KR102151995B1 - 연소장치 및 이를 포함하는 가스터빈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 라이너의 내부로 분사되는 연료를 희박 상태의 연료 공기 혼합물로 분사하기 위해 구비된 연료 노즐 유닛을 이용하여 연소기의 안정적인 연소를 도모하기 위한 연소장치 및 이를 포함하는 가스터빈에 관한 것이다.

Description

연소장치 및 이를 포함하는 가스터빈 {COMBUSTION APPARATUS AND GAS TURBINE INCLUDING THE SAME}

본 발명은 연소장치 및 이를 포함하는 가스터빈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연소장치 내부로 분사되는 연료를 희박 상태의 연료 공기 혼합물로 분사 시키고, 안정적인 압력 제어가 가능한 연소장치 및 이를 포함하는 가스터빈에 관한 것이다.

일반적으로 연소가 이루어지면서 배기물로부터 나오는 질소 산화물(NOx) 및 일산화탄소(CO)의 허용 배출양은 환경문제를 고려하여 꾸준히 감소되어 왔다.

연소시 높은 효율을 유지하면서 매우 낮은 배기 방출량을 얻는 방법은 희박 예비혼합 개념에 기초한 연소 시스템을 사용하는 것이다. 이런 형태의 시스템에서, 연료와 공기는 연소 전에 완전히 혼합(pre-mixed)된다.

혼합은 여러 방법으로 달성될 수 있고, 그 결과 생기는 연료/공기 혼합물의 농도는 충분히 희박하게 되어, 실제 연소가 이루어질 때 화염 온도는 질소 산화물(NOx) 발생을 최소화 시킬 만큼 충분히 낮아지게 된다. 상기 연료/공기 혼합비는 이론 혼합비의 약 1/2이고, 반응이 더이상 스스로 유지되지 않고(희박 한계(weak limit)) 화염이 소멸되는 혼합비보다 약간 크게 유지된다.

하지만, 이러한 연소 시스템들은 반응 희박 한계 바로 근처에서 작동하기 때문에, 이론 연료/공기 혼합비에서 작동하는 확산 화염(diffusion flame)을 이용하는 종래의 가스 터빈에서는 통상 일어나지 않는 연소 안정성과 관련된 중대한 문제가 있을 수 있다.

이러한 불안전성은 전체적인 연소 시스템의 설계와 관련된 다양한 물리적 기구를 통해 흔히 증폭되는 연소기 내의 변동 압력장에 의해 발생될 수 있다. 만약 동압이 허용치를 초과한다면, 가스 터빈의 작동 및/또는 연소 시스템의 기계적 수명은 심각하게 영향을 받는다.

전형적인 희박 예비 혼합 연소 시스템에는 예비혼합 영역(premixing zone), 화염 홀더와 반응 영역, 제1단 가스 터빈 노즐들, 그리고 연료 및 공기 공급 시스템이 구비되어 있다. 희박 예비혼합 연소 방식에서는, 연료와 공기는 예비혼합 영역에 대해 상이한 동적특성을 가진 공급원들로부터 별도로 공급된다. 반응 영역으로 들어갈 때, 예비혼합 연료/공기 혼합물은 화염 홀더의 분리 영역 내에 유지되는 고온 가스에 의해 점화된다. 연소 후, 생성된 고온 가스는 제1단 터빈 노즐을 통과하여 유동하고, 이 노즐들은 제1단 터빈 블레이드를 통과하는 유동을 가속시킨다.

이때, 공급되는 공기/연료의 압력비가 높으면, 연료와 공기가 섞이면서 소용돌이(Swirl)가 발생하게 되어 연소가 불안정해지며, 이로 인해 국부적으로 열방출량(Heat release)이 다르게 나타남에 따라 연료와 공기의 혼합비의 변동(Fluctuation) 및 소음 등이 발생하게 된다.

또한, 가스 유동 온도는 반응 영역으로 들어가는 연료/공기 혼합비에 의존한다. 혼합비가 반응을 유지시키는 혼합비 이상인 경우에는, 혼합비 변화에 따른 연소 온도의 변화는 거의 선형적이다. 그러나 혼합비가 희박 한계에 가까워지고 상기 희박 한계를 통과함에 따라, 혼합비의 변화에 따른 가스 온도의 변화는 최종적으로 화염이 소멸할 때까지 훨씬 더 커진다.

구체적으로, 기본적인 연소 소음 또는 어떤 종류의 시스템 업셋(upset)으로부터 야기되는 압력 펄스는 시스템을 통해 예비혼합기로 전파된다. 예비 혼합기로 공급되는 연료 및 공기의 양은 예비혼합기 내의 압력에 의존하기 때문에, 이러한 압력 변화, 즉 압력 펄스는 연료 및 공기 질량 유량을 모두 변화시킨다.

이 경우 연료 및 공기 공급 시스템들의 동적 응답들이 상이하기 때문에, 예비혼합기의 연소/공기 혼합비의 변화가 생긴다.

이러한 새로운 연료/공기 혼합비의 연료 및 공기는 연료가 연소되어 새롭고 상이한 고온 가스 온도를 발생시키는 반응 영역 속으로 이동된다. 또한, 상기 새로운 온도의 연소 가스는 제1단 터빈 노즐 속으로 유입된다. 노즐 배압(back pressure)은 가스 온도에 의존하기 때문에, 배압의 변화가 일어난다.

상기 새로운 압력은 예비혼합기로 전파되고 사이클은 반복된다. 따라서, 예비혼합기 내의 평균 연료/공기 혼합비가 희박 한계에 가까워질 때, 연료/공기 혼합비의 작은 변화들은 가스 온도 및 압력에 큰 변동을 초래할 수 있다. 결과적으로 이와 같은 상태에서의 작동은 특히 불안정하며, 안정적인 연소기의 작동을 위한 희박 예비 혼합 연소 시스템이 필요하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 연소 장치에 구비된 연료 노즐 유닛으로 공급되는 압력을 안정적으로 제어하고, 희박 상태의 연료 공기 혼합물의 미립화가 향상된 연소장치 및 이를 포함하는 가스터빈을 제공하는 것에 목적이 있다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 연소장치는 외형을 이루는 케이싱(casing)(100); 상기 케이싱(100)의 일측 단부에서 내측을 향해 설치된 메인 노즐(200); 및 상기 메인 노즐(200)과 이격되어 상기 케이싱(100)의 원주 방향 외측에서 내측을 향해 연료를 희박 상태의 연료 공기 혼합물로 분사하기 위해 구비된 연료 노즐 유닛(300)을 포함한다.

상기 케이싱(100)은 내측에 연소실을 형성하는 라이너(liner)(120)가 구비되고, 상기 연료 노즐 유닛(300)은 실린더 형태로 연장되며, 상기 라이너(120)를 경유하여 연장된 단부에 노즐 팁(312)이 형성된 노즐 바디(310); 상기 메인 노즐(200)을 경유한 화염의 유동 방향과 직교된 방향으로 상기 노즐 팁(312)에 개구된 분사 홀(312a)을 포함한다.

상기 분사 홀(312a)은 동일 직경 또는 서로 다른 직경 중의 어느 하나의 직경으로 개구된다.

상기 분사 홀(312a)은 상기 화염의 유동 방향을 기준으로 일측 단부에서 타측 단부로 갈수록 직경이 감소되는 것을 특징으로 한다.

상기 케이싱(100)은 내측에 연소실을 형성하는 라이너(liner)(120)가 구비되고, 상기 연료 노즐 유닛(300)은 실린더 형태로 연장되며, 상기 라이너(120)를 경유하여 연장된 단부에 노즐 팁(312)이 형성된 노즐 바디(310); 상기 메인 노즐(200)을 경유한 화염의 유동 방향에 대해 경사지게 개구된 방향으로 상기 노즐 팁(312)에 개구된 분사 홀(312b)을 포함한다.

상기 분사 홀(312b)은 상기 화염의 유동 방향과 일치하는 순방향으로 개구된다.

상기 노즐 바디(310)는 상기 노즐 팁(312)을 향해 내측 단부가 상기 분사 홀(312b)을 향해 경사진 라운드 부(314)를 더 포함하고, 상기 노즐 바디(310)는 상기 라운드 부(314)에 의해 상기 노즐 팁(312)으로 갈수록 내경이 감소하는 것을 특징으로 한다.

상기 연료 노즐 유닛(300)은 실린더 형태로 연장되고, 상기 라이너(120)를 경유하여 연장된 단부가 상기 라이너(120)의 반경 방향 내측을 향해 돌출된 돌출부(314)가 형성된 노즐 바디(310); 상기 메인 노즐(200)을 경유한 화염의 유동 방향에 대해 경사지게 개구된 방향으로 상기 돌출부(314)에 개구된 분사 홀(312c)을 포함하되, 상기 화염은 상기 돌출부(314)의 표면을 따라 이동되다가 상기 분사 홀(312c)을 통해 분사된 연료와 혼합되어 상기 라이너(120)의 내측 원주 방향에서 희박 상태의 연료 공기 혼합물로 분사가 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 연료 노즐 유닛(300)은 실린더 형태로 연장되고, 상기 라이너(120)를 경유하여 소정의 길이로 연장된 노즐 바디(310); 상기 노즐 바디(310)의 측면에서 상기 라이너(120)의 길이 방향으로 개구된 분사 홀(312d)을 포함하되, 상기 분사 홀(312d)은 상기 화염의 유동 방향과 일치하는 순방향으로 개구된다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 가스터빈은 공기를 흡입하여 고압으로 압축하기 위한 압축기(20); 압축기(20)에 의해 압축된 공기를 연료와 혼합하여 연소시키기 위한 복수의 연소기(10); 및 상기 연소기(10)에서 배출되는 고온, 고압의 연소가스를 이용하여 터빈 블레이드를 회전시키며 전력을 생산하는 터빈(30)을 포함하되, 상기 각 연소기(10)는 외형을 이루는 케이싱(casing)(100); 상기 케이싱(100)의 일측 단부에서 내측을 향해 설치된 메인 노즐(200); 상기 메인 노즐(200)과 이격되어 상기 케이싱(100)의 원주 방향 외측에서 내측을 향해 연료를 희박 상태의 연료 공기 혼합물로 분사하기 위해 구비된 연료 노즐 유닛(300); 상기 연료 노즐 유닛(300)으로 연료를 공급하기 위해 구비된 연료탱크(T)로부터 연료를 흡입하기 위한 펌프유닛(70); 상기 펌프유닛(70)에서 펌핑된 연료가 저장되고, 압력 조절기(82)가 구비된 연료 챔버 유닛(80); 상기 연료 챔버 유닛(80)로부터 연료를 공급받아 상기 상기 복수의 연료 노즐 유닛(300)으로 연료를 공급하기 위해 구비된 연료 매니폴드(400); 상기 연료탱크(T)와 상기 연료 매니폴드(400) 사이를 연결하고 상기 연료탱크(T)에 저장된 연료의 공급과 환수가 이루어지는 배관 유닛(90)을 포함한다.

상기 배관 유닛(90)은 상기 연료탱크(T)에 일단이 연결되고, 타단이 상기 펌프유닛(70)과 상기 연료 챔버 유닛(80)을 경유하여 상기 연료 매니폴드(400)애 연결된 연료 공급관(92); 상기 연료 챔버 유닛(80)에 일단이 연결되고, 타단이 상기 연료탱크(T)와 연결되며, 상기 연료 챔버 유닛(80)의 내부 압력 변동에 따라 작동되는 상기 압력 조절기(82)를 경유한 연료의 이동이 이루어지는 연료 환수관(94)을 포함한다.

상기 펌프유닛(70)은 상기 연료탱크(T)와 상기 연료 챔버 유닛(80) 사이에 복수개가 병렬로 설치된다.

상기 연료 챔버 유닛(80)의 내부 압력에 따라 상기 펌프유닛(T)의 회전수를 제어하고, 상기 연료 챔버 유닛(80)의 내부 압력이 기 설정된 기준 압력 이상일 경우 상기 연료탱크(T)로 연료가 리턴 되도록 상기 압력 조절기(82)의 온 오프 작동을 선택적으로 제어하는 제어부(500)를 더 포함 한다.

상기 제어부(500)는 압축된 공기와 혼합되는 연료의 압력비에 따라 상기 연료 매니폴드(400)로 공급되는 연료의 유량을 조절하는 것을 특징으로 한다.

상기 케이싱(100)은 내측에 연소실을 형성하는 라이너(liner)(120)가 구비되고, 상기 연료 노즐 유닛(300)은 실린더 형태로 연장되며, 상기 라이너(120)를 경유하여 연장된 단부에 노즐 팁(312)이 형성된 노즐 바디(310); 상기 메인 노즐(200)을 경유한 화염의 유동 방향에 대해 경사지게 개구된 방향으로 상기 노즐 팁(312)에 개구된 분사 홀(312b)을 포함한다.

상기 분사 홀(312b)은 상기 화염의 유동 방향과 일치하는 순방향으로 개구된다.

상기 분사 홀(312b)은 200μm 이상 400 μm 이하의 크기로 개구된다.

상기 연료 노즐 유닛(300)이 내부로 삽입되고, 상기 라이너(120)의 외측에서 내측으로 냉각공기가 유입된 후에 상기 연료 노즐 유닛(300)을 통해 공급된 연료와 혼합되도록 측면에 냉각 공기 유입 홀(610)이 형성된 가이드 부재(600)가 구비된다.

상기 냉각 공기 유입 홀(610)은 상기 연료 노즐 유닛(300)과 직교된 방향으로 개구된다.

상기 가이드 부재(600)는 상기 연료 노즐 유닛(300)에 결합된 상태를 기준으로 상기 노즐 팁(312)과 멀어지는 축 방향 단부에 부싱(B)이 삽입된다.

상기 가이드 부재(600)는 상기 노즐 팁(312)과 멀어지는 축 방향 단부가 수직으로 절곡된 절곡부(620)가 형성된다.

본 발명의 실시 예들은 연료 노즐 유닛으로 공급되는 연료의 안정적인 공급과 분사를 통해 라이너 내부에서 희박 상태의 연료 공기 혼합물로 분사하는데 유리할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 화염과 희박 상태의 연료 공기 혼합물이 혼합될 때 온도를 고온으로 유지함과 동시에 라이너의 냉각을 동시에 도모할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 펌프유닛과 압력 조절기의 안정적인 제어를 통해 연료 노즐 유닛으로 연료를 안정적으로 공급할 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스터빈을 도시한 단면도.
도 2는 첨부된 도 1에 구비된 어느 하나의 연소기를 확대하여 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 연료 노즐 유닛이 설치된 상태를 도시한 단면도.
도 4는 케이싱 내부에 배치된 연료 노즐 유닛을 도시한 단면도.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 의한 연료 노즐 유닛의 다양한 실시 예를 도시한 단면도.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 연료 노즐 유닛 및 이와 연계된 주변 구성을 간략히 도시한 도면.
도 11은 도 10의 변형 실시 예를 도시한 도면.
도 12는 도 10에 도시된 연료 노즐 유닛의 일 예를 도시한 단면도.

이하, 본 발명의 연소장치 및 이를 포함하는 가스터빈에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 4를 참조하여 설명하도록 한다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으며, 아래의 실시 예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구 범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

참고로 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스터빈을 도시한 단면도이고, 도 2는 첨부된 도 1에 구비된 어느 하나의 연소기를 확대하여 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 연료 노즐 유닛이 설치된 상태를 도시한 단면도이고, 도 4는 케이싱 내부에 배치된 연료 노즐 유닛을 도시한 단면도이다.

우선, 도 1을 참고하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스터빈(1)에 대하여 설명하도록 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 가스터빈(1)은 크게 공기를 흡입하여 고압으로 압축하기 위한 압축기(20)와, 상기 압축기(20)에 의해 압축된 공기를 연료와 혼합하여 연소시키기 위한 연소기(10) 및 상기 연소기(10)에서 배출되는 고온, 고압의 연소가스를 이용하여 터빈 블레이드를 회전시키며 전력을 생산하는 터빈(30)을 포함하여 구성된다.

구체적으로, 상기 가스터빈(1)은 외형을 이루는 하우징(2)이 구비되고, 공기의 흐름 방향을 기준으로 설명하면, 상기 하우징(2)의 상류 측에는 압축기(20)가 위치하고, 하류 측에는 터빈(30)이 배치된다. 그리고 상기 압축기(20)와 상기 터빈(30)의 사이에는 터빈(30)에서 발생된 회전토크를 상기 압축기(20)로 전달하기 위한 토크 전달 부재로서의 회전력 전달부(40)가 구비된다.

또한, 상기 하우징(2)은 후측에 상기 터빈(30)을 통과한 연소가스가 배출되는 디퓨저(50)가 구비되어 있으며, 상기 디퓨저(50)의 전방으로는 압축된 공기를 공급받아 연소시키는 연소기(10)가 구비된다.

상기 압축기(20)에는 복수(예를 들어 14매)의 압축기 로터 디스크(22)가 구비되고, 상기 각각의 압축기 로터 디스크(22)들은 타이로드(60)에 의해서 축 방향으로 이격되지 않도록 체결되어 있다.

상기 타이로드(60)는 상기 복수 개의 압축기 로터 디스크(22)들의 중심부를 관통하도록 배치되어 있으며, 일측 단부는 최상류측에 위치한 상기 압축기 로터 디스크(22) 내에 체결되고, 타측 단부는 상기 회전력 전달부(40) 내에서 고정된다.

상기 타이로드(60)의 형태는 가스터빈에 따라 다양한 구조로 이뤄질 수 있으므로, 반드시 도 1에 제시된 형태로 한정될 것은 아니다. 즉, 도시된 바와 같이 하나의 타이로드가 로터 디스크의 중앙부를 관통하는 형태를 가질 수도 있고, 복수 개의 타이로드가 원주상으로 배치되는 형태를 가질 수도 있으며, 이들의 혼용도 가능하다.

구체적으로, 상기 각각의 압축기 로터 디스크(22)는 대략 중앙을 상기 타이로드(60)가 관통한 상태로 서로 축 방향을 따라서 정렬되어 있다. 여기서, 이웃한 각각의 압축기 로터 디스크(22)는 대향하는 면이 상기 타이로드(60)에 의해 압착되어, 상대 회전이 불가능하도록 배치된다.

상기 압축기 로터 디스크(22)의 외주면에는 복수 개의 압축기 블레이드(24)가 방사상으로 결합되어 있다. 상기 각각의 압축기 블레이드(24)는 루트부(26)를 구비하여 상기 압축기 로터 디스크(22)에 체결된다.

상기 루트부(26)의 체결방식은 탄젠셜 타입(tangential type)과 액셜 타입(axial type)이 있다. 이는 상용되는 가스터빈의 필요 구조에 따라 선택될 수 있으며, 통상적으로 알려진 도브테일 또는 전나무 형태(Fir-tree)를 가질 수 있다.

경우에 따라서는, 상기 형태 외의 다른 체결장치, 예를 들어 키이 또는 볼트 등의 고정구를 이용하여 상기 블레이드를 로터 디스크에 체결할 수 있다.

또한, 상기 각각의 압축기 로터 디스크(22)의 사이에는 상기 하우징(2)에 고정되어 배치되는 베인(미도시)이 위치한다. 상기 베인은 상기 압축기 로터 디스크(22)와는 달리 회전하지 않도록 고정되며, 상기 압축기 로터 디스크(22)의 압축기 블레이드(24)를 통과한 압축 공기의 흐름을 정렬하여 하류측에 위치하는 로터 디스크의 압축기 블레이드로 공기를 안내하는 역할을 하게 된다.

이와 같이, 상기 압축기(20)를 통해 외기가 내부로 흡입되어 다수개의 상기 압축기 블레이드(24)와 베인을 통과하며 다단으로 압축이 이루어진 후에, 상기 연소기(10)를 경유하여 터빈(30)으로 공급될 수 있다.

도시되지는 않았으나, 가스 터빈의 압축기(20)에는 유체의 압력을 높이고 난 후 연소기(10) 입구로 들어가는 유체의 유동각을 설계 유동각으로 맞추기 위하여 디퓨저(diffuser)의 다음 위치에 안내깃 역할을 하는 베인이 설치될 수 있으며, 이를 디스윌러(desworler)라고 한다.

다음으로, 상기 연소기(10)에 관하여 살펴보면, 상기 연소기(10)에서는 상기 압축기(20)로부터 유입된 압축공기를 연료와 혼합, 연소시켜 높은 에너지의 고온, 고압 연소가스를 만들어 내며, 등압연소과정으로 연소기 및 터빈부품이 견딜 수 있는 내열한도까지 연소가스온도를 높이게 된다.

가스터빈의 연소장치 시스템을 구성하는 상기 연소기(10)는 캔(can) 타입으로 이루어져 다수개의 연소기(10)가 상기 가스터빈(1)의 둘레방향을 따라 설치된다. 상기 연소기(10)는 연료분사노즐을 포함하는 버너(Burner)와, 연소실을 형성하는 연소기 라이너(Combuster Liner)와, 상기 연소기(10)와 터빈(30)의 연결부가 되는 트랜지션 피스(Transition Piece)를 포함하여 구성된다.

구체적으로, 상기 라이너는 연료분사노즐에 의해 분사되는 연료가 상기 압축기(20)의 압축공기와 혼합되어 연소되는 연소공간을 제공한다. 이러한 라이너는, 공기와 혼합된 연료가 연소되는 연소공간을 제공하는 화염통과, 화염통을 감싸면서 환형공간을 형성하는 플로우 슬리브를 포함한다.

또한, 상기 라이너의 전단에는 연료분사노즐이 결합되며, 측벽에는 점화플러그가 결합된다.

한편, 상기 라이너의 후단에는 점화플러그에 의해 연소되는 연소가스를 터빈(30) 측으로 보낼 수 있도록 트랜지션피스가 연결된다. 이러한 트랜지션피스는, 연소가스의 높은 온도에 의한 파손이 방지되도록 외벽부가 상기 압축기(20)로부터 공급되는 압축공기에 의해 냉각된다.

한편, 상기 다수의 연소기(10)에서 나온 고온, 고압의 연소가스는 상기 터빈(30)으로 공급되며, 공급된 연소가스는 팽창하면서 터빈의 회전날개에 충동, 반동력을 주어 회전 토크를 야기하게 된다. 이렇게 얻어진 회전 토크는 상기의 회전력 전달부(40)를 거쳐 상기 압축기(20)로 전달되고, 압축기 구동에 필요한 동력을 초과하는 동력은 발전기 등을 구동하는데 이용되어 전력을 생산하게 된다.

상기 터빈(30)은 기본적으로는 상기 압축기(20)의 구조와 유사하다. 즉, 상기 터빈(30)에도 상기 압축기의 압축기 로터 디스크(22)와 유사한 복수의 터빈 로터 디스크(32)가 구비된다. 또한, 상기 터빈 로터 디스크(32)의 외주면에 방사상으로 배치되는 복수 개의 터빈 블레이드(34)를 포함한다. 이때, 상기 터빈 블레이드(34)는 도브테일 등의 방식으로 상기 터빈 로터 디스크(32)에 결합될 수 있다.

아울러, 상기 터빈 로터 디스크(32)의 터빈 블레이드(34)의 사이에도 복수의 베인(미도시)이 구비되어, 상기 터빈 블레이드(34)를 통과한 연소 가스의 흐름 방향을 가이드할 수 있다.

상기와 같은 구조를 갖는 가스터빈에 있어서, 유입된 공기는 상기 압축기(20)에서 압축되고, 상기 연소기(10)에서 연소된 후, 상기 터빈(30)으로 보내져 터빈을 구동하고, 상기 디퓨저(50)를 통해 대기중으로 배출된다.

여기서, 상기의 가스터빈은 본 발명의 일 실시 예에 불과하며, 아래에서 자세히 설명할 본 발명의 연소장치는 일반적인 가스터빈에 모두 적용될 수 있다.

아래에서는, 본 발명의 연소장치가 적용된 가스터빈(1)의 연소장치에 관하여 도 2 내지 4를 참고하여 상세히 살펴보도록 한다.

첨부된 도 2 내지 도 4를 참고하면, 가스터빈(1)의 연소장치는 외형을 이루는 케이싱(casing)(100)과 상기 케이싱(100)의 일측 단부에서 내측을 향해 설치된 메인 노즐(200) 및 상기 메인 노즐(200)과 이격되어 상기 케이싱(100)의 원주 방향 외측에서 내측을 향해 연료를 희박 상태의 연료 공기 혼합물로 분사하기 위해 구비된 연료 노즐 유닛(300)을 포함한다.

상기 케이싱(100)은 캔형(can type) 또는 환상형(annular type) 또는 캔-환상형(can-annular type)으로 형성될 수 있으며, 여기서 상기 케이싱(100)은 라이너(120) 및 트랜지션 피스로 이루어지는 연소기(10)의 외형을 의미한다.

상기 케이싱(100)은 내측에 연소실을 형성하는 라이너(liner)(120)가 구비되고, 상기 케이싱(100)과 반경 방향에서 냉각 공기의 이동을 위해 소정의 간격으로 이격되어 있어 냉각 공기가 라이너(120)의 내측으로 공급된다.

상기 메인 노즐(200)은 화염 유지를 위해 연료를 충분히 공급하기 위한 노즐이고, 상기 연료 노즐 유닛(300)은 메인 노즐(200)과 길이 방향에서 소정의 거리로 이격된 임핀지 먼트 슬리브의 외측에서 라이너(120)를 경유하여 삽입된다.

상기 연료 노즐 유닛(300)은 실린더 형태로 연장되며, 상기 라이너(120)를 경유하여 연장된 단부에 노즐 팁(312)이 형성된 노즐 바디(310)와, 상기 메인 노즐(200)을 경유한 화염의 유동 방향과 직교된 방향으로 상기 노즐 팁(312)에 개구된 분사 홀(312a)을 포함한다.

상기 노즐 바디(310)는 내부로 연료가 공급되고(라이너의 반경 방향 내측), 노즐 팁(312)에 개구된 분사 홀(312a)은 동일 직경 또는 서로 다른 직경 중의 어느 하나의 직경으로 개구되며, 화염 유동 방향은 화살표로 도시된 바와 같이 라이너(120)의 중앙을 따라 길이 방향(도면 기준 우측)으로 유동이 이루어진다.

상기 분사 홀(312a)은 일 예로 200μm 이상 400 μm 이하의 크기로 개구되므로 상기 연료가 상기 노즐 팁(312)을 통과하기 이전 압력(P1)과, 통과 이후 압력(P2)이 상이 해진다.

특히 본 실시 예는 희박 상태의 연료 공기 혼합물로 분사하기 위해 상기 분사 홀(312a)의 직경이 전술한 직경으로 개구되므로 통과 이후 압력(P2)이 고압으로 상승하여 화염과 혼합(Mixing)이 이루어진 후에 트랜지션 피스가 위치된 곳으로 화염의 이동이 이루어진다.

분사 홀(312a)은 동일 직경으로 개구될 경우 위치에 상관 없이 동일한 유량과 압력으로 라이너(120)의 내측으로 분사된다. 참고로 A-A'선 단면도는 이해를 돕기 위해 일 예로 도시한 것으로 도면에 도시된 분사 홀(312A)의 배치 관계 및 직경으로 한정하지 않는다.

첨부된 도 4를 참조하면, 본 실시 예는 상기 연료 노즐 유닛(300)이 케이싱(100)의 외측 원주 방향에 링 형태로 구비된 연료 매니폴드(400)를 통해 공급된 연료를 공급받아 라이너(120)의 내측을 향해 화살표 방향으로 상기 연료를 분사한다. 상기 연료 노즐 유닛(300)이 연장된 단부(라이너 내측)의 압력은 고압의 압력이 유지되고, 온도 또한 고압으로 유지된다, 이러한 조건에서 화염에 연료가 희박 상태의 연료 공기 혼합물로 분사되면서 연소가 이루어진다. 참고로 냉각공기는 노즐 바디(310)와 라이너(120)의 이격된 공간을 통해 유입된다.

연료 노즐 유닛(300)은 케이싱(100)의 원주 방향 외측을 따라 등간격으로 서로 간에 이격되므로 특정 위치에서 화염이 집중되지 않고 일정하게 확산되어 안정적인 연소가 이루어진다.

첨부된 도 5를 참조하면, 본 실시 예에 의한 연료 노즐 유닛(300)은 분사 홀(312a)이 서로 다른 직경으로 형성될 수 있으며 상기 화염의 유동 방향을 기준으로 일측 단부에서 타측 단부로 갈수록 직경이 감소되게 형성될 수 있다.

이와 같이 분사 홀(312a)이 형성되는 이유는 개구된 직경이 작을수록 통과 이후 압력(P2)이 증가하게 되고, 라이너(120)의 내측으로 분사되는 분사 속도 또한 상기 통과 이후 압력(P2)에 비례해서 증가하게 된다.

분사 홀(312a)은 노즐 팁(312)을 기준으로 도면의 좌측에서 우측으로 갈수록 직경이 감소되므로 라이너(120)를 원통 형태로 가정할 때 내측 중앙 부분으로 분사되는 연료의 분사 속도가 증가하고, 반경 방향 외측인 라이너(120)의 내측벽면으로 갈수록 연료의 분사 속도는 상대적으로 감소하게 된다.

이와 같이 연료가 분사되는 상태로 화염과 접촉될 경우 라이너(120)의 중앙 부분을 중심으로 희박 상태의 연료 공기 혼합물과 연소가 발생된 후에 내측벽으로 확산되면서 연소가 이루어진다. 연소시 화염의 온도는 라이너(120)의 중앙 부분에서 가장 고온이 유지되므로 특정 위치에서 화염의 온도가 불균일하게 변화되는 현상이 최소화 된다.

첨부된 도 6을 참조하면, 분사 홀(312b)은 화염의 유동 방향과 일치하는 순방향으로 개구된다. 상기 화염은 유동 방향이 도면 기준으로 좌측에서 우측을 향해 이동되고, 상기 분사 홀(312b)이 화염의 유동 방향에 대해 경사지게 개구되어 있어 상기 화염의 유동 방향과 연료의 분사 방향이 순방향에 최대한 유사하게 혼합된다.

이와 같이 연료가 분사될 경우 상기 화염의 이동 방향으로 연소가 보다 안정적으로 이루어지게 되므로 혼합에 따른 균일성이 향상된다.

첨부된 도 7을 참조하면, 본 실시 예는 노즐 바디(310)가 노즐 팁(312)을 향해 내측 단부가 상기 분사 홀(312b)을 향해 경사진 라운드 부(314)를 더 포함하고, 상기 노즐 바디(310)는 상기 라운드 부(314)에 의해 상기 노즐 팁(312)으로 갈수록 내경이 감소하게 구성된다.

노즐 바디(310)는 내측이 전술한 바와 같이 실린더 형태이거나, 본 실시 예와 같이 내측에 라운드 부(314)가 형성될 수 있다.

연료는 노즐 바디(310)의 길이 방향을 향해 화살표 방향으로 이동하다가 경사진 라운드 부(314)에 의해 이동 방향이 안내되어 분사 홀(314b)을 향해 보다 안정적으로 유입된다. 따라서 상기 라운드 부(314)는 연료의 안정적인 이동을 가이드 한다.

상기 연료는 상기 라운드 부(314)의 경사진 면을 따라 화살표 방향을 따라서 분사 홀(314b)을 통해 라이너(120)의 내측으로 분사되므로 이동 방향이 분사 홀(314b)로 가이드 될 수 있다.

이 경우에 연료가 노즐 팁(312)에서 내측 형상에 의해 순환 또는 소용돌이 형태로 유동하는 현상이 최소화 되고 분사 홀(312b)을 통해 보다 정확하게 이동될 수 있으므로 이동 안전성이 향상된다.

첨부된 도 8을 참조하면, 본 실시 예에 의한 연료 노즐 유닛(300)은 실린더 형태로 연장되고, 상기 라이너(120)를 경유하여 연장된 단부가 상기 라이너(120)의 반경 방향 내측을 향해 돌출된 돌출부(314)가 형성된 노즐 바디(310)와, 상기 메인 노즐(200)을 경유한 화염의 유동 방향에 대해 경사지게 개구된 방향으로 상기 돌출부(314)에 개구된 분사 홀(312c)을 포함하되, 상기 화염은 상기 돌출부(314)의 표면을 따라 이동되다가 상기 분사 홀(312c)을 통해 분사된 연료와 혼합되어 상기 라이너(120)의 내측 원주 방향에서 희박 상태의 연료 공기 혼합물로 분사가 이루어진다.

상기 돌출부(314)는 반구 형태로 돌출되므로 화염이 표면을 따라 이동할 때 저항 발생이 최소화 되고, 상기 화염이 상기 돌출부(314)를 경유할 때 난류 발생이 최소화 된다.

상기 분사 홀(312c)은 화염의 유동 방향과 일치하는 순방향으로 개구되므로 전술한 작용 효과가 예상되며 연료를 희박 상태의 연료 공기 혼합물로 분사하는데 보다 유리해 진다.

분사 홀(312c)은 라이너(120)의 내측을 향해 확산되게 개구되어 있어 연료가 화살표 방향으로 분사되는데 유리해 진다.

첨부된 도 9를 참조하면, 본 실시 예에 의한 연료 노즐 유닛(300)은 실린더 형태로 연장되고, 상기 라이너(120)를 경유하여 소정의 길이로 연장된 노즐 바디(310)와, 상기 노즐 바디(310)의 측면에서 상기 라이너(120)의 길이 방향으로 개구된 분사 홀(312d)을 포함하되, 상기 분사 홀(312d)은 상기 화염의 유동 방향과 일치하는 순방향으로 개구된다.

본 실시 예는 노즐 바디(310)의 측면에 분사 홀(312d)이 개구되어 연료의 분사가 이루어지며, 화염의 유동 방향과 분사 홀(312d)의 개구 방향이 최대한 일치하게 형성되므로 연료를 희박 상태의 연료 공기 혼합물로 분사하기에 유리해 진다.

본 발명의 다른 실시 예에 의한 가스터빈에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 1 내지 도 2 또는 도 10 내지 도 11을 참조하면, 본 실시 예에 의한 가스터빈은 공기를 흡입하여 고압으로 압축하기 위한 압축기(20)와, 압축기(20)에 의해 압축된 공기를 연료와 혼합하여 연소시키기 위한 복수의 연소기(10) 및 상기 연소기(10)에서 배출되는 고온, 고압의 연소가스를 이용하여 터빈 블레이드를 회전시키며 전력을 생산하는 터빈(30)을 포함한다.

상기 각 연소기(10)는 외형을 이루는 케이싱(casing)(100)과, 상기 케이싱(100)의 일측 단부에서 내측을 향해 설치된 메인 노즐(200)과, 상기 메인 노즐(200)과 이격되어 상기 케이싱(100)의 원주 방향 외측에서 내측을 향해 연료를 희박 상태의 연료 공기 혼합물로 분사하기 위해 구비된 연료 노즐 유닛(300)과, 상기 연료 노즐 유닛(300)으로 연료를 공급하기 위해 구비된 연료탱크(T)로부터 연료를 흡입하기 위한 펌프유닛(70)이 구비된다.

또한 상기 펌프유닛(70)에서 펌핑된 연료가 저장되고, 압력 조절기(82)가 구비된 연료 챔버 유닛(80)과, 상기 연료 챔버 유닛(80)로부터 연료를 공급받아 상기 상기 복수의 연료 노즐 유닛(300)으로 연료를 공급하기 위해 구비된 연료 매니폴드(400)와, 상기 연료탱크(T)와 상기 연료 매니폴드(400) 사이를 연결하고 상기 연료탱크(T)에 저장된 연료의 공급과 환수가 이루어지는 배관 유닛(90)을 포함한다.

본 실시 예는 연료탱크(T)에 저장된 연료가 메인 노즐(200)로도 공급 가능하나, 본 실시 예에서는 연료 노즐 유닛(300)으로 공급되는 관계를 위주로 설명한다.

연료는 연료탱크(T)에 저장되었다가 제어부(500)의 제어 명령에 의해 펌프유닛(70)이 온(On)으로 작동되고, 상기 연료 챔버 유닛(80)으로 연료의 공급이 이루어진다.

연료 챔버 유닛(80)은 공급된 연료를 연료 매니폴드(400)로 공급하고, 상기 연료 매니폴드(400)에 연결된 복수개의 연료 노즐 유닛(300)들(연료 노즐 유닛 1 내지 연료 노즐 유닛 N)은 화살표로 도시된 방향을 향해 희박 상태의 연료 공기 혼합물로 분사하여 라이너(120)의 내부로 공급된 화염과 혼합되어 연소가 이루어진다.

상기 배관 유닛(90)은 상기 연료탱크(T)에 일단이 연결되고, 타단이 상기 펌프유닛(70)과 상기 연료 챔버 유닛(80)을 경유하여 상기 연료 매니폴드(400)와 연결된 연료 공급관(92)과, 상기 연료 챔버 유닛(80)에 일단이 연결되고, 타단이 상기 연료탱크(T)와 연결되며, 상기 연료 챔버 유닛(80)의 내부 압력 변동에 따라 작동되는 상기 압력 조절기(82)를 경유한 연료의 이동이 이루어지는 연료 환수관(94)을 포함한다.

상기 연료 환수관(94)은 고압의 연료 챔버 유닛(80)의 파손을 방지하기 위해 기 설정된 압력에 따라 저장된 연료중의 일부를 상기 연료탱크(T)로 환수하기 위해 구비된다.

상기 연료 환수관(94)은 펌프유닛(70)과도 연결되어 있어 상기 연료 챔버 유닛(80)을 경유하지 않고 상기 연료탱크(T)를 향해 곧바로 연료를 공급하여 상기 연료 챔버 유닛(80)의 파손을 방지하고 불필요하게 고압으로 상승하는 문제점을 방지할 수 있다.

상기 연료 챔버 유닛(80)에는 내부에 저장된 연료의 압력을 안정적으로 조절하기 위한 압력 조절기(82)가 구비되고, 상기 압력 조절기(82)는 제어부(500)에 의해 작동 상태가 제어되므로 급격한 압력 변동으로 인한 연료 챔버 유닛(80)의 변형 또는 파손을 예방할 수 있다.

첨부된 도 11을 참조하면, 본 실시 예는 전술한 실시 예와 다르게 펌프유닛(70)이 상기 연료탱크(T)와 상기 연료 챔버 유닛(80) 사이에 복수개가 병렬로 설치된다.

펌프유닛(70)이 복수개가 병렬로 구비될 경우 작동 상태에 따라 복수의 펌프유닛(70)이 모두 작동되거나, 단일 작동되거나, 분당 회전수가 가변 되도록 제어부(500)에 의해 제어되므로 연료 챔버 유닛(80)의 압력 상태에 따라 다양한 제어가 가능하여 보다 안전하게 연료 공급이 이루어진다.

제어부(500)는 상기 연료 챔버 유닛(80)의 내부 압력에 따라 상기 펌프유닛(T)의 회전수를 제어하고, 상기 연료 챔버 유닛(80)의 내부 압력이 기 설정된 기준 압력 이상일 경우 상기 연료탱크(T)로 연료가 리턴 되도록 상기 압력 조절기(82)의 온 오프 작동을 선택적으로 제어하므로 연료 노즐 유닛(300)으로 공급되는 공급 압력이 일정하게 유지된다.

상기 연료 노즐 유닛(300)은 연료 매니폴드(400)를 통해 연료를 공급받으므로 연료의 공급 압력이 일정하게 유지될 경우 라이너(120)의 내측 영역으로 분사되는 연료의 압력과 분사 형태가 일정하게 유지된다.

상기 제어부(500)는 압축된 공기와 혼합되는 연료의 압력비에 따라 상기 연료 매니폴드(400)로 공급되는 연료의 유량을 조절하므로, 압력비가 변동될 경우 유량 조절을 통해 라이너(120)의 내부로 희박 상태의 연료 공기 혼합물로 안정적으로 분사할 수 있다.

본 실시 예는 케이싱(100)의 내측에 연소실을 형성하는 라이너(liner)(120)가 구비되고, 상기 연료 노즐 유닛(300)은 실린더 형태로 연장되며, 상기 라이너(120)를 경유하여 연장된 단부에 노즐 팁(312)이 형성된 노즐 바디(310)가 구비된다. 그리고 상기 메인 노즐(200)을 경유한 화염의 유동 방향에 대해 경사지게 개구된 방향으로 상기 노즐 팁(312)에 개구된 분사 홀(312b)을 포함한다.

본 실시 예는 상기 연료 노즐 유닛(300)이 케이싱(100)의 외측 원주 방향에 링 형태로 구비된 연료 매니폴드(400)를 통해 공급된 연료를 공급받아 라이너(120)의 내측을 향해 화살표 방향으로 상기 연료를 분사한다.

상기 연료 노즐 유닛(300)이 위치된 곳의 압력은 고압의 압력이 유지되고, 온도 또한 고압으로 유지되는 조건에서 화염에 연료가 희박 상태의 연료 공기 혼합물로 분사되도록 상기 연료 노즐 유닛(300)로 연료가 공급된다.

상기 분사 홀(312b)은 분사 홀(312b)이 경사지게 개구되어 있고, 상기 화염의 유동 방향과 일치하는 순방향으로 개구되므로 화염의 유동 방향과 연료의 분사 방향이 최대로 일치되어 희박 상태의 연료 공기 혼합물로 분사하기에 유리해 진다.

또한 연료 노즐 유닛(300)은 케이싱(100)의 원주 방향 외측을 따라 등간격으로 서로 간에 이격되므로 특정 위치에서 화염이 집중되지 않고 일정하게 확산되어 안정적인 연소가 이루어진다.

상기 분사 홀(312b)은 200μm 이상 400 μm 이하의 크기로 개구되며, 상기 크기는 노즐 바디(310)의 내경 보다 상당히 작은 크기에 해당되므로 상기 연료가 노즐 바디(310)를 따라 이동하다가 상기 분사 홀(312b)을 통해 화살표 방향으로 분사될 때 압력이 급격히 증가한다.

연료는 압력이 증가된 상태로 상기 분사 홀(312b)을 경유하여 라이너(120)의 내측으로 분사될 때의 속도 또한 함께 증가하여 화염과 혼합되어 연소가 이루어진다.

가이드 부재(600)는 상기 연료 노즐 유닛(300)이 내부로 삽입되고, 상기 라이너(120)의 외측에서 내측으로 냉각공기가 유입된 후에 상기 연료 노즐 유닛(300)을 통해 공급된 연료와 혼합되도록 측면에 냉각 공기 유입 홀(610)이 형성된다.

가이드 부재(600)는 연료 노즐 유닛(300)으로 냉각 공기의 안정적인 유입을 위해 공기 유입 홀(610)이 형성되고, 상기 연료 노즐 유닛(300)과 직교된 방향으로 개구된다.

케이싱(100)과 라이너(120) 사이는 이격된 공간으로는 냉각 공기가 이동하는데, 상기 냉각 공기는 연소기 내부에서 연소시 발생되는 고온의 열기를 소정의 온도로 냉각 하여 고온의 열기로 인한 변형 및 오작동을 예방하고 안정적인 작동이 이루어지도록 하여 케이싱(100)과 라이너(120)를 보호한다.

또한 냉각 공기는 트랜지션 피스의 냉각도 동시에 도모하므로 연소기(10)를 구성하는 구성품에 대한 냉각을 안정적으로 실시할 수 있다.

상기 가이드 부재(600)는 상기 노즐 팁(312)과 멀어지는 축 방향 단부가 수직으로 절곡된 절곡부(620)가 형성된다. 상기 절곡부(620)는 냉각 공기 유입 홀(610)로 유입되는 냉각 공기의 안정적인 유입을 가이드 하여 고온 고압으로 분사되는 연료 노즐 유닛(300)의 변형 및 파손을 방지하여 내구성을 향상시킨다.

상기 가이드 부재(600)는 상기 연료 노즐 유닛(300)에 결합된 상태를 기준으로 상기 노즐 팁(312)과 멀어지는 축 방향 단부에 부싱(B)이 삽입된다. 상기 부싱(B)은 노즐 바디(310)가 가이드 부재(600)에서 이탈되지 않도록 고정하는 역할을 하므로 장기간 사용하는 경우에도 연료 노즐 유닛(300)의 안정적인 고정이 이루어진다.

냉각공기는 노즐 바디(310)와 라이너(120)의 이격된 공간을 통해 유입된 후에 라이너(120)의 내측 온도를 소정의 온도로 하강시켜 열변형을 방지한다.

본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

1: 가스터빈 2: 하우징
10: 연소기 20: 압축기
22: 압축기 로터 디스크 24: 압축기 블레이드
26: 루트부 30: 터빈
32: 터빈 로터 디스크 34: 터빈 블레이드
40: 회전력 전달부 50: 디퓨저
60: 타이로드 70 : 펌프유닛
80 : 연료 챔버 유닛 90 : 배관유닛
120 : 라이너 100: 케이싱
200 : 메인 노즐
300 : 연료 노즐 유닛 310 : 노즐 바디
312 : 노즐 팁 312a,312b,312c,312d : 분사 홀
400 : 연료 매니폴드

Claims (21)

1. 외형을 이루는 케이싱(casing)(100);
   상기 케이싱(100)의 일측 단부에서 내측을 향해 설치된 메인 노즐(200); 및
   상기 메인 노즐(200)과 이격되어 상기 케이싱(100)의 원주 방향 외측에서 내측을 향해 연료를 희박 상태의 연료 공기 혼합물로 분사하기 위해 구비된 연료 노즐 유닛(300)을 포함하며,
   상기 케이싱(100)은 내측에 연소실을 형성하는 라이너(liner)(120)가 구비되고,
   상기 연료 노즐 유닛(300)은, 실린더 형태로 연장되며, 상기 라이너(120)를 경유하여 연장된 단부에 노즐 팁(312)이 형성된 노즐 바디(310); 및
   상기 메인 노즐(200)을 경유한 화염의 유동 방향과 직교된 방향으로 상기 노즐 팁(312)에 개구된 분사 홀(312a)을 포함하며,
   상기 분사 홀(312a)은 상기 화염의 유동 방향을 기준으로 일측 단부에서 타측 단부로 갈수록 직경이 감소되는, 연소장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 외형을 이루는 케이싱(casing)(100);
   상기 케이싱(100)의 일측 단부에서 내측을 향해 설치된 메인 노즐(200); 및
   상기 메인 노즐(200)과 이격되어 상기 케이싱(100)의 원주 방향 외측에서 내측을 향해 연료를 희박 상태의 연료 공기 혼합물로 분사하기 위해 구비된 연료 노즐 유닛(300)을 포함하며,
   상기 케이싱(100)은 내측에 연소실을 형성하는 라이너(liner)(120)가 구비되고,
   상기 연료 노즐 유닛(300)은, 실린더 형태로 연장되며, 상기 라이너(120)를 경유하여 연장된 단부에 노즐 팁(312)이 형성된 노즐 바디(310); 및
   상기 메인 노즐(200)을 경유한 화염의 유동 방향에 대해 경사지게 개구된 방향으로 상기 노즐 팁(312)에 개구된 분사 홀(312b)을 포함하며,
   상기 분사 홀(312b)은 상기 화염의 유동 방향과 일치하는 순방향으로 개구된 연소장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 분사 홀(312b)은 상기 화염의 유동 방향을 기준으로 일측 단부에서 타측 단부로 갈수록 직경이 감소되는, 연소장치.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 노즐 바디(310)는 상기 노즐 팁(312)을 향해 내측 단부가 상기 분사 홀(312b)을 향해 경사진 라운드 부(314)를 더 포함하고,
   상기 노즐 바디(310)는 상기 라운드 부(314)에 의해 상기 노즐 팁(312)으로 갈수록 내경이 감소하는 연소장치.
   
8. 외형을 이루는 케이싱(casing)(100);
   상기 케이싱(100)의 일측 단부에서 내측을 향해 설치된 메인 노즐(200); 및
   상기 메인 노즐(200)과 이격되어 상기 케이싱(100)의 원주 방향 외측에서 내측을 향해 연료를 희박 상태의 연료 공기 혼합물로 분사하기 위해 구비된 연료 노즐 유닛(300)을 포함하며,
   상기 케이싱(100)은 내측에 연소실을 형성하는 라이너(liner)(120)가 구비되고,
   상기 연료 노즐 유닛(300)은, 실린더 형태로 연장되고, 상기 라이너(120)를 경유하여 연장된 단부가 상기 라이너(120)의 반경 방향 내측을 향해 돌출된 돌출부(314)가 형성된 노즐 바디(310); 및
   상기 메인 노즐(200)을 경유한 화염의 유동 방향에 대해 경사지게 개구된 방향으로 상기 돌출부(314)에 개구된 분사 홀(312c)을 포함하되,
   상기 화염은 상기 돌출부(314)의 표면을 따라 이동되다가 상기 분사 홀(312c)을 통해 분사된 연료와 혼합되어 상기 라이너(120)의 내측 원주 방향에서 희박 상태의 연료 공기 혼합물로 분사가 이루어지는 연소장치.
   
9. 삭제
10. 공기를 흡입하여 고압으로 압축하기 위한 압축기(20);
    압축기(20)에 의해 압축된 공기를 연료와 혼합하여 연소시키기 위한 복수의 연소기(10); 및
    상기 연소기(10)에서 배출되는 고온, 고압의 연소가스를 이용하여 터빈 블레이드를 회전시키며 전력을 생산하는 터빈(30)을 포함하되,
    상기 각 연소기(10)는, 외형을 이루는 케이싱(casing)(100);
    상기 케이싱(100)의 일측 단부에서 내측을 향해 설치된 메인 노즐(200);
    상기 메인 노즐(200)과 이격되어 상기 케이싱(100)의 원주 방향 외측에서 내측을 향해 연료를 희박 상태의 연료 공기 혼합물로 분사하기 위해 구비된 복수의 연료 노즐 유닛(300);
    상기 복수의 연료 노즐 유닛(300)으로 연료를 공급하기 위해 구비된 연료탱크(T)로부터 연료를 흡입하기 위한 펌프유닛(70);
    상기 펌프유닛(70)에서 펌핑된 연료가 저장되고, 압력 조절기(82)가 구비된 연료 챔버 유닛(80);
    상기 연료 챔버 유닛(80)로부터 연료를 공급받아 상기 복수의 연료 노즐 유닛(300)으로 연료를 공급하기 위해 구비된 연료 매니폴드(400);
    상기 연료탱크(T)와 상기 연료 매니폴드(400) 사이를 연결하고 상기 연료탱크(T)에 저장된 연료의 공급과 환수가 이루어지는 배관 유닛(90)을 포함하고,
    상기 케이싱(100)은 내측에 연소실을 형성하는 라이너(liner)(120)가 구비되고,
    상기 연료 노즐 유닛(300)이 내부로 삽입되고, 상기 라이너(120)의 외측에서 내측으로 냉각공기가 유입된 후에 상기 연료 노즐 유닛(300)을 통해 공급된 연료와 혼합되도록 측면에 냉각 공기 유입 홀(610)이 형성된 가이드 부재(600)가 구비된, 가스터빈.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 배관 유닛(90)은 상기 연료탱크(T)에 일단이 연결되고, 타단이 상기 펌프유닛(70)과 상기 연료 챔버 유닛(80)을 경유하여 상기 연료 매니폴드(400)에 연결된 연료 공급관(92);
    상기 연료 챔버 유닛(80)에 일단이 연결되고, 타단이 상기 연료탱크(T)와 연결되며, 상기 연료 챔버 유닛(80)의 내부 압력 변동에 따라 작동되는 상기 압력 조절기(82)를 경유한 연료의 이동이 이루어지는 연료 환수관(94)을 포함하는 가스터빈.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 펌프유닛(70)은 상기 연료탱크(T)와 상기 연료 챔버 유닛(80) 사이에 복수개가 병렬로 설치된 가스터빈.
13. 제10항에 있어서,
    상기 연료 챔버 유닛(80)의 내부 압력에 따라 상기 펌프유닛(70)의 회전수를 제어하고, 상기 연료 챔버 유닛(80)의 내부 압력이 기 설정된 기준 압력 이상일 경우 상기 연료탱크(T)로 연료가 리턴 되도록 상기 압력 조절기(82)의 온 오프 작동을 선택적으로 제어하는 제어부(500)를 더 포함하는 가스터빈
    
14. 제13항에 있어서,
    상기 제어부(500)는 압축된 공기와 혼합되는 연료의 압력비에 따라 상기 연료 매니폴드(400)로 공급되는 연료의 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 가스터빈.
15. 제10항에 있어서,
    상기 연료 노즐 유닛(300)은, 실린더 형태로 연장되며, 상기 라이너(120)를 경유하여 연장된 단부에 노즐 팁(312)이 형성된 노즐 바디(310); 및
    상기 노즐 팁(312)에 개구된 분사 홀을 포함하는 가스터빈.
    
16. 제15항에 있어서,
    상기 분사 홀(312b)은 상기 메인 노즐(200)을 경유한 화염의 유동 방향에 대해 경사지게 개구되되, 상기 화염의 유동 방향과 일치하는 순방향으로 개구된 가스터빈.
    
17. 제16항에 있어서,
    상기 분사 홀(312b)은 200μm 이상 400 μm 이하의 크기로 개구된 가스터빈.
    
18. 삭제
19. 제10항에 있어서,
    상기 냉각 공기 유입 홀(610)은 상기 연료 노즐 유닛(300)과 직교된 방향으로 개구된 가스터빈.
    
20. 제15항에 있어서,
    상기 가이드 부재(600)는 상기 연료 노즐 유닛(300)에 결합된 상태를 기준으로 상기 노즐 팁(312)과 멀어지는 축 방향 단부에 부싱(B)이 삽입된 가스터빈.
    
21. 제15항에 있어서,
    상기 가이드 부재(600)는 상기 노즐 팁(312)과 멀어지는 축 방향 단부가 수직으로 절곡된 절곡부(620)가 형성된 가스터빈.
    

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