KR101978864B1 - 내부 화염 분사형 터보 점화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스터빈에서 메인연료(LNG)를 발화시키기 위한 점화장치의 화염이 가스터빈의 기동시 발생되는 압축된 공기의 흐름에 노출되어도 꺼지지 않는 강한 터보화염이 형성될 수 있는 내부 화염 분사형 터보 점화장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징은, 가스터빈에 고정되는 점화바디(100)와, 점화바디(100)에 설치되어 스파크를 발생시키는 점화플러그(200)와, 점화바디(100)에 설치되어 점화플러그(200)를 향해 에어를 분사하는 에어공급부재(300)와, 점화바디(100)에 설치되어 점화플러그(200)를 향해 연료용 가스를 분사하는 가스공급부재(400)와, 점화바디(100)에 연결되어 공급되는 에어 및 가스를 점화플러그(200)에 집중되게 하면서 점화플러그(200)의 스파크에 의해 에어 및 가스가 연소되어서 발생되는 화염을 외부로 분사하는 화염분사부재(500)를 포함한다.

Description

내부 화염 분사형 터보 점화장치{Internal flame spray turbo ignition apparatus}

본 발명은 가스터빈에서 메인연료(LNG)를 발화시키기 위한 점화장치의 화염이 가스터빈의 기동시 발생되는 압축된 공기의 흐름에 노출되어도 꺼지지 않는 강한 터보화염이 형성될 수 있는 내부 화염 분사형 터보 점화장치에 관한 것이다.

일반적으로, 발전계획상 자주 기동 및 정지를 반복하여야 하는 복합발전의 가스터빈은 메인연료(LNG)가 발화되지 않아 기동이 정지되고, 발전계획이 지연되는 사례가 자주발생하고 있으며, 이는 메인연료를 발화시켜주는 초기점화장치(Igniter)의 점화불량이 주된 이유였다.

가스터빈의 특성상 점화장치의 사용구역 중 최악의 조건이긴 하지만 정상적으로 동작하고 있는데도 초기점화가 이루어지지 않아 검증, 분해 후 동작상태 확인, 다시 설치 등의 작업시간이 발생한다.

그리고, 점화실패 후 검증결과 점화장치의 이상이 없어서 재차 설치하여 점화를 하여도 지속적으로 초기점화를 실패하는 원인모를 현상이 지속적으로 발생하고 있다.

여기서, 종래의 점화장치는 가스터빈 기동시 발생되는 압축된 공기의 흐름에 노출되어 화염이 생성되지 못하게 되는 문제점이 있다.

따라서, 압축된 공기의 흐름에 대한 영향을 받지 않으면서 강한 성능을 발휘할 수 있는 점화장치의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 특허청에 출원되어서 등록된 등록특허공보 10-0585958호가 2006년05월25일자로 게재되어 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 가스터빈에서 메인연료(LNG)를 발화시키기 위한 점화장치의 화염이 가스터빈의 기동시 발생되는 압축된 공기의 흐름에 노출되어도 꺼지지 않는 강한 터보화염이 형성될 수 있는 내부 화염 분사형 터보 점화장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 내부 화염 분사형 터보 점화장치는, 가스터빈에 고정되는 점화바디(100)와, 점화바디(100)에 설치되어 입력되는 전기에너지를 이용하여 스파크를 발생시키는 점화플러그(200)와, 점화바디(100)에 설치되어 점화플러그(200)를 향해 에어를 분사하는 에어공급부재(300)와, 점화바디(100)에 설치되어 점화플러그(200)를 향해 연료용 가스를 분사하는 가스공급부재(400)와, 점화바디(100)에 연결되어 공급되는 에어 및 가스를 점화플러그(200)에 집중되게 하면서 점화플러그(200)의 스파크에 의해 에어 및 가스가 연소되어서 발생되는 화염을 외부로 분사하는 화염분사부재(500)와, 점화플러그(200), 에어공급부재(300) 및 가스공급부재(400)를 제어하는 제어부를 포함하고, 점화바디(100)는 에어공급부재(300) 및 가스공급부재(400)가 양측에 연결되고, 에어공급부재(300) 및 가스공급부재(400)에서 공급되는 에어 및 가스가 수용되어서 혼합되는 혼합부(110)와, 혼합부(110)에 연통되게 형성되어 혼합된 에어 및 가스가 분사되는 분사구(120)를 포함하며, 점화플러그(200)는 점화바디(100)에 고정된 상태로 화염분사부재(500)으로 돌출되되 복수로 구성되어 일정간격으로 이격되고, 분사구(120)는 점화플러그(200)들의 사이에 위치되며, 화염분사부재(500)는 끝단이 테이퍼형상으로 좁아지게 형성되고, 점화바디(100)에 고정되어 점화플러그(200), 에어공급부재(300), 가스공급부재(400)를 커버하는 고정관체(130)가 형성되며, 화염분사부재(500)는 고정관체(130)에 분리가능하게 연결되며, 고정관체(130) 및 화염분사부재(500) 각각의 단부에는 수사산 및 암나사산이 형성되고, 제어부는 에어공급부재(300) 및 가스공급부재(400)에서 에어 및 가스가 공급되는 상태에서 점화플러그(200)를 작동시키도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

삭제

삭제

삭제

삭제

본 발명은 가스터빈에서 메인연료(LNG)를 발화시키기 위한 점화장치의 화염이 가스터빈의 기동시 발생되는 압축된 공기의 흐름에 노출되어도 꺼지지 않는 강한 터보화염이 형성되므로, 가스터빈에서 와류가 형성되어도 메인연료의 초기점화가 용이하게 이루어질 수 있고, 점화장치에 공급되는 가스에 포함된 결로와 같은 습기가 분사되어도 강한 터보화염이 꺼지지 않을 뿐만 아니라 화염센서가 정확하게 센싱할 수 있는 이점이 있다.

또한, 에어와 가스가 혼합되어서 분사되는 상태에서 점화플러그에서 스파크가 발생되므로 터보화염이 용이하게 형성될 수 있다.

또한, 점화플러그가 복수로 구성됨에 따라 어느 하나가 불량이 발생되어도 다른 하나에 의해 화염이 형성될 수 있다.

또한, 화염이 분사되는 화염분사부재의 끝단이 좁게 형성됨에 따라 강한 터보화염이 형성될 수 있다.

또한, 화염분사부재가 분리될 수 있어서 점화플러그, 에어공급부재, 가스공급부재를 점검 및 유지보수작업이 편리하게 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 내부 화염 분사형 터보 점화장치를 보인 도면.
도 2는 본 발명의 작동상태를 보인 도면.
도 3은 본 발명의 다른 실시예를 보인 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 자세히 살펴본다.

도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 내부 화염 분사형 터보 점화장치는, 점화바디(100)와, 점화플러그(200)와, 에어공급부재(300)와, 가스공급부재(400)와, 화염분사부재(500)를 포함한다.

점화바디(100)는 가스터빈에 볼팅으로 고정되거나 별도의 고정수단을 통해 고정될 수 있다. 그리고, 점화바디(100)는 점화플러그(200), 에어공급부재(300), 가스공급부재(400)가 고정되므로 전체적으로 슬림화될 수 있다. 이때, 에어공급부재(300) 및 가스공급부재(400)는 점화플러그(200)를 향해 에어 및 가스가 분사되도록 점화바디(100)에 설치되어야 한다.

이와 달리, 점화바디(100)는 에어공급부재(300) 및 가스공급부재(400)가 양측에 연결되고, 에어공급부재(300) 및 가스공급부재(400)에서 공급되는 에어 및 가스가 수용되어서 혼합되는 혼합부(110)와, 혼합부(110)에 연통되게 형성되어 혼합된 에어 및 가스가 분사되는 분사구(120)를 포함한다.

혼합부(110)는 에어 및 가스가 수용되도록 통형태로 형성되어 점화바디(100)에 구비되고, 분사구(120)는 후술되는 점화플러그(200)들의 사이에 위치됨이 바람직하다. 따라서, 혼합부(110)에서 에어 및 가스가 혼합된 상태로 분사구(120)를 통해 분사되므로, 에어 및 가스의 점화가 쉽게 이루어져서 화염이 발생이 용이하게 이루어질 수 있다.

또한, 점화바디(100)에 고정되어 점화플러그(200), 에어공급부재(300), 가스공급부재(400)를 커버하는 고정관체(130)가 형성될 수 있다. 이때, 고정관체(130)에는 수나사산이나 암나사산이 형성될 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.

점화플러그(200)는 점화바디(100)에 설치되어 외부로부터 입력되는 전기에너지를 이용하여 스파크를 발생시킨다. 이때, 점화플러그(200)는 1초에 10회 발생시키도록 구성될 수 있다. 따라서, 비교적 짧은 시간에 연속적으로 스파크가 발생되므로 분사되는 에어 및 가스가 쉽게 점화되어서 화염이 발생될 수 있다.

이러한, 점화플러그(200)는 복수로 구성되어 일정간격으로 이격되어서 점화바디(100)에 고정된다. 이때, 하나의 점화플러그(200)가 작동되지 않는 경우 다른 점화플러그(200)가 작동되므로 작동성능이 보장될 수 있다.

에어공급부재(300)는 점화바디(100)에 설치되어 점화플러그(200)를 향해 에어를 분사하도록, 외부로부터 공급되는 에어가 관류되는 관체로 구성될 수 있다. 이러한, 에어공급부재(300)는 끝단이 점화플러그(200)를 향하는 상태로 설치되어 점화플러그(200)로 에어를 분사한다.

가스공급부재(400)는 점화바디(100)에 설치되어 점화플러그(200)를 향해 연료용 가스를 분사하도록, 외부로부터 공급되는 LNG와 같은 연료용 가스가 관류되는 관체로 구성될 수 있다. 이러한, 가스공급부재(400)는 끝단이 점화플러그(200)를 향하는 상태로 설치되어 점화플러그(200)로 가스를 분사한다.

화염분사부재(500)는 점화바디(100)에 연결되어 공급되는 에어 및 가스를 점화플러그(200)에 집중되게 하면서 점화플러그(200)의 스파크에 의해 에어 및 가스가 연소되어서 발생되는 화염을 끝단으로 분사하는 것으로, 파이프로 구성될 수 있다. 이러한, 화염분사부재(500)에 의해 가스터빈에서 흐르는 공기의 공기압에 의해 화염의 소멸됨을 방지할 수 있다. 즉, 화염은 화염분사부재(500)에 의해 소멸되지 않으면서 공기와 함께 메인연료인 LNG를 발화시킨다.

그리고, 화염분사부재(500)는 끝단이 테이퍼형상으로 좁아지게 형성된다. 따라서, 화염분사부재(500)의 끝단을 통해 화염이 강한 압력으로 분사될 수 있다. 즉, 터보화염이 강하게 분사됨에 따라 가스터빈에서 흐르는 공기에 의해 꺼지지 않으면서 가스터빈의 공기에 포함된 연료를 점화시킬 수 있다.

이와 같이, 화염분사부재(500)에 의해 화염이 가스터빈의 공기압으로부터 보호되면서 연속적으로 연소되므로 화염센서가 화염을 용이하게 감지할 수 있다. 또한, 가수가 가스공급부재(400)를 따라 관류되면서 상온에 노출됨에 따라 온도차에 의해 발생되는 결로와 같은 습기가 화염분사부재(500)에 분사되어도 화염이 꺼지지 않는다.

또한, 화염분사부재(500)는 고정관체(130)에 분리가능하게 연결되도록 단부에 암나사산이나 수나사산이 형성된다. 따라서, 고정관체(130) 및 화염분사부재(500)는 각각에 형성된 수사산 및 암나사산에 의해 서로 연결될 수 있다.

여기서, 고정관체(130)에서 화염분사부재(500)가 분리되면 화플러그(200), 에어공급부재(300), 가스공급부재(400)에 대한 점검 및 유지보수가 편리하게 이루어질 수 있다. 아울러, 다양한 길이의 화염분사부재(500)를 고정관체(130)에 선택적으로 연결할 수 있다. 또한, 화염분사부재(500)는 연소되는 화염을 공기압으로부터 보호하도록 고정관체(130)보다 5~10배 길게 형성될 수 있다.

한편, 본 발명은 점화플러그(200), 에어공급부재(300) 및 가스공급부재(400)를 제어하는 제어부를 포함한다. 제어부는 에어공급부재(300) 및 가스공급부재(400)에서 에어 및 가스가 공급되는 상태에서 점화플러그(200)를 작동시키도록 구성될 수 있다.

이와 달리, 제어부는 가스공급부재(400)에서 가스가 공급되는 상태에서 점화플러그(200)를 작동시킨 후에, 에어공급부재(300)에서 에어가 공급되도록 구성될 수 있다. 따라서, 제어부에 의해 점화플러그(200)의 점화가 용이하게 이루어질 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 가스터빈에서 메인연료(LNG)를 발화시키기 위한 점화장치의 화염이 가스터빈의 기동시 발생되는 압축된 공기의 흐름에 노출되어도 꺼지지 않는 강한 터보화염이 형성될 수 있어서, 가스터빈의 정상동작이 향상됨에 따라 복합발전의 발전계획이 지연되지 않으므로, 가스터빈에 적용되는 화염 분사형 터보 점화장치에 적용되어 널리 사용될 수 있는 매우 유용한 발명이라 할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 점화바디
110 : 혼합부
120 : 분사구
130 : 고정관체
200 : 점화플러그
300 : 에어공급부재
400 : 가스공급부재
500 : 화염분사부재

Claims (5)

1. 가스터빈에 고정되는 점화바디(100)와,
   점화바디(100)에 설치되어 입력되는 전기에너지를 이용하여 스파크를 발생시키는 점화플러그(200)와,
   점화바디(100)에 설치되어 점화플러그(200)를 향해 에어를 분사하는 에어공급부재(300)와,
   점화바디(100)에 설치되어 점화플러그(200)를 향해 연료용 가스를 분사하는 가스공급부재(400)와,
   점화바디(100)에 연결되어 공급되는 에어 및 가스를 점화플러그(200)에 집중되게 하면서 점화플러그(200)의 스파크에 의해 에어 및 가스가 연소되어서 발생되는 화염을 외부로 분사하는 화염분사부재(500)와,
   점화플러그(200), 에어공급부재(300) 및 가스공급부재(400)를 제어하는 제어부를 포함하고,
   점화바디(100)는
   에어공급부재(300) 및 가스공급부재(400)가 양측에 연결되고, 에어공급부재(300) 및 가스공급부재(400)에서 공급되는 에어 및 가스가 수용되어서 혼합되는 혼합부(110)와,
   혼합부(110)에 연통되게 형성되어 혼합된 에어 및 가스가 분사되는 분사구(120)를 포함하며,
   점화플러그(200)는 점화바디(100)에 고정된 상태로 화염분사부재(500)으로 돌출되되 복수로 구성되어 일정간격으로 이격되고,
   분사구(120)는 점화플러그(200)들의 사이에 위치되며,
   화염분사부재(500)는 끝단이 테이퍼형상으로 좁아지게 형성되고,
   점화바디(100)에 고정되어 점화플러그(200), 에어공급부재(300), 가스공급부재(400)를 커버하는 고정관체(130)가 형성되며,
   화염분사부재(500)는 고정관체(130)에 분리가능하게 연결되며,
   고정관체(130) 및 화염분사부재(500) 각각의 단부에는 수사산 및 암나사산이 형성되고,
   제어부는 에어공급부재(300) 및 가스공급부재(400)에서 에어 및 가스가 공급되는 상태에서 점화플러그(200)를 작동시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 내부 화염 분사형 터보 점화장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제

Images