KR102512583B1 - 가스 터빈의 연소기 및 이것을 구비한 가스 터빈 - Google Patents

가스 터빈의 연소기 및 이것을 구비한 가스 터빈 Download PDF

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Abstract

가스 터빈의 연소기는 케이싱에 장착되는 플랜지부와, 상기 플랜지부로부터 연소기의 축방향을 따라서 연장되는 환상의 연장부와, 상기 플랜지부에 접속되는 제 1 단, 및 상기 연장부의 외주면에 접속되는 제 2 단을 가지며, 상기 연장부의 직경방향 외측에 있어서 상기 제 1 단으로부터 상기 제 2 단까지 연장되는 관부와, 상기 관부, 및 상기 연장부의 내부에 마련된 통로를 거쳐서 연료의 공급을 받도록 구성된 적어도 1개의 연료 노즐을 구비한다.

Description

가스 터빈의 연소기 및 이것을 구비한 가스 터빈
본 개시는 가스 터빈의 연소기 및 이것을 구비한 가스 터빈에 관한 것이다.
가스 터빈의 연소기는 가스 터빈의 운전 중에 고온으로 되기 때문에, 연소기의 구성 부재에 열팽창이 생기는 일이 있다. 이와 같은 열팽창에 기인하여 연소기에 응력 집중이 생기면, 연소기의 수명 저감을 초래할 가능성이 있기 때문에, 연소기에 생길 수 있는 응력 집중을 완화하기 위한 고안이 이루어져 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에는, 연소기 외통의 구성 부재로서, 압축 공기 흐름에 연료를 분사하기 위한 연료 노즐(톱 햇 노즐)에 통하는 연료 통로를 형성하는 원통 형상의 링 부재를 채용한 가스 터빈이 개시되어 있다. 이 링 부재에는 연소기 축방향에 있어서의 하나의 영역에, 두께가 비교적 얇은 박육부가 마련되어 있다. 이에 의해, 링 부재의 강성을 부분적으로 저하시켜, 링 부재의 열팽창시에 있어서의 변형을 허용하는 것에 의해, 링 부재와, 상기 링 부재에 인접하는 부재를 접속하는 용접부에 생기는 응력의 저감을 도모하고 있다.
일본 특허 공개 제 2008-261605 호 공보
특허문헌 1이 개시하는 가스 터빈 연소기에서는, 연소기 외통의 내부에 있어서 연료 통로가 형성된 부위에 박육부를 마련하고 있기 때문에, 구조가 복잡하게 되며, 따라서, 박육부의 가공 비용이 커지는 경우가 있다.
상술의 사정을 감안하여, 본 발명의 적어도 일 실시형태는, 간소한 구성으로 열팽창에 기인하는 응력 집중을 완화 가능한 가스 터빈의 연소기 및 이것을 구비한 가스 터빈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
(1) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 따른 가스 터빈의 연소기는,
케이싱에 장착되는 플랜지부와,
상기 플랜지부로부터 연소기의 축방향을 따라서 연장되는 환상의 연장부와,
상기 플랜지부에 접속되는 제 1 단, 및 상기 연장부의 외주면에 접속되는 제 2 단을 가지며, 상기 연장부의 직경방향 외측에 있어서 상기 제 1 단으로부터 상기 제 2 단까지 연장되는 관부와,
상기 관부, 및 상기 연장부의 내부에 마련된 통로를 거쳐서 연료의 공급을 받도록 구성된 적어도 1개의 연료 노즐을 구비한다.
상기 (1)의 구성에 의하면, 플랜지부 및 연장부에 접속된 관부를 거쳐서 연료 노즐에 연료를 공급하도록 했으므로, 가스 터빈의 운전 중에, 관부와 연장부의 열팽창량의 차이가 생겨 관부와 연장부의 접속부에 응력이 생긴 경우여도, 관부를 비교적 용이하게 변형 가능하므로, 이에 의해, 상술의 접속부에 작용하는 응력을 저감할 수 있다. 따라서, 가스 터빈의 연소기에 있어서, 플랜지부 및 연장부에 접속된 관부를 마련한 간소한 구성으로 열팽창에 기인하는 응력 집중을 완화 가능하다. 이에 의해, 가공 비용의 저감 및 연소기의 장수명화를 도모할 수 있다.
(2) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (1)의 구성에 있어서,
상기 통로는 상기 관부의 내부 유로와 연통하는 환상 통로를 포함하며,
상기 환상 통로를 거쳐서 복수의 상기 연료 노즐에 상기 연료가 공급되도록 구성된다.
상기 (2)의 구성에 의하면, 연장부에 마련된 환상 통로를 거쳐서 복수의 연료 노즐에 연료를 공급 가능하게 하면서, 상기 (1)에서 설명한 바와 같이, 관부와 연장부의 열팽창량의 차이에 기인하는 응력 집중을 완화 가능하다.
(3) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (1) 또는 (2)의 구성에 있어서,
상기 적어도 1개의 연료 노즐이 상기 연장부의 내주측에 마련된다.
상기 (3)의 구성에서는, 연료 노즐을 연장부의 내주측에 마련했으므로, 연장부의 외주측에 마련된 관부로부터의 연료를, 연장부의 외주측으로부터 내주측으로 연장부의 내부를 통과시켜 연료 노즐에 공급하는 구성을 채용하면서, 상기 (1)에서 설명한 바와 같이, 관부와 연장부의 열팽창량의 차이에 기인하는 응력 집중을 완화 가능하다.
(4) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나의 구성에 있어서,
상기 관부는,
상기 제 1 단을 포함하며, 상기 연소기의 축방향을 따라서 연장되는 축방향 관부와,
상기 제 2 단을 포함하며, 상기 연소기의 직경방향을 따라서 연장되는 직경방향 관부와,
상기 축방향 관부와 상기 직경방향 관부를 접속하는 접속 관부를 포함하며,
상기 접속 관부를 포함하는 상기 관부의 길이(L)가, 상기 제 1 단과 상기 제 2 단 사이의 축방향 거리(LA), 및 상기 제 1 단과 상기 제 2 단 사이의 직경방향 거리(LB)의 합보다 크다.
상기 (4)의 구성에 의하면, 관부의 전체 길이(L)가, 제 1 단과 제 2 단 사이의 축방향 거리(LA)와 직경방향 거리(LB)의 합보다 커지도록 했으므로, 관부는 플랜지에 접속되는 축방향 관부와, 연장부에 접속되는 직경방향 관부 사이에 굴곡된 형상을 갖게 된다. 이와 같이 굴곡된 형상을 갖는 관부는 유연하게 변형 가능하므로, 관부와 연장부의 열팽창량의 차이에 기인하여 관부와 연장부의 접속부에 생기는 응력을 효과적으로 저감할 수 있다.
(5) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나의 구성에 있어서,
상기 관부의 상기 제 1 단과 상기 제 2 단은 상기 연소기의 둘레방향에 있어서 어긋나 위치하고 있다.
상기 (5)의 구성에 의하면, 관부의 제 1 단과 제 2 단이 둘레방향으로 어긋나 위치하고 있으므로, 관부는 제 1 단과 제 2 단 사이에 있어서, 둘레방향을 따라서 연장되는 부분을 갖는다. 따라서, 관부의 전체 길이를 과도하게 크게 하지 않고, 관부의 유연한 변형이 가능하므로, 관부와 연장부의 열팽창량의 차이에 기인하여 관부와 연장부의 접속부에 생기는 응력을 효과적으로 저감할 수 있다.
(6) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나의 구성에 있어서,
상기 관부는 상기 연장부의 외주측에 있어서 상기 케이싱에 의해 둘러싸인 공간의 내부에 마련된다.
상기 (6)의 구성에 의하면, 관부는 케이싱에 의해 둘러싸인 공간의 내부에 있어서 플랜지부 및 연장부에 접속되므로, 보다 간소한 구조로 상기 (1)의 구성을 실현할 수 있다.
(7) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나의 구성에 있어서,
상기 플랜지부의 양 단면 중 상기 관부와는 반대측의 단면에 접속되는 연료 공급관을 더 구비하고,
상기 연료 공급관, 상기 플랜지부의 내부에 마련된 플랜지 내통로, 및 상기 관부를 거쳐서, 상기 연료가 상기 환상 통로에 공급되도록 구성된다.
상기 (7)의 구성에 의하면, 연료 공급관을 마련했으므로, 연소기의 케이싱 외부로부터, 연료 공급관 및 플랜지 내통로를 거쳐서, 연료 노즐에 연료를 원활하게 공급할 수 있다.
(8) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (7)의 구성에 있어서,
상기 연료 공급관, 상기 플랜지 내통로, 및 상기 관부의 상기 제 1 단은 상기 연소기의 축방향에 실질적으로 평행한 직선을 따라서 배치되어 있다.
상기 (8)의 구성에 의하면, 연료 공급관, 플랜지 내통로, 및 관부 중 제 1 단측의 일부를 포함하는 연료 통로가 일직선 형상으로 마련되므로, 상기 연료 통로를 거쳐서 연료를 원활하게 수송할 수 있다. 또한, 플랜지 내통로가 축방향을 따라서 연장되므로, 플랜지부의 두께방향에 있어서의 온도 분포는 거의 균일하게 된다. 따라서, 플랜지부에 있어서 온도 분포에 기인하여 생길 수 있는 열응력을 저감할 수 있다.
(9) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 하나의 구성에 있어서,
상기 연료 노즐은 상기 케이싱의 내부에 형성되며, 상기 연료의 연소에 이용되는 공기가 통하는 공기 통로에 연료를 분사하도록 구성된다.
전형적인 연소기에서는, 공기 통로는 연소기 케이싱의 내부 공간에 있어서 비교적 외주측에 마련된다. 즉, 공기 통로 및 상기 공기 통로에 연료를 공급하기 위한 연료 노즐은 연소기의 직경방향에 있어서, 케이싱에 고정되는 플랜지부의 비교적 부근에 위치한다. 이 점, 상기 (9)의 구성에 의하면, 플랜지부의 비교적 부근에 위치하는 연료 노즐에 대하여, 플랜지부에 접속된 관부를 거쳐서 연료를 공급 가능하므로, 연료 노즐로의 연료 공급 경로가 간소하게 되어, 연료 노즐에 연료를 원활하게 공급할 수 있다.
(10) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (9)의 구성에 있어서,
상기 연장부는, 상기 축방향에 있어서 상기 관부를 사이에 두고 상기 플랜지부와는 반대측에 있어서 상기 공기 통로를 형성하는 공기 통로 형성부를 포함한다.
상기 (10)의 구성에 의하면, 공기 통로는 연장부의 일부에 의해 형성되므로, 연료 노즐이 연장부의 부근에 배치되게 된다. 따라서, 연장부의 내부에 형성된 통로를 거쳐서, 연료 노즐에 연료를 원활하게 공급할 수 있다.
(11) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 따른 가스 터빈의 연소기는,
케이싱에 장착되는 플랜지부와,
상기 플랜지부로부터 연소기의 축방향을 따라서 연장되는 환상의 연장부와,
상기 연장부의 내부에 마련된 통로를 거쳐서 연료의 공급을 받도록 구성된 적어도 1개의 연료 노즐과,
상기 플랜지부에 접속되며, 상기 통로에 상기 연료를 공급하기 위한 연료 공급관을 구비하고,
상기 플랜지부는 상기 연소기의 중심축 주위에 있어서의 제 1 각도 범위에 있어서, 상기 제 1 각도 범위 이외의 제 2 각도 범위에 비해 직경방향 외측으로의 돌출량이 큰 제 1 영역을 가지며
상기 연료 공급관은 상기 플랜지부 중 상기 제 1 영역을 포함하는 부분에 접속된다.
상기 (11)의 구성에 의하면, 돌출량이 비교적 큰 제 1 영역을 플랜지부에 마련하고, 이 제 1 영역에 연료 공급관을 접속했으므로, 플랜지부보다 외경측에 마련한 배관 등을 거쳐서 플랜지 내통로나 연장부 내부의 통로에 연료를 공급하는 경우에 비해, 예를 들면 플랜지부의 외연부에 연료 공급관을 접속시키지 않을 수 없는 경우에 비해, 가스 터빈 수송시에 있어서의 가스 터빈의 외경이 커지는 것을 억제할 수 있다. 또한, 돌출량이 큰 제 1 영역을 마련한 것에 의해, 연소기의 내경측(플랜지부의 돌출량이 확대되어 있지 않은 부분)에 다른 구성 부재가 마련되어 있는 경우여도, 이들 구성 부재와의 간섭을 회피하여, 연료 공급관을 플랜지부에 접속할 수 있다. 따라서, 가스 터빈의 외경을 억제하면서, 연료 공급관과 다른 부재의 간섭을 회피할 수 있다.
(12) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 따른 가스 터빈은,
상기 (1) 내지 (11) 중 어느 하나에 기재된 연소기와,
상기 연소기의 하류측에 마련되는 정익 및 동익을 구비한다.
상기 (12)의 구성에 의하면, 플랜지부 및 연장부에 접속된 관부를 거쳐서 연료 노즐에 연료를 공급하도록 했으므로, 가스 터빈의 운전 중에 관부와 연장부의 열팽창량의 차이가 생겨 관부와 연장부의 접속부에 응력이 생긴 경우여도, 관부를 비교적 용이하게 변형 가능하므로, 이에 의해 상술의 접속부에 작용하는 응력을 저감할 수 있다. 따라서, 가스 터빈의 연소기에 있어서, 플랜지부 및 연장부에 접속된 관부를 마련한 간소한 구성으로 열팽창에 기인하는 응력 집중을 완화 가능하다. 이에 의해, 가공 비용의 저감 및 연소기의 장수명화를 도모할 수 있다.
(13) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 따른 가스 터빈은,
상기 (11)에 기재의 연소기와,
상기 연소기의 하류측에 마련되는 정익 및 동익을 구비한 가스 터빈에 있어서,
상기 플랜지부의 상기 제 1 영역은, 상기 연소기의 상기 중심축보다 상기 가스 터빈의 중심축으로부터 이격된 위치에 배치된다.
상기 (13)의 구성에 의하면, 플랜지부 중, 비교적 돌출량이 큰 제 1 영역이 가스 터빈의 외경측에 위치하므로, 가스 터빈 수송시에 있어서의 가스 터빈의 외경이 커지는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 따라서, 가스 터빈의 외경을 억제하면서, 연료 공급관과 다른 부재의 간섭을 회피할 수 있다.
본 발명의 적어도 일 실시형태에 의하면, 간소한 구성으로 열팽창에 기인하는 응력 집중을 완화 가능한 가스 터빈의 연소기 및 이것을 구비한 가스 터빈이 제공된다.
도 1은 일 실시형태에 따른 가스 터빈의 개략 구성도이다.
도 2는 일 실시형태에 따른 가스 터빈의 연소기 및 터빈의 입구 부분을 도시하는 개략도이다.
도 3은 도 2에 도시하는 연소기의 개략 단면도이다.
도 4는 일 실시형태에 따른 연소기의 요부의 개략 단면도이다.
도 5는 일 실시형태에 따른 연소기의 요부의 개략 단면도이다.
도 6a는 일 실시형태에 따른 연소기의 관부의 사시도이다.
도 6b는 도 6a에 도시하는 관부의 측면도이다.
도 6c는 도 6a에 도시하는 관부의 평면도이다.
도 6d는 도 6a에 도시하는 관부를 도 6a의 화살표(A)의 방향으로부터 본 도면이다.
도 7은 일 실시형태에 따른 연소기의 요부의 개략 단면도이다.
도 8은 도 7에 도시하는 연소기의 플랜지부를 축방향으로부터 본 개략도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명 중 몇 가지의 실시형태에 대해 설명한다. 다만, 실시형태로서 기재되어 있거나 또는 도면에 도시되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은, 본 발명의 범위를 이것으로 한정하는 취지는 아니며, 단순한 설명예에 지나지 않는다.
우선, 몇 가지의 실시형태에 따른 연소기의 적용처의 일 예인 가스 터빈에 대해, 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 일 실시형태에 따른 가스 터빈의 개략 구성도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 가스 터빈(1)은 압축 공기를 생성하기 위한 압축기(2)와, 압축 공기 및 연료를 이용하여 연소 가스를 발생시키기 위한 연소기(4)와, 연소 가스에 의해 회전 구동되도록 구성된 터빈(6)을 구비한다. 발전용의 가스 터빈(1)의 경우, 터빈(6)에는 도시하지 않은 발전기가 연결된다.
압축기(2)는 압축기 차실(10)측에 고정된 복수의 정익(16)과, 정익(16)에 대해 교대로 배열되도록 로터(8)에 식설(植設)된 복수의 동익(18)을 포함한다.
압축기(2)에는, 공기 취입구(12)로부터 취입된 공기가 이송되도록 되어 있으며, 이 공기는, 복수의 정익(16) 및 복수의 동익(18)을 통과하여 압축되는 것에 의해 고온 고압의 압축 공기가 된다.
연소기(4)에는 연료와, 압축기(2)에서 생성된 압축 공기가 공급되도록 되어 있으며, 상기 연소기(4)에 있어서 연료가 연소되며, 터빈(6)의 작동 유체인 연소 가스가 생성된다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 가스 터빈(1)은 케이싱(20) 내에 로터(8)를 중심으로 하여 둘레방향을 따라서 복수 배치된 연소기(4)를 갖는다.
터빈(6)은 터빈 차실(22)에 의해 형성되는 연소 가스 통로(28)를 가지며, 상기 연소 가스 통로(28)에 마련되는 복수의 정익(24) 및 동익(26)을 포함한다. 터빈(6)의 정익(24) 및 동익(26)은 연소 가스의 흐름에 관하여 연소기(4)의 하류측에 마련되어 있다.
정익(24)은 터빈 차실(22)측에 고정되어 있으며, 로터(8)의 둘레방향을 따라서 배열되는 복수의 정익(24)이 정익렬을 구성하고 있다. 또한, 동익(26)은 로터(8)에 식설되어 있으며, 로터(8)의 둘레방향을 따라서 배열되는 복수의 동익(26)이 동익렬을 구성하고 있다. 정익렬과 동익렬은 로터(8)의 축방향에 있어서 교대로 배열되어 있다.
터빈(6)에서는, 연소 가스 통로(28)에 유입된 연소기(4)로부터의 연소 가스가 복수의 정익(24) 및 복수의 동익(26)을 통과하는 것에 의해 로터(8)가 회전 구동되며, 이에 의해, 로터(8)에 연결된 발전기가 구동되어 전력이 생성되도록 되어 있다. 터빈(6)을 구동한 후의 연소 가스는 배기실(30)을 거쳐서 외부로 배출된다.
다음에, 몇 가지의 실시형태에 따른 연소기(4)에 대해 설명한다.
도 2는 일 실시형태에 따른 가스 터빈(1)의 연소기(4) 및 터빈(6)의 입구 부분을 도시하는 개략도이며, 도 3은 도 2에 도시하는 연소기(4)의 개략 단면도이다.
도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 로터(8)를 중심으로 하여 둘레방향으로 복수 배치되는 연소기(4)(도 1 참조)의 각각은, 케이싱(20)에 의해 획정되는 연소기 차실(32)에 마련된 연소통(연소기 라이너)(36)과, 연소통(36) 내에 각각 배치된 제 1 연소 버너(38) 및 제 1 연소 버너(38)를 둘러싸도록 배치된 복수의 제 2 연소 버너(44)를 포함한다. 즉, 연소통(36), 제 1 연소 버너(38) 및 제 2 연소 버너(44)는 케이싱(20)에 수용되어 있다.
연소통(연소기 라이너)(36)은 제 1 연소 버너(38) 및 복수의 제 2 연소 버너(44)의 주위에 배치되는 내통(48)과, 내통(48)의 선단부에 연결된 미통(50)을 갖고 있다. 또한, 내통(48)과 미통(50)은 일체적으로 형성되어 있어도 좋다.
제 1 연소 버너(38)는 연소통(36)의 중심축(C1)의 방향(즉, 연소기(4)의 축방향: 이하, 간략히 "축방향"이라고도 함)을 따라서 배치되어 있으며, 연료를 분사하기 위한 제 1 연료 노즐(40)과, 제 1 연료 노즐(40)을 둘러싸도록 배치된 제 1 버너통(41)을 갖고 있다. 제 1 연료 노즐(40)에는 제 1 연료 포트(42)를 거쳐서 연료가 공급되도록 되어 있다.
제 2 연소 버너(44)는 연료를 분사하기 위한 제 2 연료 노즐(46)과, 제 2 연료 노즐(46)을 둘러싸도록 배치된 제 2 버너통(47)을 갖고 있다. 제 2 연료 노즐(46)에는 제 2 연료 포트(43)를 거쳐서 연료가 공급되도록 되어 있다.
연소기(4)는 케이싱(20)의 내부에 있어서 내통(48)의 외주측에 마련된 외통(52)을 더 포함한다. 내통(48)의 외주측 또한 외통(52)의 내주측에는 압축 공기가 흐르는 공기 통로(54)가 형성된다.
압축기(2)(도 1 참조)에서 생성된 압축 공기는, 차실 입구(31)를 거쳐서 연소기 차실(32) 내에 공급되고, 상기 압축 공기가 연소기 차실(32)로부터 공기 통로(54)에 유입되고, 연소기(4)의 축방향에 직교하는 면을 따라서 마련된 벽면부(53)에서 방향 전환되어, 제 1 버너통(41) 및 제 2 버너통(47)에 유입되도록 되어 있다. 그리고, 각 버너통에서는, 연료 노즐로부터 분사되는 연료와 압축 공기가 혼합되고, 이 혼합 기체가 연소통(36)에 유입되며, 착화되어 연소되는 것에 의해, 연소 가스가 발생하도록 되어 있다.
상술의 제 1 연소 버너(38)는 확산 연소 화염을 발생시키기 위한 버너여도 좋으며, 제 2 연소 버너(44)는 예혼합기를 연소시켜 예혼합 연소 화염을 발생시키기 위한 버너여도 좋다.
즉, 제 2 연소 버너(44)에 있어서, 제 2 연료 포트(43)로부터의 연료와 압축 공기가 예혼합되고, 상기 예혼합기가 스월러(49)에 의해 주로 선회류를 형성하고, 연소통(36)에 유입된다. 또한, 압축 공기와, 제 1 연료 포트(42)를 거쳐서 제 1 연소 버너(38)로부터 분사된 연료가 연소통(36) 내에서 혼합되어, 도시하지 않은 착화 수단에 의해 착화되고 연소되어, 연소 가스가 발생한다. 이 때, 연소 가스의 일부가 화염을 따라서 주위에 확산되는 것에 의해, 각 제 2 연소 버너(44)로부터 연소통(36) 내에 유입된 예혼합기가 착화되고 연소된다. 즉, 제 1 연소 버너(38)로부터 분사된 연료에 의한 확산 연소 화염에 의해, 제 2 연소 버너(44)로부터의 예혼합기(예혼합 연료)의 안정 연소를 실행하기 위한 보염을 실행할 수 있다.
이와 같이 하여 연소기(4)에 있어서 연료의 연소에 의해 발생한 연소 가스는, 미통(50)의 하류 단부에 위치하는 연소기(4)의 출구부(51)를 거쳐서, 터빈(6)에 유입된다.
연소기(4)는 상술의 공기 통로(54)에 연료를 분사하기 위한 제 3 연료 노즐(70)을 구비하고 있다. 또한, 연소기의 둘레방향(이하, 간략히 "둘레방향"이라고도 함)을 따라서 복수의 제 3 연료 노즐(70)이 마련되어 있어도 좋다.
제 3 연료 노즐(70)로부터 공기 통로(54)에 연료를 분사하면, 공기 통로(54)에 유입된 압축 공기와, 분사된 연료가 혼합되고, 이 연료 혼합기가 각 버너통에 유입된다. 그리고, 이 연료 혼합기에 대해, 상술한 바와 같이, 제 1 연료 노즐(40) 및 제 2 연료 노즐(46)로부터 연료를 분사하여 혼합기를 형성하는 것에 의해, 균일한 연료 혼합기를 형성하여 저 NOx화를 도모할 수 있다.
또한, 연소기(4)는 연소 가스를 바이패스 시키기 위한 바이패스관(도시하지 않음) 등의 다른 구성 요소를 구비하고 있어도 좋다.
이하, 몇 가지의 실시형태에 따른 연소기(4)에 대해 보다 상세하게 설명한다.
또한, 이하에 있어서, 본 발명에 있어서의 "연료 노즐"이 상술의 제 3 연료 노즐(70)인 실시형태에 대해 설명하지만, 본 발명의 "연료 노즐"은 제 3 연료 노즐(70) 이외의 연료 노즐이어도 좋으며, 예를 들면, 상술의 제 1 연료 노즐(40) 또는 제 2 연료 노즐(46)이어도 좋다.
도 4 및 도 5는 각각, 일 실시형태에 따른 연소기(4)의 요부의 개략 단면도이다. 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 연소기(4)는 케이싱(20)에 장착된 플랜지부(62)와, 플랜지부(62)로부터 연소기(4)의 축방향을 따라서 연장되는 환상의 연장부(64)와, 플랜지부(62)와 연장부(64) 사이에 연장되는 관부(80)를 구비하고 있다. 그리고, 제 3 연료 포트(74)로부터의 연료가 관부(80), 및 연장부(64)의 내부에 형성된 통로(65)를 거쳐서 제 3 연료 노즐(70)("연료 노즐")에 공급되도록 되어 있다.
도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 플랜지부(62)는 연소기(4)의 직경방향(이하, 간략히 "직경방향"이라고도 함) 외측을 향하여 돌출되는 형상을 갖고 있으며, 볼트(59)에 의해, 케이싱(20)에 고정되어 있다.
연장부(64)는 플랜지부(62)로부터 케이싱(20)의 내부 공간을 향하여 연소기(4)의 축방향을 따라서 연장된 통 형상의 형상을 갖고 있다. 도 4 및 도 5에 도시하는 예시적인 실시형태에 있어서, 연장부(64)는 케이싱(20)보다 직경방향 내측에 위치하고 있다. 또한, 연장부(64)는 직경방향 내측을 향하여 돌출되는 환상 돌출부(63)를 갖고 있다. 상술의 공기 통로(54)를 흐르는 압축 공기 흐름을 방향 전환시키는 벽면부(53)는 환상 돌출부(63)에 의해 형성되어 있다.
연장부(64)의 내부에는, 연료를 통하기 위한 통로(65)가 마련되어 있다. 통로(65)는 연소기(4)의 둘레방향을 따라서 형성된 환상 통로(67)와, 환상 통로(67)에 접속되는 제 1 접속 통로(68) 및 제 2 접속 통로(69)를 포함한다.
제 1 접속 통로(68)는 관부(80)에 의해 형성되는 연료 통로(81)(관부(80)의 내부 유로)와 환상 통로(67) 사이에 마련되며, 상기 제 1 접속 통로(68)를 거쳐서, 관부(80)의 연료 통로(81)와 환상 통로(67)가 연통되도록 되어 있다. 제 2 접속 통로(69)는 환상 통로(67)와 제 3 연료 노즐(70) 사이에 마련되어 있다. 도 4 및 도 5에 도시하는 예시적인 실시형태에서는, 제 1 접속 통로(68)는 환상 통로(67)보다 직경방향 외측에 위치하고 있으며, 제 2 접속 통로(69)는 환상 통로(67)보다 직경방향 내측에 위치하고 있다.
또한, 연소기(4)에 있어서 복수의 제 3 연료 노즐(70)이 마련되는 경우, 복수의 제 3 연료 노즐(70)의 각각에 대하여 제 2 접속 통로(69)가 마련된다.
도 4 및 도 5에 도시하는 관부(80)는 플랜지부(62)에 접속되는 제 1 단(80A), 및 연장부(64)의 외주면(64a)에 접속되는 제 2 단(80B)을 가지며, 연장부(64)의 직경방향 외측에 있어서 제 1 단(80A)으로부터 제 2 단(80B)까지 연장되어 있다. 관부(80)의 제 1 단(80A)은, 연소기(4)의 축방향에 있어서의 플랜지부(62)의 양 단면(62A, 62B) 중 한쪽의 단면(62B)에 접속되어 있다.
관부(80)의 제 1 단(80A)과 플랜지부(62), 및 관부(80)의 제 2 단(80B)과 연장부(64)는 전형적으로는 용접에 의해 접속된다.
플랜지부(62)의 양 단면(62A, 62B) 중, 관부(80)와는 반대측의 단면(62A)에는 연료 공급관(76)이 접속되어 있다. 또한, 플랜지부(62)의 내부에는 플랜지 내통로(90)가 형성되어 있으며, 상기 플랜지 내통로(90)를 거쳐서, 연료 공급관(76)에 의해 형성되는 연료 통로(77)와, 관부(80)에 의해 형성되는 연료 통로(81)(즉, 관부(80)의 내부 유로)가 연통하도록 되어 있다.
그리고, 제 3 연료 포트(74)로부터의 연료는 연료 통로(77), 플랜지 내통로(90), 연료 통로(81), 및 연장부(64)에 마련된 통로(65)(즉, 제 1 접속 통로(68), 환상 통로(67), 및 제 2 접속 통로(69))를 거쳐서, 제 3 연료 노즐(70)에 공급되도록 되어 있다.
또한, 제 3 연료 노즐(70)은 연장부(64)의 내주측에 마련되어 있다. 따라서, 연장부(64)의 외주측에 마련된 관부(80)로부터의 연료는, 연장부(64)의 외주측으로부터 내주측으로 연장부(64)의 내부를 통과하여, 제 3 연료 노즐(70)에 공급된다.
또한, 연소기(4)에 있어서 복수의 제 3 연료 노즐(70)이 마련되는 경우, 복수의 제 2 접속 통로(69)의 각각을 거쳐서, 각 제 2 접속 통로(69)에 대응하는 제 3 연료 노즐(70)에 연료가 공급된다.
가스 터빈(1)의 운전 중, 각 구성 부재에는 열팽창이 생기지만, 상술한 구성의 연소기(4)에 있어서는, 관부(80)와 연장부(64)에서 열팽창량의 차이가 생긴다. 즉, 연장부(64)는 가스 터빈(1)의 운전 중에 고온이 되는 차실(32)(케이싱(20)에 의해 둘러싸인 공간)에 마련되기 때문에, 연장부(64)도 고온이 되어, 열신장량이 비교적 커진다. 이에 대해, 관부(80)는 가스 터빈(1)의 운전 중, 그 내부의 연료 통로(77)를 비교적 저온의 연료가 통하기 때문에, 관부(80)의 온도는 연장부(64)에 비해 저온이 되어, 열신장량도 비교적 작다. 이와 같이 하여 관부(80)와 연장부(64) 사이에 열팽창량의 차이가 생기면, 이 열팽창량의 차이에 기인하여, 관부(80)와 연장부(64)의 접속부(예를 들면, 용접부)에 응력이 생길 수 있다.
이 점, 상술한 실시형태에 의하면, 플랜지부(62) 및 연장부(64)에 접속된 관부(80)를 거쳐서 제 3 연료 노즐(70)에 연료를 공급하도록 했으므로, 가스 터빈(1)의 운전 중에, 관부(80)와 연장부(64)의 열팽창량의 차이가 생겨 관부(80)와 연장부(64)의 접속부(예를 들면, 용접부)에 응력이 생긴 경우여도, 관부(80)를 비교적 용이하게 변형 가능하므로, 이에 의해, 상술의 접속부에 작용하는 응력을 저감할 수 있다. 따라서, 가스 터빈(1)의 연소기(4)에 있어서, 플랜지부(62) 및 연장부(64)에 접속된 관부(80)를 마련한 간소한 구성으로, 열팽창에 기인하는 응력 집중을 완화 가능하다. 이에 의해, 가공 비용의 저감 및 연소기(4)의 장수명화를 도모할 수 있다.
전형적인 실시형태에서는, 예를 들면 도 3에 도시하는 바와 같이, 관부(80)는 연장부(64)의 외주측에 있어서 케이싱(20)에 의해 둘러싸인 공간(차실(32))의 내부에 마련된다.
상술한 바와 같이, 가스 터빈(1)의 운전 중은, 케이싱(20)에 의해 둘러싸인 공간은 고온이 되지만, 관부(80)가 이 공간 내에 배치되는 경우여도, 관부(80)의 내부를 비교적 저온의 연료가 통하기 때문에, 관부(80)의 온도는 비교적 낮은 상태 그대로이다. 이 때문에, 관부(80)와 연장부(64)의 열팽창량의 차이는 생길 수 있으며, 이에 의해 관부(80)와 연장부(64)의 접속부에 응력이 생길 수 있지만, 상술한 바와 같이, 관부(80)를 비교적 용이하게 변형 가능하므로, 이에 의해, 상술의 응력을 저감할 수 있다. 따라서, 열팽창에 기인하는 응력 집중을 완화 가능하다.
도 4에 도시하는 예시적인 실시형태에서는, 연료 공급관(76)은 축방향을 따라서 연장되어 있으며, 관부(80)의 제 1 단(80A)은 연료 공급관(76)의 중심축(C2)의 연장선 상에 위치하며, 플랜지 내통로(90)는 연료 공급관(76)과 관부(80)의 제 1 단(80A)의 사이에 있어 축방향을 따라서 연장되어 있다. 즉, 연료 공급관(76)과, 플랜지 내통로(90)와, 관부(80)의 제 1 단(80A)이 축방향에 평행한 직선을 따라서 배치되어 있다.
상술의 실시형태에 의하면, 연료 공급관(76) 내부의 연료 통로(77), 플랜지 내통로(90), 및 관부(80) 중 제 1 단(80A)측의 일부를 포함하는 연료 통로(81)가 일직선 형상으로 배열되므로, 이들 통로를 거쳐서 연료를 원활하게 수송할 수 있다. 또한, 플랜지 내통로(90)가 축방향을 따라서 연장되므로, 플랜지부(62)의 두께방향에 있어서의 온도 분포는 거의 균일하게 된다. 따라서, 플랜지부(62)에 있어서 온도 분포에 기인하여 생길 수 있는 열응력을 저감할 수 있다.
도 5에 도시하는 예시적인 실시형태에서는, 연료 공급관(76)은, 연소기(4)의 직경방향에 있어서 관부(80)의 제 1 단(80A)과 어긋난 접속 위치(P1)에 있어서 플랜지부(62)에 접속되어 있다. 플랜지 내통로(90)는 직경방향 통로(92), 제 1 축방향 통로(91), 및 제 2 축방향 통로(93)를 포함하며, 직경방향 통로(92)는 직경방향에 있어서 접속 위치(P1)와 제 1 단(80A) 사이의 영역에 있어서, 직경방향을 따라서 연장되어 있다. 제 1 축방향 통로(91)는 연료 공급관(76) 내부의 연료 통로(77)와, 직경방향 통로(92)의 상류측단을 접속하도록 축방향을 따라서 연장되어 있다. 제 2 축방향 통로(93)는 직경방향 통로(92)의 하류측단과, 관부(80) 내부의 연료 통로(81)를 접속하도록 축방향을 따라서 연장되어 있다.
상술의 실시형태에 의하면, 다른 부재와의 쟁탈의 관계 등에 의해, 플랜지부(62)에 있어서의 연료 공급관(76)의 접속 위치(P1)와, 관부(80)의 접속 위치(P2)가 직경방향에 있어서 어긋나 있는 경우에, 연료 공급관(76)으로부터 공급되는 연료를, 플랜지부(62)에 마련된 직경방향 통로(92)를 포함하는 연료 통로 및 관부(80)의 연료 통로(81)를 거쳐서, 제 3 연료 노즐(70)에 공급할 수 있다.
몇 가지의 실시형태에서는, 예를 들면 도 3에 도시하는 바와 같이, 제 3 연료 노즐(70)은 케이싱(20)의 내부에 형성되며, 연료의 연소에 이용되는 공기가 통하는 공기 통로(54)에 연료를 분사하도록 구성된다.
전형적인 연소기(4)에서는(예를 들면, 도 3 참조), 공기 통로(54)는 연소기(4)의 케이싱(20)의 내부 공간에 있어서 비교적 외주측에 마련된다. 즉, 공기 통로(54) 및 상기 공기 통로(54)에 연료를 공급하기 위한 제 3 연료 노즐(70)은 연소기(4)의 직경방향에 있어서, 케이싱(20)에 고정되는 플랜지부(62)의 비교적 부근에 위치한다. 이 점, 상술의 실시형태에 의하면, 플랜지부(62)의 비교적 부근에 위치하는 제 3 연료 노즐(70)에 대하여, 플랜지부(62)에 접속된 관부(80)를 거쳐서 연료를 공급 가능하므로, 제 3 연료 노즐(70)로의 연료 공급 경로가 간소하게 되어, 제 3 연료 노즐(70)에 연료를 원활하게 공급할 수 있다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 공기 통로(54)는 연장부(64)에 의해 적어도 부분적으로 형성되어 있어도 좋다. 즉, 연장부(64)는 연소기(4)의 축방향에 있어서 관부(80)를 사이에 두고 플랜지부(62)와는 반대측에 있어서 공기 통로(54)를 형성하는 공기 통로 형성부(66)(외통(52))를 포함하고 있어도 좋다.
상술의 실시형태에 의하면, 공기 통로(54)는 연장부(64)의 일부에 의해 형성되므로, 제 3 연료 노즐(70)이 연장부(64)의 부근에 배치되게 된다. 따라서, 연장부의 내부에 형성된 통로를 거쳐서, 연료 노즐에 연료를 원활하게 공급할 수 있다.
여기에서, 도 6a 내지 도 6d를 참조하여, 몇 가지의 실시형태에 따른 관부(80)에 대해 설명한다. 도 6a는 일 실시형태에 따른 관부(80)의 사시도이고, 도 6b는 도 6a에 도시하는 관부(80)의 측면도(둘레방향을 따라서 본 도면)이며, 도 6c는 도 6a에 도시하는 관부(80)의 평면도(직경방향 외측으로부터 직경방향 내측을 향하여 본 도면)이며, 도 6d는 도 6a에 도시하는 관부(80)를 도 6a의 화살표(A)의방향으로부터 본 도면이다.
몇 가지의 실시형태에서는, 관부(80)는 예를 들면 도 6a 내지 도 6d에 도시하는 바와 같이, 제 1 단(80A)을 포함하며, 연소기(4)의 축방향을 따라서 연장되는 축방향 관부(82)와, 제 2 단(80B)을 포함하며, 연소기(4)의 직경방향을 따라서 연장되는 직경방향 관부(84)와, 축방향 관부(82)와 직경방향 관부(84)를 접속하는 접속 관부(86)를 포함한다. 그리고, 접속 관부(86)를 포함하는 관부(80)의 길이(L)가 제 1 단(80A)과 제 2 단(80B) 사이의 축방향 거리(LA), 및 제 1 단(80A)과 제 2 단(80B) 사이의 직경방향 거리(LB)의 합보다 크다.
예를 들면, 도 6a 내지 도 6b에 도시하는 관부(80)는 축방향 관부(82)의 제 1 단(80A)과는 반대측의 단부에 있어서 굴곡되는 굴곡부(101)와, 직경방향 관부(84)의 제 2 단(80B)은 반대측의 단부에 있어서 굴곡되는 굴곡부(102)를 가지며, 접속 관부(86)는 굴곡부(101)와 굴곡부(102) 사이에 있어서 둘레방향을 따라서 연장되어 있다. 그리고, 관부(80)의 길이 L(=LA＋LB＋LC)은 제 1 단(80A)과 제 2 단(80B) 사이의 축방향 거리(LA), 및 제 1 단(80A)과 제 2 단(80B) 사이의 직경방향 거리(LB)의 합보다, 접속 관부(86)의 길이(예를 들면, 도면에 있어서의 길이(LC)의 분만큼 크다.
또한, 상술의 제 1 단(80A)과 제 2 단(80B) 사이의 축방향 거리(LA)는, 제 1 단(80A)의 중심과 제 2 단(80B)의 중심 사이의 축방향 거리이며, 제 1 단(80A)과 제 2 단(80B) 사이의 직경방향 거리(LB)는, 제 1 단(80A)의 중심과 제 2 단(80B) 중심 사이의 직경방향 거리(LB)이며, 접속 관부(86)를 포함하는 관부(80)의 길이(L)는 관부(80)의 중심선의 길이여도 좋다.
즉, 몇 가지의 실시형태에 따른 관부(80)는 접속 관부(86)를 포함하는 관부(80)의 중심선의 길이(L)가, 제 1 단(80A)의 중심과 제 2 단(80B)의 중심 사이의 축방향 거리(LA), 및 제 1 단(80A)의 중심과 제 2 단(80B)의 중심 사이의 직경방향 거리(LB)의 합보다 크다.
상술의 실시형태와 같이, 접속 관부(86)를 포함하는 관부(80)의 길이(L)가 상술의 축방향 거리(LA)와 직경방향 거리(LB)의 합보다 큰 경우, 관부(80)는 플랜지부(62)에 접속되는 축방향 관부(82)와, 연장부(64)에 접속되는 직경방향 관부(84)를 단순하게 연결한 형상은 아니며, 축방향 관부(82)와 직경방향 관부(84) 사이에 있어서 굴곡된 형상을 갖게 된다. 이와 같이 굴곡된 형상을 갖는 관부(80)는 유연하게 변형 가능하므로, 관부(80)와 연장부(64)의 열팽창량의 차이에 기인하여 관부(80)와 연장부(64)의 접속부에 생기는 응력을 효과적으로 저감할 수 있다.
또한, 도 6a 내지 도 6d에 도시하는 관부(80)의 접속 관부(86)는 둘레방향을 따라서 연장되는 직선 형상을 갖지만, 접속 관부(86)의 형상은 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 접속 관부(86)는 L자 형상 등, 복수의 직선을 접속한 형상이어도 좋으며, 혹은, 곡선을 포함하는 형상이어도 좋다.
몇 가지의 실시형태에서는, 예를 들면 도 6a 내지 도 6d에 도시하는 바와 같이, 관부(80)의 제 1 단(80A)과 제 2 단(80B)은 연소기(4)의 둘레방향에 있어서 어긋나 위치하고 있다.
상술의 실시형태에서는, 관부(80)의 제 1 단(80A)과 제 2 단(80B)이 둘레방향으로 어긋나 위치하고 있으므로, 관부(80)는 제 1 단(80A)과 제 2 단(80B) 사이에 있어서, 둘레방향을 따라서 연장되는 부분(예를 들면, 도 6a 내지 도 6d의 접속 관부(86))을 갖는다. 따라서, 관부(80)의 전체 길이를 과도하게 크게 하지 않고 관부(80)의 유연한 변형이 가능해지므로, 관부(80)와 연장부의 열팽창량의 차이에 기인하여 관부와 연장부 접속부에 생기는 응력을 효과적으로 저감할 수 있다.
몇 가지의 실시형태에서는, 예를 들면 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 관부(80)의 제 2 단(80B)은 연소기(4)의 축방향에 있어서, 환상 통로(67)의 연장 영역에 위치하고 있다.
이 경우, 연장부(64)에 접속되는 관부(80)의 제 2 단(80B)이 연소기(4)의 축방향에 있어서, 연장부(64)에 형성되는 환상 통로(67)의 연장 영역에 위치하도록 했으므로, 관부(80)의 제 2 단(80B)과 환상 통로(67) 사이의 거리를 짧게 할 수 있다. 따라서, 제 2 단(80B)으로부터 환상 통로(67)까지의 연료 통로(도 4 및 도 5에 있어서의 제 1 접속 통로(68))의 구조를 간소화할 수 있어서, 관부(80)에 있어서의 연료 통로의 가공이 용이해진다.
도 7은 일 실시형태에 따른 연소기(4)의 요부의 개략 단면도이다. 도 8은 도 7에 도시하는 연소기(4)의 플랜지부(62)를 축방향으로부터 본 개략도이다.
도 7에 도시하는 연소기(4)는 케이싱(20)에 장착된 플랜지부(62)와, 플랜지부(62)로부터 연소기(4)의 축방향을 따라서 연장되는 환상의 연장부(64)와, 플랜지부(62)에 접속된 연료 공급관(76)을 구비하고 있다. 그리고, 제 3 연료 포트(74)로부터의 연료가 연료 공급관(76)에 의해 형성되는 연료 통로, 및 연장부(64)의 내부에 형성된 통로(65)를 거쳐서 제 3 연료 노즐(70)("연료 노즐")에 공급되도록 되어 있다.
또한, 도 7에 도시하는 실시형태에 대해, 도 4 및 도 5에 도시하는 실시형태와의 공통 부분에 대해서는 이미 설명한 바와 같으므로, 이하에 있어서는, 도 4 및 도 5와 상이한 부분에 대하여 설명한다.
도 7에 도시하는 예시적인 실시형태에서는, 플랜지부(62)는 도 8에 도시하는 바와 같이, 연소기(4)의 중심축(C1) 주위에 있어서의 제 1 각도 범위(A1)에 있어서, 제 1 각도 범위(A1) 이외의 제 2 각도 범위(A2)에 비해 직경방향 외측으로의 돌출량이 큰 제 1 영역(S1)(도 8의 사선 부분)을 갖는다. 즉 도 8에 있어서, 제 1 영역(S1)에 있어서의 플랜지부(62)의 돌출량(T1)은 제 2 각도 범위(A2)에 있어서의 플랜지부(62)의 돌출량(T2)보다 크다. 여기서, 플랜지부(62)의 돌출량이란, 직경방향에 있어서의 플랜지부(62)의 내주연과 외주연의 거리이다.
그리고, 도 8에 도시하는 바와 같이, 연료 공급관(76)은 플랜지부(62) 중 상술의 제 1 영역(S1)을 포함하는 부분에 접속된다.
상술의 실시형태에서는, 돌출량이 비교적 큰 제 1 영역(S1)을 플랜지부(62)에 마련하고, 이 제 1 영역(S1)에 연료 공급관(76)을 접속했으므로, 플랜지부(62)보다 외경측에 마련한 배관 등을 거쳐서 플랜지 내통로(90)나 연장부(64) 내부의 통로에 연료를 공급하는 경우에 비해, 가스 터빈(1)의 외경이 커지는 것을 억제할 수 있다. 또한, 돌출량이 큰 제 1 영역(S1)을 마련한 것에 의해, 연소기(4)의 내경측(플랜지부(62)의 돌출량이 확대되어 있지 않은 부분)에 다른 구성 부재가 마련되어 있는 경우여도, 이들 구성 부재와의 간섭을 회피하여, 연료 공급관(76)을 플랜지부(62)에 접속할 수 있다. 따라서, 가스 터빈(1)의 외경을 억제하면서, 연료 공급관(76)과 다른 부재의 간섭을 회피할 수 있다.
또한, 도 7에 도시하는 예시적인 실시형태에서는, 플랜지 내통로(90)는 축방향으로 연장되는 제 1 축방향 통로(91)와, 제 1 축방향 통로(91)의 하류단과 연장부(64)의 제 1 접속 통로(68) 사이에 있어서 직경방향으로 연장되는 직경방향 통로(92)를 포함한다. 플랜지부의 직경방향 통로(92)와, 연장부(64)의 제 1 접속 통로(68)는 직접 접속되어 있다.
그리고, 연료 공급관(76)의 연료 통로(77), 플랜지 내통로(90)(제 1 축방향 통로(91) 및 직경방향 통로(92)), 및 연장부(64)의 통로(65)(제 1 접속 통로(68), 환상 통로(67) 및 제 2 접속 통로(69))를 거쳐서, 제 3 연료 노즐(70)에 연료가 공급되도록 되어 있다.
또한, 직경방향 통로(92)는 연료 공급관(76)보다 직경방향 외측까지 연장되어 있어도 좋다.
몇 가지의 실시형태에서는, 플랜지부(62)의 제 1 영역(S1)은 연소기(4)의 중심축(C1)보다 가스 터빈(1)의 중심축(O)으로부터 이격된 위치에 배치된다.
혹은, 플랜지부(62)의 제 1 영역(S1)은 연소기(4)의 중심축(C1)보다 가스 터빈(1)의 직경방향 외측에 배치된다.
상술의 실시형태에 의하면, 플랜지부(62) 중, 비교적 돌출량이 큰 제 1 영역(S1)이 가스 터빈(1)의 외경측에 위치하므로, 가스 터빈(1)의 외경이 커지는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 따라서, 가스 터빈(1)의 외경을 억제하면서, 연료 공급관(76)과 다른 부재의 간섭을 회피할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시형태로 한정되는 일은 없으며, 상술한 실시형태에 변형을 가한 형태나, 이들 형태를 적절히 조합한 형태도 포함한다.
본 명세서에 있어서, "어느 방향으로", "어느 방향을 따라서", "평행", "직교", "중심", "동심" 혹은 "동축" 등의 상대적 혹은 절대적인 배치를 나타내는 표현은 엄밀하게 그와 같은 배치를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은, 동일한 기능이 얻어지는 정도의 각도나 거리를 갖고서 상대적으로 변위하고 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.
예를 들면, "동일", "동일하다" 및 "균질" 등의 사물이 동일한 상태인 것을 나타내는 표현은, 엄밀하게 동일한 상태를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은, 동일한 기능이 얻어지는 정도의 차이가 존재하고 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.
또한, 본 명세서에 있어서, 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타내는 표현은, 기하학적으로 엄밀한 의미에서의 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타낼 뿐만 아니라, 동일한 효과가 얻어지는 범위에서, 요철부나 면취부 등을 포함하는 형상도 나타내는 것으로 한다.
또한, 본 명세서에 있어서, 하나의 구성 요소를 "구비한다", "포함한다", 또는, "갖는다" 라는 표현은, 다른 구성 요소의 존재를 제외하는 배타적인 표현은 아니다.
1: 가스 터빈 2: 압축기
4: 연소기 6: 터빈
8: 로터 10: 압축기 차실
12: 공기 취입구 16: 정익
18: 동익 20: 케이싱
22: 터빈 차실 24: 정익
26: 동익 28: 연소 가스 통로
30: 배기실 31: 차실 입구
32: 연소기 차실 36: 연소통
38: 제 1 연소 버너 40: 제 1 연료 노즐
41: 제 1 버너통 42: 제 1 연료 포트
43: 제 2 연료 포트 44: 제 2 연소 버너
46: 제 2 연료 노즐 47: 제 2 버너통
48: 내통 49: 스월러
50: 미통 51: 출구부
52: 외통 53: 벽면부
54: 공기 통로 59: 볼트
62: 플랜지부 62A, 62B: 단면
63: 환상 돌출부 64: 연장부
64a: 외주면 65: 통로
66: 공기 통로 형성부 67: 환상 통로
68: 제 1 접속 통로 69: 제 2 접속 통로
70: 제 3 연료 노즐 74: 제 3 연료 포트
76: 연료 공급관 77: 연료 통로
80: 관부 80A: 제 1 단
80B: 제 2 단 81: 연료 통로
82: 축방향 관부 84: 직경방향 관부
86: 접속 관부 90: 플랜지 내통로
91: 제 1 축방향 통로 92: 직경방향 통로
93: 제 2 축방향 통로 101, 102 굴곡부
A1: 제 1 각도 범위 A2: 제 2 각도 범위
C1: 연소기의 중심축 O: 가스 터빈의 중심축
P1, P2　접속 위치 S1: 제 1 영역

Claims (15)

  1. 케이싱에 장착되는 플랜지부와,
    상기 플랜지부로부터 연소기의 축방향을 따라서 연장되는 환상의 연장부와,
    상기 플랜지부에 접속되는 제 1 단, 및 상기 연장부의 외주면에 접속되는 제 2 단을 가지며, 상기 연장부의 직경방향 외측에 있어서 상기 제 1 단으로부터 상기 제 2 단까지 연장되는 관부와,
    상기 관부, 및 상기 연장부의 내부에 마련된 통로를 거쳐서 연료의 공급을 받도록 구성된 적어도 1개의 연료 노즐을 구비하고,
    상기 연료 노즐은 상기 케이싱의 내부에 형성되며, 상기 연료의 연소에 이용되는 공기가 통하는 공기 통로에 연료를 분사하도록 구성된 것을 특징으로 하는
    가스 터빈의 연소기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 통로는 상기 관부의 내부 유로와 연통하는 환상 통로를 포함하며,
    상기 환상 통로를 거쳐서 복수의 상기 연료 노즐에 상기 연료가 공급되도록 구성된
    가스 터빈의 연소기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 1개의 연료 노즐이 상기 연장부의 내주측에 마련된
    가스 터빈의 연소기.
  4. 케이싱에 장착되는 플랜지부와,
    상기 플랜지부로부터 연소기의 축방향을 따라서 연장되는 환상의 연장부와,
    상기 플랜지부에 접속되는 제 1 단, 및 상기 연장부의 외주면에 접속되는 제 2 단을 가지며, 상기 연장부의 직경방향 외측에 있어서 상기 제 1 단으로부터 상기 제 2 단까지 연장되는 관부와,
    상기 관부, 및 상기 연장부의 내부에 마련된 통로를 거쳐서 연료의 공급을 받도록 구성된 적어도 1개의 연료 노즐을 구비하고,
    상기 관부는,
    상기 제 1 단을 포함하며, 상기 연소기의 축방향을 따라서 연장되는 축방향 관부와,
    상기 제 2 단을 포함하며, 상기 연소기의 직경방향을 따라서 연장되는 직경방향 관부와,
    상기 축방향 관부와 상기 직경방향 관부를 접속하는 접속 관부를 포함하며,
    상기 접속 관부를 포함하는 상기 관부의 길이(L)가, 상기 제 1 단과 상기 제 2 단 사이의 축방향 거리(LA), 및 상기 제 1 단과 상기 제 2 단 사이의 직경방향 거리(LB)의 합보다 큰 것을 특징으로 하는
    가스 터빈의 연소기.
  5. 케이싱에 장착되는 플랜지부와,
    상기 플랜지부로부터 연소기의 축방향을 따라서 연장되는 환상의 연장부와,
    상기 플랜지부에 접속되는 제 1 단, 및 상기 연장부의 외주면에 접속되는 제 2 단을 가지며, 상기 연장부의 직경방향 외측에 있어서 상기 제 1 단으로부터 상기 제 2 단까지 연장되는 관부와,
    상기 관부, 및 상기 연장부의 내부에 마련된 통로를 거쳐서 연료의 공급을 받도록 구성된 적어도 1개의 연료 노즐을 구비하고,
    상기 관부의 상기 제 1 단과 상기 제 2 단은 상기 연소기의 둘레방향에 있어서 어긋나 위치하고 있는 것을 특징으로 하는
    가스 터빈의 연소기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 관부는 상기 연장부의 외주측에 있어서 상기 케이싱에 의해 둘러싸인 공간의 내부에 마련된 것을 특징으로 하는
    가스 터빈의 연소기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 플랜지부의 양 단면 중 상기 관부와는 반대측의 단면에 접속되는 연료 공급관을 더 구비하고,
    상기 연료 공급관, 상기 플랜지부의 내부에 마련된 플랜지 내통로, 및 상기 관부를 거쳐서, 상기 연료가 상기 연장부 내의 상기 통로에 공급되도록 구성된 것을 특징으로 하는
    가스 터빈의 연소기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 연료 공급관, 상기 플랜지 내통로, 및 상기 관부의 상기 제 1 단은, 상기 연소기의 축방향에 평행한 직선을 따라서 배치된 것을 특징으로 하는
    가스 터빈의 연소기.
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 연장부는 상기 축방향에 있어서 상기 관부를 사이에 두고 상기 플랜지부와는 반대측에 있어서 상기 공기 통로를 형성하는 공기 통로 형성부를 포함하는 것을 특징으로 하는
    가스 터빈의 연소기.
  11. 케이싱에 장착되는 플랜지부와,
    상기 플랜지부로부터 연소기의 축방향을 따라서 연장되는 환상의 연장부와,
    상기 플랜지부에 접속되는 제 1 단, 및 상기 연장부의 외주면에 접속되는 제 2 단을 가지며, 상기 연장부의 직경방향 외측에 있어서 상기 제 1 단으로부터 상기 제 2 단까지 연장되는 관부와,
    상기 관부, 및 상기 연장부의 내부에 마련된 통로를 거쳐서 연료의 공급을 받도록 구성된 적어도 1개의 연료 노즐을 구비하고,
    상기 적어도 1개의 연료 노즐은 상기 케이싱의 내부에 형성되며, 상기 연료의 연소에 이용되는 공기가 통하는 공기 통로에 연료를 분사하여 상기 공기와 상기 연료가 혼합된 연료 혼합기를 생성하도록 구성되며,
    상기 연료 혼합기의 흐름방향 하류측에 마련되며, 상기 연료 혼합기에 대하여 연료를 분사하도록 구성된 하류측 노즐을 더 구비하는 것을 특징으로 하는
    가스 터빈의 연소기.
  12. 제 1 항 내지 제 8 항, 제 10 항 및 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관부는, 상기 제 1 단과 상기 제 2 단 사이를 연장하도록 상기 관부의 내부에 형성되는 내부 유로를 가지며,
    상기 관부의 상기 내부 유로는, 상기 적어도 1개의 연료 노즐을 향하는 상기 연료를 통과시키기 위한 상기 연장부 내의 통로에 연통하는
    가스 터빈의 연소기.
  13. 케이싱에 장착되는 플랜지부와,
    상기 플랜지부로부터 연소기의 축방향을 따라서 연장되는 환상의 연장부와,
    상기 연장부의 내부에 마련된 통로를 거쳐서 연료의 공급을 받도록 구성된 적어도 1개의 연료 노즐과,
    상기 플랜지부에 접속되며, 상기 통로에 상기 연료를 공급하기 위한 연료 공급관을 구비하고,
    상기 플랜지부는, 상기 연소기의 중심축 주위에 있어서의 제 1 각도 범위에 있어서, 상기 제 1 각도 범위 이외의 제 2 각도 범위에 비해 직경방향 외측으로의 돌출량이 큰 제 1 영역을 가지며,
    상기 연료 공급관은 상기 플랜지부 중 상기 제 1 영역을 포함하는 부분에서 상기 플랜지부의 양 단면 중 상기 연장부와는 반대측의 단면에 접속된 것을 특징으로 하는
    가스 터빈의 연소기.
  14. 제 1 항 내지 제 8 항, 제 10 항 및 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 연소기와,
    상기 연소기의 하류측에 마련되는 정익 및 동익을 구비한
    가스 터빈.
  15. 제 13 항에 기재된 연소기와,
    상기 연소기의 하류측에 마련되는 정익 및 동익을 구비한 가스 터빈에 있어서,
    상기 플랜지부의 상기 제 1 영역은, 상기 연소기의 상기 중심축보다 상기 가스 터빈의 중심축으로부터 이격된 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는
    가스 터빈.
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