피스(400)를 향해 직선 형태로 연장된 직선부(300a)와, 상기 직선부(300a)와 마주보는 위치에서 상기 트랜지션 피스(400)를 향해 하향 경사지게 연장된 경사부(300b)를 포함한다.6, the jetting unit 300 includes a straight line portion 300a extending in a straight line toward the transition piece 400 when the cross section is cut in the longitudinal direction, And an inclined portion 300b extending downwardly inclined toward the transition piece 400 from the position.

상기 직선부(300a)는 상기 경사부(300b)에 비해 상대적으로 길게 연장되는데, 상기 직선부(300a)의 위치는 고온 구간(S)의 중앙을 향해 연장되므로 상기 고온 구간(S)을 향해 곧바로 냉각 공기를 공급하여 냉각이 이루어진다.The rectilinear section 300a extends relatively longer than the inclined section 300b and the rectilinear section 300a extends toward the center of the high temperature section S, Cooling is performed by supplying cooling air.

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직선부(300a)는 고온 구간(S)의 중앙 또는 온도가 가장 높게 올라가는 위치를 향해 연장되고, 화살표로 도시된 바와 같이 다량의 냉각 공기를 상기 고온 구간(S)의 내주면으로 가이드 한다.The straight portion 300a extends toward the center of the high temperature section S or the position where the temperature rises to the highest, and guides a large amount of cooling air to the inner peripheral surface of the high temperature section S as shown by an arrow.

상기 경사부(300b)는 상기 직성부(300a)를 향해 경사지는데, 상기 직선부(300b)를 향해 상측에서 하측으로 경사진다. 이 경우 상기 직선부(300a)를 향해 이동된 공기와 경사부(300b)를 향해 이동된 공기가 화살표 방향으로 가이드 된 후에 고온 구간(S)으로 분사된다.The inclined portion 300b is inclined toward the straight portion 300a and is inclined from the upper side toward the lower side toward the straight portion 300b. In this case, the air moved toward the straight line part 300a and the air moved toward the slope part 300b are guided in the direction of the arrow, and then are injected into the high temperature section S.

냉각공기는 고온 구간(S)으로 분사된 이후에 주변으로 확산되면서 이동하고, 이웃한 주변한 유체 흐름에 따라 이동하면서 추가적인 냉각이 이루어진다.After the cooling air is injected into the high temperature section S, the cooling air moves while diffusing to the periphery, and further cooling is performed while moving in accordance with the neighboring fluid flow.

이상, 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit of the invention as set forth in the appended claims. The present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, and it is also within the scope of the present invention.

100 : 연소기 라이너
200 : 슬리브
300 : 분사부
302 : 홈부
312, 314 : 제1,2 경사부
320, 330 : 제1,2 분사부
S : 고온구간
D : 이격간격
300a : 직선부
300b : 경사부100: Combustor Liner
200: Sleeve
300:
302: Groove
312, 314: first and second inclined portions
320, 330: 1st and 2nd divisions
S: High temperature section
D: separation interval
300a:
300b:

Claims (10)

터빈 연소기에 있어서,
연소기 라이너;
상기 연소기 라이너의 외부에 배치되고 상기 연소기 라이너와 동심원을 이루며 상기 연소기 라이너를 감싸는 슬리브; 및
상기 슬리브에서 트랜지션 피스를 향해 냉각 공기가 분사되도록 상기 슬리브에 형성된 분사부를 포함하되,
상기 분사부는 상기 트랜지션 피스의 내주면 중 고온의 온도가 유지되는 고온 구간을 향해 소정의 길이로 연장되고, 상기 트랜지션피스의 내주면을 향해 연장된 단부로 갈수록 직경이 감소된 경사부를 포함하며,
상기 연소기 라이너와 상기 트랜지션 피스가 서로 간에 연결된 위치에 구비된 분사부는 상기 트랜지션 피스에 형성된 고온 구간을 향해 원주 방향에서 구간별로 서로 상이한 방향을 향해 경사지게 연장된 것을 특징으로 하는 가스터빈 연소기.In a turbine combustor,
Combustor liner;
A sleeve disposed externally of the combustor liner and concentric with the combustor liner and surrounding the combustor liner; And
And a jetting portion formed in the sleeve to jet the cooling air from the sleeve toward the transition piece,
Wherein the injection unit includes an inclined portion extending in a predetermined length toward a high temperature section where a high temperature is maintained in an inner circumferential surface of the transition piece and whose diameter decreases toward an end extending toward the inner circumferential surface of the transition piece,
Wherein the injector provided at a position where the combustor liner and the transition piece are connected to each other extends obliquely toward different directions in the circumferential direction toward the high temperature section formed in the transition piece. 제1 항에 있어서,
상기 경사부는,
종 방향에서 상기 트랜지션 피스를 향해 제1 경사각으로 경사진 제1 경사부;
상기 제1 경사부와 상이한 제2 경사각으로 경사진 제2 경사부를 포함하는 가스터빈 연소기.The method according to claim 1,
The inclined portion,
A first inclined portion inclined at a first inclination angle from the longitudinal direction toward the transition piece;
And a second ramp inclined at a second ramp angle different from the first ramp. 제1 항에 있어서,
상기 경사부에는,
내주면의 길이 방향을 따라 상기 냉각 공기의 이동 방향을 상기 고온 구간으로 가이드 하기 위한 홈부가 형성된 가스터빈 연소기.The method according to claim 1,
In the inclined portion,
And a groove for guiding the moving direction of the cooling air to the high temperature section along the longitudinal direction of the inner peripheral surface. 제1 항에 있어서,
상기 분사부는,
상기 고온 구간을 향해 연장된 단부가 원주 방향을 따라 지그재그 형태로 서로 간에 이격된 경사각을 갖고 각각 이격 배치된 것을 특징으로 하는 가스터빈 연소기.The method according to claim 1,
The injection unit
And end portions extending toward the high-temperature section are spaced apart from each other at an inclined angle in a staggered shape along the circumferential direction. 제1 항에 있어서,
상기 분사부는,
상기 고온구간을 향해 횡 방 방향에서 각각 이격되고 독립적으로 연장된 제1 분사부와 제2 분사부를 포함하되,
상기 제1 분사부는 상기 제2 분사부에 비해 상대적으로 길게 연장된 것을 특징으로 하는 가스터빈 연소기.The method according to claim 1,
The injection unit
And a first jetting portion and a second jetting portion which are independently spaced apart from each other in the transverse direction toward the high temperature section,
Wherein the first jet portion extends relatively longer than the second jet portion. 제5 항에 있어서,
상기 제1 분사부는,
상기 제2 분사부에 비해 상기 고온구간을 향해 연장된 단부 직경이 작게 형성된 것을 특징으로 하는 가스터빈 연소기.6. The method of claim 5,
The first injector
Wherein a diameter of an end portion extending toward the high-temperature section is smaller than that of the second jetting section. 제5 항에 있어서,
상기 제1 분사부와 상기 제2 분사부는 횡 방향에서 서로 간에 각각 이격된 이격 간격이 유지되고, 상기 이격 간격은 상기 고온 구간의 중앙에 해당되는 것을 특징으로 하는 가스터빈 연소기.6. The method of claim 5,
Wherein the first jetting portion and the second jetting portion are spaced apart from each other in the transverse direction, and the spacing distance corresponds to the center of the high-temperature section. 제5 항에 있어서,
상기 제1,2 분사부에서 각각 배출된 냉각 공기는 서로 다른 유속이 유지되는 것을 특징으로 하는 가스터빈 연소기.6. The method of claim 5,
Wherein the cooling air discharged from each of the first and second spraying portions is maintained at a different flow rate. 제1 항에 있어서,
상기 분사부는,
종 방향으로 단면을 잘랐을 때 상기 트랜지션 피스를 향해 직선 형태로 연장된 직선부;
상기 직선부와 마주보는 위치에서 상기 트랜지션 피스를 향해 하향 경사지게 연장된 경사부를 포함하는 가스터빈 연소기.The method according to claim 1,
The injection unit
A linear portion extending in a straight line toward the transition piece when the cross section is cut in the longitudinal direction;
And an inclined portion extending downwardly inclined toward the transition piece at a position facing the straight line portion. 제9 항에 있어서,
상기 직선부는 상기 경사부에 비해 상대적으로 길게 연장된 것을 특징으로 하는 가스터빈 연소기.
10. The method of claim 9,
Wherein the straight portion extends relatively longer than the inclined portion.
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