KR102632603B1 - Nozzle for combustor, combustor, and gas turbine including the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 수소를 포함하는 연료를 연소하는 연소기용 노즐은, 공기와 연료가 이동하는 복수의 믹싱 튜브, 상기 믹싱 튜브들을 삽입하여 지지하는 멀티 튜브, 및 상기 믹싱 튜브 내에 삽입되어 공기와 연료를 혼합하는 믹싱 바를 포함하고, 상기 믹싱 바는 비틀려질 수 있다.A nozzle for a combustor that burns fuel containing hydrogen according to an aspect of the present invention includes a plurality of mixing tubes through which air and fuel move, a multi-tube for inserting and supporting the mixing tubes, and a nozzle inserted into the mixing tube to mix air. and a mixing bar for mixing the fuel with the fuel, wherein the mixing bar can be twisted.

Description

연소기용 노즐, 연소기, 및 이를 포함하는 가스 터빈{NOZZLE FOR COMBUSTOR, COMBUSTOR, AND GAS TURBINE INCLUDING THE SAME}Nozzle for combustor, combustor, and gas turbine including same {NOZZLE FOR COMBUSTOR, COMBUSTOR, AND GAS TURBINE INCLUDING THE SAME}

본 발명은 연소기용 노즐, 연소기, 및 이를 포함하는 가스 터빈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수소를 포함하는 연료를 사용하는 연소기용 노즐, 연소기, 및 이를 포함하는 가스 터빈에 관한 것이다. The present invention relates to a nozzle for a combustor, a combustor, and a gas turbine including the same. More specifically, it relates to a nozzle for a combustor using a fuel containing hydrogen, a combustor, and a gas turbine including the same.

가스 터빈은 압축기에서 압축된 압축 공기와 연료를 혼합하여 연소시키고, 연소로 발생된 고온의 가스로 터빈을 회전시키는 동력 기관이다. 가스 터빈은 발전기, 항공기, 선박, 기차 등을 구동하는데 사용된다. A gas turbine is a power engine that mixes compressed air and fuel in a compressor, combusts them, and rotates the turbine with the high-temperature gas generated by combustion. Gas turbines are used to drive generators, aircraft, ships, trains, etc.

일반적으로 가스 터빈은 압축기, 연소기 및 터빈을 포함한다. 압축기는 외부 공기를 흡입하여 압축한 후 연소기로 전달한다. 압축기에서 압축된 공기는 고압 및 고온의 상태가 된다. 연소기는 압축기로부터 유입된 압축 공기와 연료를 혼합해서 연소시킨다. 연소로 인해 발생된 연소 가스는 터빈으로 배출된다. 연소 가스에 의해 터빈 내부의 터빈 블레이드가 회전하게 되며, 이를 통해 동력이 발생된다. 발생된 동력은 발전, 기계 장치의 구동 등 다양한 분야에 사용된다.Generally, a gas turbine includes a compressor, combustor, and turbine. The compressor takes in outside air, compresses it, and then delivers it to the combustor. The air compressed in the compressor is at high pressure and temperature. The combustor mixes compressed air and fuel introduced from the compressor and combusts them. Combustion gases generated from combustion are discharged to the turbine. The combustion gas causes the turbine blades inside the turbine to rotate, thereby generating power. The generated power is used in various fields such as power generation and driving mechanical devices.

연료는 각 연소기 내에 설치된 노즐을 통해서 분사되며 노즐은 기체 연료 및 액체 연료를 분사할 수 있다. 근래에는 이산화탄소의 배출을 억제하기 위해서 수소 연료 또는 수소를 포함하는 연료의 사용이 권장되고 있다.Fuel is injected through nozzles installed in each combustor, and the nozzles can inject gaseous fuel and liquid fuel. Recently, the use of hydrogen fuel or fuel containing hydrogen has been recommended to suppress carbon dioxide emissions.

그러나 수소는 연소 속도가 빠르기 때문에, 가스 터빈 연소기로 이들의 연료를 연소시켰을 경우에, 가스 터빈 연소기내에서 형성되는 화염이 가스 터빈 연소기의 구조물로 접근해 가열하고, 가스 터빈 연소기의 신뢰성으로 문제를 일으킬 가능성이 있다.However, because hydrogen has a high combustion speed, when these fuels are burned in a gas turbine combustor, the flame formed within the gas turbine combustor approaches the structure of the gas turbine combustor and heats it, causing problems with the reliability of the gas turbine combustor. There is a possibility that it may cause

이러한 문제를 해결하기 위해서 대한민국 공개특허 제10-2020-0027894호 등에는 멀티 튜브를 갖는 연소기 노즐이 제안되고 있으나, 멀티 튜브를 갖는 노즐은 스월러가 설치되지 않아 연료와 공기의 균일한 혼합이 어려운 문제가 있다.To solve this problem, a combustor nozzle with a multi-tube is proposed in Korean Patent Publication No. 10-2020-0027894, etc., but the nozzle with a multi-tube does not have a swirler, making it difficult to mix fuel and air uniformly. there is a problem.

상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로, 본 발명은 연료와 공기를 균일하게 혼합할 수 있는 연소기용 노즐, 연소기 및 가스 터빈을 제공하고자 한다.Based on the technical background described above, the present invention seeks to provide a nozzle for a combustor, a combustor, and a gas turbine that can uniformly mix fuel and air.

본 발명의 일 측면에 따른 수소를 포함하는 연료를 연소하는 연소기용 노즐은, 공기와 연료가 이동하는 복수의 믹싱 튜브, 상기 믹싱 튜브들을 삽입하여 지지하는 멀티 튜브, 및 상기 믹싱 튜브 내에 삽입되어 공기와 연료를 혼합하는 믹싱 바를 포함하고, 상기 믹싱 바는 비틀려질 수 있다.A nozzle for a combustor that burns fuel containing hydrogen according to an aspect of the present invention includes a plurality of mixing tubes through which air and fuel move, a multi-tube for inserting and supporting the mixing tubes, and a nozzle inserted into the mixing tube to mix air. and a mixing bar for mixing the fuel with the fuel, wherein the mixing bar can be twisted.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 믹싱 바는 상기 믹싱 바의 중심축을 기준으로 비틀려질 수 있다.The mixing bar according to one aspect of the present invention may be twisted relative to the central axis of the mixing bar.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 믹싱 바는 상기 멀티 튜브의 반경 방향으로 제일 외측에 배치된 제1 믹싱 바와 반경 방향으로 제일 내측에 배치된 제2 믹싱 바와 제1 믹싱 바와 제2 믹싱 바 사이에 배치된 제3 믹싱 바를 포함할 수 있다.The mixing bar according to one aspect of the present invention is disposed between a first mixing bar disposed on the outermost side in the radial direction of the multi-tube and a second mixing bar disposed on the innermost side in the radial direction of the multi-tube. It may include a third mixing bar.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 제1 믹싱 바, 상기 제2 믹싱 바, 상기 제3 믹싱 바는 서로 다른 각도로 비틀려질 수 있다.The first mixing bar, the second mixing bar, and the third mixing bar according to one aspect of the present invention may be twisted at different angles.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 제1 믹싱 바는 상기 제2 믹싱 바보다 더 큰 각도로 비틀려질 수 있다.The first mixing bar according to one aspect of the present invention may be twisted at a larger angle than the second mixing bar.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 제3 믹싱 바는 상기 제1 믹싱 바 보다 더 작은 각도로 비틀리고, 상기 제2 믹싱 바보다 더 큰 각도로 비틀려질 수 있다.The third mixing bar according to one aspect of the present invention may be twisted at a smaller angle than the first mixing bar and may be twisted at a larger angle than the second mixing bar.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 제1 믹싱 바는 상기 제2 믹싱 바보다 더 길게 형성될 수 있다.The first mixing bar according to one aspect of the present invention may be formed to be longer than the second mixing bar.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 제3 믹싱 바는 상기 제1 믹싱 바 보다 더 짧고, 상기 제2 믹싱 바 보다 더 길게 형성될 수 있다.The third mixing bar according to one aspect of the present invention may be shorter than the first mixing bar and longer than the second mixing bar.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 믹싱 튜브에는 연료가 유입되는 연료 유입홀이 형성되고, 상기 믹싱 바는 상기 연료 유입홀의 하류측에 배치되며, 상기 제1 믹싱 바의 선단은 상기 제2 믹싱 바의 선단보다 더 하류측에 배치될 수 있다.According to one aspect of the present invention, a fuel inlet hole through which fuel flows is formed in the mixing tube, the mixing bar is disposed on the downstream side of the fuel inlet hole, and the tip of the first mixing bar is adjacent to the second mixing bar. It can be placed further downstream than the tip.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 제3 믹싱 바의 선단은 상기 제1 믹싱 바의 선단의 선단보다 더 상류측에 배치되고, 상기 제2 믹싱 바의 선단보다 더 하류측에 배치될 수 있다.The tip of the third mixing bar according to one aspect of the present invention may be disposed more upstream than the tip of the first mixing bar, and may be disposed more downstream than the tip of the second mixing bar.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 믹싱 튜브는 길이방향 단부로 갈수록 내경이 점진적으로 증가하는, 벨마우스부를 포함하고, 상기 벨마우스부의 단부에 공기가 유입되는 유입구가 형성될 수 있다.The mixing tube according to one aspect of the present invention includes a bell mouth portion whose inner diameter gradually increases toward the longitudinal end, and an inlet through which air flows may be formed at the end of the bell mouth portion.

본 발명의 일 측면에 따른 연소기는 연료와 공기를 분사하는 복수의 노즐을 갖는 버너, 상기 버너의 일측에 결합되며 상기 연료와 상기 공기가 내부에서 연소되며 연소된 가스를 터빈으로 전달하는 덕트 조립체를 포함하며, 상기 노즐은, 공기와 연료가 이동하는 복수의 믹싱 튜브, 상기 믹싱 튜브들을 삽입하여 지지하는 멀티 튜브, 및 상기 믹싱 튜브 내에 삽입되어 공기와 연료를 혼합하는 믹싱 바를 포함하고, 상기 믹싱 바는 비틀려질 수 있다.A combustor according to one aspect of the present invention includes a burner having a plurality of nozzles that spray fuel and air, a duct assembly that is coupled to one side of the burner, the fuel and air are burned internally, and the combusted gas is delivered to the turbine. The nozzle includes a plurality of mixing tubes through which air and fuel move, a multi-tube for inserting and supporting the mixing tubes, and a mixing bar inserted into the mixing tube to mix air and fuel, and the mixing bar can be twisted.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 믹싱 바는 상기 믹싱 바의 중심축을 기준으로 비틀려질 수 있다.The mixing bar according to one aspect of the present invention may be twisted relative to the central axis of the mixing bar.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 믹싱 바는 상기 멀티 튜브의 반경 방향으로 제일 외측에 배치된 제1 믹싱 바와 반경 방향으로 제일 내측에 배치된 제2 믹싱 바와 제1 믹싱 바와 제2 믹싱 바 사이에 배치된 제3 믹싱 바를 포함할 수 있다.The mixing bar according to one aspect of the present invention is disposed between a first mixing bar disposed on the outermost side in the radial direction of the multi-tube and a second mixing bar disposed on the innermost side in the radial direction of the multi-tube. It may include a third mixing bar.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 제1 믹싱 바, 상기 제2 믹싱 바, 상기 제3 믹싱 바는 서로 다른 각도로 비틀려질 수 있다.The first mixing bar, the second mixing bar, and the third mixing bar according to one aspect of the present invention may be twisted at different angles.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 제1 믹싱 바는 상기 제2 믹싱 바보다 더 길게 형성될 수 있다.The first mixing bar according to one aspect of the present invention may be formed to be longer than the second mixing bar.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 믹싱 튜브에는 연료가 유입되는 연료 유입홀이 형성되고, 상기 믹싱 바는 상기 연료 유입홀의 하류측에 배치되며, 상기 제1 믹싱 바의 선단은 상기 제2 믹싱 바의 선단보다 더 하류측에 배치될 수 있다.According to one aspect of the present invention, a fuel inlet hole through which fuel flows is formed in the mixing tube, the mixing bar is disposed on the downstream side of the fuel inlet hole, and the tip of the first mixing bar is adjacent to the second mixing bar. It can be placed further downstream than the tip.

본 발명의 일 측면에 따른 가스 터빈은 외부에서 유입된 공기를 압축하는 압축기, 상기 압축기에서 압축된 압축 공기와 연료를 혼합하여 연소하는 연소기 및 상기 연소기에서 연소된 연소 가스에 의해 회전하는 복수의 터빈 블레이드를 포함하는 터빈을 포함하고, 상기 연소기는, 연료와 공기를 분사하는 복수의 노즐을 갖는 버너와 상기 버너의 일측에 결합되며 상기 연료와 상기 공기가 내부에서 연소되며 연소된 가스를 터빈으로 전달하는 덕트 조립체를 포함하고, 상기 노즐은, 공기와 연료가 이동하는 복수의 믹싱 튜브, 상기 믹싱 튜브들을 삽입하여 지지하는 멀티 튜브, 및 상기 믹싱 튜브 내에 삽입되어 공기와 연료를 혼합하는 믹싱 바를 포함하고, 상기 믹싱 바는 상기 믹싱 바의 중심축을 기준으로 비틀려질 수 있다.A gas turbine according to an aspect of the present invention includes a compressor that compresses air introduced from the outside, a combustor that mixes compressed air and fuel compressed in the compressor and combusts, and a plurality of turbines that rotate by combustion gas burned in the combustor. A turbine including blades, wherein the combustor is coupled to a burner having a plurality of nozzles for injecting fuel and air and one side of the burner, wherein the fuel and the air are burned inside and the combusted gas is delivered to the turbine. It includes a duct assembly, wherein the nozzle includes a plurality of mixing tubes through which air and fuel move, a multi-tube for inserting and supporting the mixing tubes, and a mixing bar inserted into the mixing tube to mix air and fuel; , the mixing bar may be twisted relative to the central axis of the mixing bar.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 믹싱 바는 상기 멀티 튜브의 반경 방향으로 제일 외측에 배치된 제1 믹싱 바와 반경 방향으로 제일 내측에 배치된 제2 믹싱 바와 제1 믹싱 바와 제2 믹싱 바 사이에 배치된 제3 믹싱 바를 포함하고, 상기 제1 믹싱 바, 상기 제2 믹싱 바, 상기 제3 믹싱 바는 서로 다른 각도로 비틀려질 수 있다.The mixing bar according to one aspect of the present invention is disposed between a first mixing bar disposed on the outermost side in the radial direction of the multi-tube and a second mixing bar disposed on the innermost side in the radial direction of the multi-tube. and a third mixing bar, wherein the first mixing bar, the second mixing bar, and the third mixing bar may be twisted at different angles.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 제1 믹싱 바는 상기 제2 믹싱 바보다 더 길게 형성될 수 있다.The first mixing bar according to one aspect of the present invention may be formed to be longer than the second mixing bar.

상기한 바와 같이 본 발명의 일 측면에 따른 연소기용 노즐, 연소기 및 가스 터빈에 의하면, 믹싱 튜브 내에 믹싱 바가 설치되어 연료와 공기가 균일하게 혼합될 수 있다.As described above, according to the combustor nozzle, combustor, and gas turbine according to one aspect of the present invention, a mixing bar is installed in the mixing tube, so that fuel and air can be uniformly mixed.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 터빈의 내부가 도시된 도면이다.
도 2는 도 1의 연소기를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 노즐을 길이방향으로 잘라 본 단면도이다.
도 4는 도 3에서 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 잘라 본 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 믹싱 바를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제2 믹싱 바를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제3 믹싱 바를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 노즐의 일부를 길이방향으로 잘라 본 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 믹싱 바를 도시한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 제2 믹싱 바를 도시한 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 제3 믹싱 바를 도시한 사시도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 노즐의 일부를 길이방향으로 잘라 본 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 믹싱 튜브와 믹싱 바를 도시한 단면도이다.1 is a diagram showing the interior of a gas turbine according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing the combustor of FIG. 1.
Figure 3 is a cross-sectional view of the nozzle according to the first embodiment of the present invention cut in the longitudinal direction.
Figure 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in Figure 3.
Figure 5 is a perspective view showing a first mixing bar according to the first embodiment of the present invention.
Figure 6 is a perspective view showing a second mixing bar according to the first embodiment of the present invention.
Figure 7 is a perspective view showing a third mixing bar according to the first embodiment of the present invention.
Figure 8 is a cross-sectional view of a part of the nozzle according to the second embodiment of the present invention cut in the longitudinal direction.
Figure 9 is a perspective view showing a first mixing bar according to a second embodiment of the present invention.
Figure 10 is a perspective view showing a second mixing bar according to a second embodiment of the present invention.
Figure 11 is a perspective view showing a third mixing bar according to the second embodiment of the present invention.
Figure 12 is a cross-sectional view of a part of the nozzle according to the third embodiment of the present invention cut in the longitudinal direction.
Figure 13 is a cross-sectional view showing a mixing tube and a mixing bar according to a fourth embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can be modified in various ways and can have various embodiments, specific embodiments will be exemplified and explained in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as 'include' or 'have' are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. At this time, note that in the attached drawings, like components are indicated by the same symbols whenever possible. Additionally, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may obscure the gist of the present invention will be omitted. For the same reason, some components are exaggerated, omitted, or schematically shown in the accompanying drawings.

이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 터빈에 대해서 설명한다.Hereinafter, a gas turbine according to the first embodiment of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 내부가 도시된 도면이며, 도 2는 도 1의 연소기를 도시한 도면이다. FIG. 1 is a diagram illustrating the interior of a gas turbine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram illustrating the combustor of FIG. 1.

본 실시예를 따르는 가스 터빈(1000)의 열역학적 사이클은 이상적으로는 브레이튼 사이클(Brayton cycle)을 따를 수 있다. 브레이튼 사이클은 등엔트로피 압축(단열 압축), 정압 급열, 등엔트로피 팽창(단열 팽창), 정압 방열로 이어지는 4가지 과정으로 구성될 수 있다. 즉, 대기의 공기를 흡입하여 고압으로 압축한 후 정압 환경에서 연료를 연소하여 열에너지를 방출하고, 이 고온의 연소 가스를 팽창시켜 운동에너지로 변환시킨 후에 잔여 에너지를 담은 배기가스를 대기 중으로 방출할 수 있다. 즉, 압축, 가열, 팽창, 방열의 4 과정으로 사이클이 이루어질 수 있다. The thermodynamic cycle of the gas turbine 1000 according to this embodiment may ideally follow the Brayton cycle. The Brayton cycle can be composed of four processes: isentropic compression (adiabatic compression), constant pressure rapid heating, isentropic expansion (adiabatic expansion), and constant pressure heat dissipation. In other words, it sucks in atmospheric air, compresses it to high pressure, burns fuel in a positive pressure environment to release heat energy, expands this high-temperature combustion gas, converts it into kinetic energy, and releases exhaust gas containing the remaining energy into the atmosphere. You can. In other words, the cycle can be accomplished through four processes: compression, heating, expansion, and heat dissipation.

위와 같은 브레이튼 사이클을 실현하는 가스 터빈(1000)은 도 1에 도시된 바와 같이, 압축기(1100), 연소기(1200) 및 터빈(1300)을 포함할 수 있다. 이하의 설명은 도 1을 참조하겠지만, 본 발명의 설명은 도 1에 예시적으로 도시된 가스 터빈(1000)과 동등한 구성을 가진 터빈 기관에 대해서도 폭넓게 적용될 수 있다.The gas turbine 1000 realizing the above Brayton cycle may include a compressor 1100, a combustor 1200, and a turbine 1300, as shown in FIG. 1. The following description will refer to FIG. 1, but the description of the present invention can be broadly applied to a turbine engine having a configuration equivalent to the gas turbine 1000 exemplarily shown in FIG. 1.

도 1을 참조하면, 가스 터빈(1000)의 압축기(1100)는 외부로부터 공기를 흡입하여 압축할 수 있다. 압축기(1100)는 압축기 블레이드(1130)에 의해 압축된 압축 공기를 연소기(1200)에 공급하고, 또한 가스 터빈(1000)에서 냉각이 필요한 고온 영역에 냉각용 공기를 공급할 수 있다. 이때, 흡입된 공기는 압축기(1100)에서 단열 압축 과정을 거치게 되므로, 압축기(1100)를 통과한 공기의 압력과 온도는 올라가게 된다. Referring to FIG. 1, the compressor 1100 of the gas turbine 1000 can suck air from the outside and compress it. The compressor 1100 may supply compressed air compressed by the compressor blade 1130 to the combustor 1200 and may also supply cooling air to a high temperature area in the gas turbine 1000 that requires cooling. At this time, the sucked air undergoes an adiabatic compression process in the compressor 1100, so the pressure and temperature of the air passing through the compressor 1100 increase.

압축기(1100)는 원심 압축기(centrifugal compressors)나 축류 압축기(axial compressor)로 설계되는데, 소형 가스 터빈에서는 원심 압축기가 적용되는 반면, 도 1에 도시된 것과 같은 대형 가스 터빈(1000)은 대량의 공기를 압축해야 하기 때문에 다단 축류 압축기가 적용되는 것이 일반적이다. 이때, 다단 축류 압축기에서는, 압축기(1100)의 압축기 블레이드(1130)는 로터 디스크의 회전에 따라 회전하여 유입된 공기를 압축하면서 압축된 공기를 후단의 압축기 베인(1140)으로 이동시킨다. 공기는 다단으로 형성된 압축기 블레이드(1130)를 통과하면서 점점 더 고압으로 압축된다. The compressor 1100 is designed as a centrifugal compressor or an axial compressor. While a centrifugal compressor is used in small gas turbines, a large gas turbine 1000 as shown in FIG. 1 uses a large amount of air. Since it is necessary to compress, a multi-stage axial flow compressor is generally applied. At this time, in the multi-stage axial compressor, the compressor blades 1130 of the compressor 1100 rotate according to the rotation of the rotor disk to compress the inflow air and move the compressed air to the compressor vane 1140 at the rear end. The air is compressed to increasingly higher pressure as it passes through the compressor blades 1130 formed in multiple stages.

압축기 베인(1140)은 하우징(1150)의 내부에 장착되며, 복수의 압축기 베인(1140)이 단을 형성하며 장착될 수 있다. 압축기 베인(1140)은 전단의 압축기 블레이드(1130)로부터 이동된 압축 공기를 후단의 압축기 블레이드(1130) 측으로 안내한다. 일 실시예에서 복수의 압축기 베인(1140) 중 적어도 일부는 공기의 유입량의 조절 등을 위해 정해진 범위 내에서 회전 가능하도록 장착될 수 있다. The compressor vane 1140 is mounted inside the housing 1150, and a plurality of compressor vanes 1140 may be mounted to form a stage. The compressor vane 1140 guides the compressed air moved from the front compressor blade 1130 to the rear compressor blade 1130. In one embodiment, at least some of the plurality of compressor vanes 1140 may be mounted to rotate within a predetermined range for controlling the inflow amount of air.

압축기(1100)는 터빈(1300)에서 출력되는 동력의 일부를 사용하여 구동될 수 있다. 이를 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 압축기(1100)의 회전축과 터빈(1300)의 회전축은 직결될 수 있다. 대형 가스 터빈(1000)의 경우, 터빈(1300)에서 생산되는 출력의 거의 절반 정도가 압축기(1100)를 구동시키는데 소모될 수 있다. 따라서, 압축기(1100)의 효율을 향상시키는 것은 가스 터빈(1000)의 전체 효율을 향상시키는데 직접적인 영향을 미치게 된다.The compressor 1100 may be driven using a portion of the power output from the turbine 1300. To this end, as shown in FIG. 1, the rotation axis of the compressor 1100 and the rotation axis of the turbine 1300 may be directly connected. In the case of a large gas turbine 1000, approximately half of the output produced by the turbine 1300 may be consumed to drive the compressor 1100. Therefore, improving the efficiency of the compressor 1100 has a direct effect on improving the overall efficiency of the gas turbine 1000.

터빈(1300)은 로터 디스크(1310)와 로터 디스크(1310)에 방사상으로 배치되는 복수 개의 터빈 블레이드와 터빈 베인을 포함한다. 로터 디스크(1310)는 대략 원판 형태를 가지고 있고, 그 외주부에는 복수의 홈이 형성되어 있다. 홈은 굴곡면을 갖도록 형성되며 홈에 터빈 블레이드와 터빈 베인이 삽입된다. 터빈 베인은 회전하지 않도록 고정되며 터빈 블레이드를 통과한 연소 가스의 흐름 방향을 안내한다. 터빈 블레이드는 연소가스에 의하여 회전하면서 회전력을 생성한다.The turbine 1300 includes a rotor disk 1310 and a plurality of turbine blades and turbine vanes radially disposed on the rotor disk 1310. The rotor disk 1310 has a substantially disk shape, and a plurality of grooves are formed on its outer periphery. The groove is formed to have a curved surface, and the turbine blade and turbine vane are inserted into the groove. The turbine vanes are fixed so as not to rotate and guide the flow direction of combustion gases passing through the turbine blades. Turbine blades generate rotational force as they rotate by combustion gases.

한편, 연소기(1200)는 압축기(1100)의 출구로부터 공급되는 압축 공기를 연료와 혼합하여 등압 연소시켜 높은 에너지의 연소 가스를 만들어 낼 수 있다. 도 2는 가스 터빈(1000)에 적용되는 연소기(1200)의 일례를 보여준다. 연소기(1200)는 연소기 케이싱(1210), 버너(1220), 노즐(1400), 덕트 조립체(1250)를 포함할 수 있다. Meanwhile, the combustor 1200 can produce high-energy combustion gas by mixing compressed air supplied from the outlet of the compressor 1100 with fuel and performing isobaric combustion. Figure 2 shows an example of a combustor 1200 applied to a gas turbine 1000. The combustor 1200 may include a combustor casing 1210, a burner 1220, a nozzle 1400, and a duct assembly 1250.

연소기 케이싱(1210)은 복수의 버너(1220)를 감싸며 대략 원형 형상으로 이루어질 수 있다. 버너(1220)는 압축기(1100)의 하류에 배치되며, 환형을 이루는 연소기 케이싱(1210)을 따라 배치될 수 있다. 각 버너(1220)에는 복수 개의 노즐(1400)이 구비되며, 이 노즐(1400)에서 분사되는 연료가 공기와 적절한 비율로 혼합되어 연소에 적합한 상태를 이루게 된다.The combustor casing 1210 surrounds the plurality of burners 1220 and may have a substantially circular shape. The burner 1220 is disposed downstream of the compressor 1100 and may be disposed along the annular combustor casing 1210. Each burner 1220 is equipped with a plurality of nozzles 1400, and the fuel injected from the nozzles 1400 is mixed with air in an appropriate ratio to achieve a state suitable for combustion.

가스 터빈(1000)에는 가스 연료가 사용될 수 있으며, 특히 수소를 포함하는 연료가 사용될 수 있다. 연료는 수소 연료 단독 또는 수소와 천연가스를 포함하는 연료로 이루어질 수 있다.Gas fuel may be used in the gas turbine 1000, and in particular, fuel containing hydrogen may be used. The fuel may be hydrogen fuel alone or fuel containing hydrogen and natural gas.

버너(1220)와 터빈(1300) 사이를 연결하여 고온의 연소가스가 유동하는 덕트 조립체(1250)의 외면을 따라 압축공기가 흘러서 노즐(1400) 쪽으로 공급되며, 이 과정에서 고온의 연소가스에 의해 가열된 덕트 조립체(1250)가 적절히 냉각된다.Compressed air flows along the outer surface of the duct assembly 1250, which is connected between the burner 1220 and the turbine 1300 and through which high-temperature combustion gas flows, and is supplied toward the nozzle 1400. In this process, the high-temperature combustion gas The heated duct assembly 1250 is then properly cooled.

덕트 조립체(1250)는 라이너(1251)와 트랜지션피스(1252), 유동 슬리브(1253)를 포함할 수 있다. 덕트 조립체(1250)는 라이너(1251)와 트랜지션피스(1252)의 바깥을 유동 슬리브(1253)가 감싸는 이중 구조로 이루어져 있으며, 압축공기는 유동 슬리브(1253) 안쪽의 환형 공간 안으로 침투하여 라이너(1251)와 트랜지션피스(1252)를 냉각시킨다. The duct assembly 1250 may include a liner 1251, a transition piece 1252, and a flow sleeve 1253. The duct assembly 1250 has a double structure in which the flow sleeve 1253 surrounds the outside of the liner 1251 and the transition piece 1252, and compressed air penetrates into the annular space inside the flow sleeve 1253 to form the liner 1251. ) and the transition piece (1252) are cooled.

라이너(1251)는 연소기(1200)의 버너(1220)에 연결되는 관 부재로서, 라이너(1251) 내부의 공간이 연소실(1240)을 형성하게 된다. 라이너(1251)의 길이방향 일측 단부는 버너(1220)에 결합되고 라이너(1251)의 길이방향 타측 단부는 트랜지션피스(1252)에 결합된다.The liner 1251 is a pipe member connected to the burner 1220 of the combustor 1200, and the space inside the liner 1251 forms the combustion chamber 1240. One longitudinal end of the liner 1251 is coupled to the burner 1220, and the other longitudinal end of the liner 1251 is coupled to the transition piece 1252.

그리고, 트랜지션피스(1252)는 터빈(1300)의 입구와 연결되어 고온의 연소가스를 터빈(1300)으로 유도하는 역할을 한다. 트랜지션피스(1252)의 길이방향 일측 단부는 라이너(1251)와 결합되고, 트랜지션피스(1252)의 길이방향 타측 단부는 터빈(1300)과 결합된다. 유동 슬리브(1253)는 라이너(1251)와 트랜지션피스(1252)를 보호하는 한편 고온의 열기가 외부로 직접 방출되는 것을 막아주는 역할을 한다.Additionally, the transition piece 1252 is connected to the inlet of the turbine 1300 and serves to guide high-temperature combustion gas to the turbine 1300. One longitudinal end of the transition piece 1252 is coupled to the liner 1251, and the other longitudinal end of the transition piece 1252 is coupled to the turbine 1300. The floating sleeve 1253 protects the liner 1251 and the transition piece 1252 while preventing high temperature heat from being directly released to the outside.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 버너를 정면에서 본 도면이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 노즐을 길이방향으로 잘라 본 단면도이며, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 믹싱 튜브를 길이방향으로 잘라 본 단면도이다.Figure 3 is a front view of the burner according to the first embodiment of the present invention, Figure 4 is a cross-sectional view of the nozzle according to the first embodiment of the present invention cut in the longitudinal direction, and Figure 5 is a view of the burner according to the first embodiment of the present invention. This is a cross-sectional view of the mixing tube according to the embodiment cut in the longitudinal direction.

도 3 내지 도 5를 참조하여 설명하면, 노즐(1400)은 공기와 연료가 이동하는 복수의 믹싱 튜브(1420)와 연료가 이동하는 연료 통로(1412)를 포함하는 멀티 튜브(1410), 및 믹싱 튜브(1410) 내에 삽입되어 연료와 공기를 혼합하는 믹싱 바(1510, 1520, 1530)를 포함할 수 있다.3 to 5, the nozzle 1400 includes a plurality of mixing tubes 1420 through which air and fuel move, a multi-tube 1410 including a fuel passage 1412 through which fuel moves, and a mixing tube 1410. It may include mixing bars 1510, 1520, and 1530 that are inserted into the tube 1410 and mix fuel and air.

멀티 튜브(1410)는 원통 형상으로 이루어지며, 내측에 연료가 공급되는 연료 통로(1412)가 형성된다. 또한, 노즐(1400)은 멀티 튜브(1410)에 연료를 공급하는 연료 공급관(1430)을 더 포함할 수 있다. 여기서 연료는 수소를 포함하는 가스로 이루어질 수 있다. 멀티 튜브(1410)는 수소와 공기를 미세하게 분사할 수 있다.The multi-tube 1410 has a cylindrical shape, and a fuel passage 1412 through which fuel is supplied is formed inside. Additionally, the nozzle 1400 may further include a fuel supply pipe 1430 that supplies fuel to the multi-tube 1410. Here, the fuel may be made of gas containing hydrogen. The multi-tube 1410 can finely spray hydrogen and air.

멀티 튜브(1410) 내부에는 수소 가스를 이용하여 여러 개의 작은 화염을 형성할 수 있도록 복수의 믹싱 튜브(1420)가 설치된다. 복수의 믹싱 튜브(1420)들은 멀티 튜브(1410) 내에서 간격을 두고 이격 배치되며 서로 평행하게 형성될 수 있다. 믹싱 튜브(1420)는 원통 형상으로 이루어질 수 있다.Inside the multi-tube 1410, a plurality of mixing tubes 1420 are installed to form several small flames using hydrogen gas. A plurality of mixing tubes 1420 may be spaced apart from each other within the multi-tube 1410 and may be formed parallel to each other. The mixing tube 1420 may have a cylindrical shape.

연료 공급관(1430)을 통해서 멀티 튜브(1410) 내부로 유입된 연료는 연료 통로(1412)를 따라 이동하며, 믹싱 튜브(1420)는 연료 통로(1412)를 관통하도록 설치되므로 연료 통로(1412)가 믹싱 튜브(1420)를 감싸고 있다.The fuel flowing into the multi-tube 1410 through the fuel supply pipe 1430 moves along the fuel passage 1412, and the mixing tube 1420 is installed to penetrate the fuel passage 1412, so that the fuel passage 1412 It surrounds the mixing tube (1420).

믹싱 튜브(1420)에는 연료가 유입되는 복수의 연료 유입홀(1421)이 형성되고, 연료 유입홀(1421)은 믹싱 튜브(1420)의 둘레 방향으로 이격 배치될 수 있다. 또한, 믹싱 튜브(1420)의 전방에는 연료와 혼합된 공기가 분사되는 분사구(1423)가 형성되며, 믹싱 튜브(1420)의 후방에는 공기가 유입되는 유입구(1422)가 형성될 수 있다.A plurality of fuel inlet holes 1421 through which fuel flows are formed in the mixing tube 1420, and the fuel inlet holes 1421 may be spaced apart in the circumferential direction of the mixing tube 1420. Additionally, an injection port 1423 through which air mixed with fuel is injected may be formed in front of the mixing tube 1420, and an inlet 1422 through which air may flow may be formed at the rear of the mixing tube 1420.

믹싱 바(1510, 1520, 1530)는 믹싱 튜브(1420) 내부에 설치되어 연료와 공기를 혼합하며, 연료 유입홀(1421)의 하류측에 설치될 수 있다. 이에 따라 연료 유입홀(1421)을 통해서 유입된 연료는 공기와 균일하게 혼합될 수 있다.The mixing bars 1510, 1520, and 1530 are installed inside the mixing tube 1420 to mix fuel and air, and may be installed on the downstream side of the fuel inlet hole 1421. Accordingly, the fuel flowing in through the fuel inlet hole 1421 can be uniformly mixed with air.

믹싱 바(1510, 1520, 1530)는 길게 이어진 직사각형의 판 형상으로 이루어지며, 믹싱 바(1510, 1520, 1530)의 중심축(X12)을 기준으로 꼬여진 구조로 이루어진다. 믹싱 바(1510, 1520, 1530)는 90도 내지 720도로 비틀려질 수 있다. 이에 따라 믹싱 바(1510, 1520, 1530)의 양쪽 측단은 나선방향으로 이어진다.The mixing bars (1510, 1520, 1530) are formed in the shape of an elongated rectangular plate and have a twisted structure about the central axis (X12) of the mixing bars (1510, 1520, 1530). The mixing bars 1510, 1520, and 1530 can be twisted between 90 and 720 degrees. Accordingly, both side ends of the mixing bars (1510, 1520, and 1530) are connected in a spiral direction.

믹싱 바(1510, 1520, 1530)의 중심축(X12)은 믹싱 튜브의 길이방향으로 평행하게 배치될 수 있다. 또한, 믹싱 바(1510, 1520, 1530)의 폭방향 양쪽 단부는 믹싱 튜브(1420)의 내벽에 맞닿으며 믹싱 바(1510, 1520, 1530)의 양쪽 측단이 믹싱 튜브(1420)에 고정될 수 있다. The central axis (X12) of the mixing bars (1510, 1520, and 1530) may be arranged parallel to the longitudinal direction of the mixing tube. In addition, both ends of the mixing bars (1510, 1520, 1530) in the width direction are in contact with the inner wall of the mixing tube (1420), and both side ends of the mixing bars (1510, 1520, 1530) can be fixed to the mixing tube (1420). .

믹싱 바(1510, 1520, 1530)는 멀티 튜브(1410)의 반경 방향으로 제일 외측에 배치된 제1 믹싱 바(1510)와 반경 방향으로 제일 내측에 배치된 제2 믹싱 바(1520)와 제1 믹싱 바(1510)와 제2 믹싱 바(1520) 사이에 배치된 제3 믹싱 바(1530)를 포함할 수 있다.The mixing bars 1510, 1520, and 1530 include a first mixing bar 1510 disposed on the outermost radial side of the multi-tube 1410, a second mixing bar 1520 disposed on the innermost radial side, and a first mixing bar 1510 on the outermost side in the radial direction of the multi-tube 1410. It may include a third mixing bar 1530 disposed between the mixing bar 1510 and the second mixing bar 1520.

제1 믹싱 바(1510)는 멀티 튜브(1410)의 반경 방향으로 제일 외측에 배치된 믹싱 튜브(1420)에 삽입되며, 제2 믹싱 바(1520)는 멀티 튜브(1410)의 반경 방향으로 제일 내측에 배치된 믹싱 튜브(1420)에 삽입될 수 있다. 또한, 제3 믹싱 바(1530) 반경 방향으로 중간에 배치된 믹싱 튜브(1420)에 삽입될 수 있다.The first mixing bar 1510 is inserted into the mixing tube 1420 disposed on the outermost side in the radial direction of the multi-tube 1410, and the second mixing bar 1520 is inserted into the mixing tube 1420 disposed on the outermost side in the radial direction of the multi-tube 1410. It can be inserted into the mixing tube 1420 disposed in. Additionally, the third mixing bar 1530 may be inserted into the mixing tube 1420 disposed in the middle in the radial direction.

제1 믹싱 바(1510), 제2 믹싱 바(1520), 제3 믹싱 바(1530)는 서로 다른 각도로 비틀려질 수 있는데, 제1 믹싱 바(1510)는 제2 믹싱 바(1520)보다 더 큰 각도로 비틀려질 수 있다. 또한, 제3 믹싱 바(1530)는 제1 믹싱 바(1510) 보다 더 작은 각도로 비틀리고, 제2 믹싱 바(1520)보다 더 큰 각도로 비틀려질 수 있다. 예를 들면, 제2 믹싱 바(1520)는 360도 비틀리며, 제1 믹싱 바(1510)는 720도 비틀리고, 제3 믹싱 바(1530)는 540도 비틀릴 수 있다. 또한, 제1 믹싱 바(1510), 제2 믹싱 바(1520), 제3 믹싱 바(1530)는 동일한 길이를 갖도록 형성될 수 있다. The first mixing bar 1510, the second mixing bar 1520, and the third mixing bar 1530 may be twisted at different angles, with the first mixing bar 1510 being twisted more than the second mixing bar 1520. Can be twisted to a large angle. Additionally, the third mixing bar 1530 may be twisted at a smaller angle than the first mixing bar 1510 and may be twisted at a larger angle than the second mixing bar 1520. For example, the second mixing bar 1520 can be twisted by 360 degrees, the first mixing bar 1510 can be twisted by 720 degrees, and the third mixing bar 1530 can be twisted by 540 degrees. Additionally, the first mixing bar 1510, the second mixing bar 1520, and the third mixing bar 1530 may be formed to have the same length.

본 제1 실시예와 같이, 이와 같이 믹싱 튜브(1420) 내부에 비틀려진 믹싱 바(1510, 1520, 1530)가 설치되면 연료와 공기가 균일하게 혼합될 수 있을 뿐만 아니라, 연료와 공기의 균일한 혼합으로 인하여 질소산화물의 발생이 감소될 수 있다.As in the first embodiment, if the twisted mixing bars 1510, 1520, and 1530 are installed inside the mixing tube 1420, not only can the fuel and air be uniformly mixed, but also the fuel and air can be uniformly mixed. The generation of nitrogen oxides may be reduced due to mixing.

또한, 반경 반향 외측에 위치하는 제1 믹싱 바(1510)의 비틀림 각도가 반경방향 내측에 위치하는 제2 믹싱 바(1520)의 비틀림 각도보다 더 크게 형성되면, 외측에서 분사되는 연료와 공기가 더 균일하게 혼합되고, 반경 방향 외측에서 분사되는 예혼합 연료의 회전벡터가 중앙에서 분사되는 예혼합 연료의 회전벡터보다 더 크게 형성되므로 연소 진동을 현저히 감소시킬 수 있다.In addition, when the twist angle of the first mixing bar 1510 located on the radial outer side is formed to be larger than the twist angle of the second mixing bar 1520 located on the radial inner side, the fuel and air injected from the outside are more Since the rotation vector of the premixed fuel that is uniformly mixed and injected from the radial outside is larger than the rotation vector of the premixed fuel injected from the center, combustion vibration can be significantly reduced.

이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 믹싱 튜브와 믹싱 바에 대해서 설명한다. Hereinafter, the mixing tube and mixing bar according to the second embodiment of the present invention will be described.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 노즐의 일부를 길이방향으로 잘라 본 단면도이고, 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 믹싱 바를 도시한 사시도이며, 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 제2 믹싱 바를 도시한 사시도이고, 도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 제3 믹싱 바를 도시한 사시도이다.Figure 8 is a cross-sectional view of a part of the nozzle according to the second embodiment of the present invention cut in the longitudinal direction, Figure 9 is a perspective view showing a first mixing bar according to the second embodiment of the present invention, and Figure 10 is a view showing the first mixing bar according to the second embodiment of the present invention. is a perspective view showing a second mixing bar according to the second embodiment of the present invention, and Figure 11 is a perspective view showing a third mixing bar according to the second embodiment of the present invention.

도 8 내지 도 11을 참조하여 설명하면, 본 제2 실시예에 따른 노즐(2400)은 믹싱 바(2510, 2520, 2530)를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 노즐과 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.8 to 11, the nozzle 2400 according to the second embodiment has the same structure as the nozzle according to the first embodiment described above, except for the mixing bars 2510, 2520, and 2530. Therefore, duplicate descriptions of the same configuration are omitted.

각각의 믹싱 튜브(1420)의 내부에는 연료와 공기를 혼합하는 믹싱 바가 설치되며, 믹싱 바(2510, 2520, 2530)는 연료 유입홀(1421)의 하류측에 설치될 수 있다. 믹싱 바(2510, 2520, 2530)는 길게 이어진 직사각형의 판 형상으로 이루어지며, 믹싱 바(2510, 2520, 2530)의 중심축(X12)을 기준으로 꼬여진 구조로 이루어진다. 믹싱 바(2510, 2520, 2530)는 90도 내지 720도로 비틀려질 수 있다. 이에 따라 믹싱 바(2510, 2520, 2530)의 측단은 나선방향으로 이어진다.A mixing bar for mixing fuel and air is installed inside each mixing tube 1420, and the mixing bars 2510, 2520, and 2530 may be installed on the downstream side of the fuel inlet hole 1421. The mixing bars (2510, 2520, 2530) are formed in the shape of an elongated rectangular plate and have a twisted structure about the central axis (X12) of the mixing bars (2510, 2520, 2530). Mixing bars 2510, 2520, and 2530 can be twisted between 90 and 720 degrees. Accordingly, the side ends of the mixing bars 2510, 2520, and 2530 are connected in a spiral direction.

믹싱 바(2510, 2520, 2530)는 비틀려진 트위스트부(2511, 2521, 2531)와 트위스트부(2511, 2521, 2531)의 전방에 고정된 전방 가이드판(2512, 2522, 2532)과 트위스트부(2511, 2521, 2531)의 후방에 고정된 후방 가이드판(2513, 2523, 2533)을 포함할 수 있다. 전방 가이드판(2512, 2522, 2532)과 후방 가이드판(2513, 2523, 2533)은 평편한 판 형상으로 이루어지며, 트위스트부(2511, 2521, 2531)를 사이에 두고 이격된다. 트위스트부(2511, 2521, 2531)는 납작한 막대가 꼬여진 구조로 이루어진다. 트위스트부(2511, 2521, 2531)의 양쪽 측단은 믹싱 튜브(1420)의 내벽에 맞닿아 고정될 수 있다.The mixing bar (2510, 2520, 2530) includes a twisted twist part (2511, 2521, 2531), a front guide plate (2512, 2522, 2532) fixed to the front of the twist part (2511, 2521, 2531), and a twist part ( It may include rear guide plates (2513, 2523, 2533) fixed to the rear of 2511, 2521, and 2531. The front guide plates (2512, 2522, 2532) and the rear guide plates (2513, 2523, 2533) are made of a flat plate shape and are spaced apart with the twist portions (2511, 2521, 2531) in between. The twist portions 2511, 2521, and 2531 are composed of twisted flat rods. Both side ends of the twist portions 2511, 2521, and 2531 may be fixed in contact with the inner wall of the mixing tube 1420.

믹싱 바(2510, 2520, 2530)는 반경 방향으로 제일 외측에 배치된 제1 믹싱 바(2510)와 반경 방향으로 제일 내측에 배치된 제2 믹싱 바(2520)와 제1 믹싱 바(2510)와 제2 믹싱 바(2520) 사이에 배치된 제3 믹싱 바(2530)를 포함할 수 있다.The mixing bars 2510, 2520, and 2530 include a first mixing bar 2510 disposed on the outermost side in the radial direction, a second mixing bar 2520 and a first mixing bar 2510 disposed on the innermost side in the radial direction. It may include a third mixing bar 2530 disposed between the second mixing bars 2520.

제1 믹싱 바(2510)는 제2 믹싱 바(2520)보다 더 길게 형성되며, 제3 믹싱 바(2530)는 제1 믹싱 바(2510) 보다 더 짧고, 제2 믹싱 바(2520) 보다 더 길게 형성될 수 있다. The first mixing bar 2510 is formed to be longer than the second mixing bar 2520, and the third mixing bar 2530 is shorter than the first mixing bar 2510 and longer than the second mixing bar 2520. can be formed.

제1 믹싱 바(2510)는 제1 길이(S11)를 갖고, 제2 믹싱 바(2520)는 제2 길이(S12)를 가지며, 제1 길이(S11)는 제2 길이(S12)보다 더 길게 형성될 수 있다. 또한, 제3 믹싱 바(2530)는 제3 길이(S13)를 갖고, 제3 길이(S13)는 제1 길이(S11)보다 더 짧고, 제2 길이(S12)보다 더 길게 형성될 수 있다.The first mixing bar 2510 has a first length S11, and the second mixing bar 2520 has a second length S12, and the first length S11 is longer than the second length S12. can be formed. Additionally, the third mixing bar 2530 may have a third length S13, and the third length S13 may be shorter than the first length S11 and longer than the second length S12.

또한, 제1 믹싱 바(2510)는 제2 믹싱 바(2520) 보다 더 큰 각도로 비틀려질 수 있으며, 제3 믹싱 바(2530)는 제1 믹싱 바(2510) 보다 더 작은 각도로 비틀리고, 제2 믹싱 바(2520)보다 더 큰 각도로 비틀려질 수 있다. 예를 들면, 제2 믹싱 바(2520)는 360도 비틀리며, 제1 믹싱 바(2510)는 720도 비틀리고, 제3 믹싱 바(2530)는 540도 비틀릴 수 있다. Additionally, the first mixing bar 2510 may be twisted at a larger angle than the second mixing bar 2520, and the third mixing bar 2530 may be twisted at a smaller angle than the first mixing bar 2510. It can be twisted at a larger angle than the second mixing bar 2520. For example, the second mixing bar 2520 can be twisted by 360 degrees, the first mixing bar 2510 can be twisted by 720 degrees, and the third mixing bar 2530 can be twisted by 540 degrees.

본 제2 실시예에 따르면, 반경 반향 외측에 위치하는 제1 믹싱 바(2510)의 길이가 길고, 비틀림 각 크게 형성되므로, 외측에서 분사되는 연료와 공기가 더 균일하게 혼합되고, 반경 방향 외측에서 분사되는 예혼합 연료의 회전벡터가 중앙에서 분사되는 예혼합 연료의 회전벡터보다 더 크게 형성되므로 연소 진동을 감소시킬 수 있다.According to this second embodiment, the length of the first mixing bar 2510 located on the outside of the radial direction is long and the twist angle is large, so the fuel and air injected from the outside are mixed more uniformly, and the first mixing bar 2510 located on the outside of the radial direction is formed to be large. Since the rotation vector of the injected premixed fuel is larger than the rotation vector of the premixed fuel injected from the center, combustion vibration can be reduced.

이하에서는 본 발명의 제3 실시예에 따른 믹싱 튜브와 믹싱 바에 대해서 설명한다. Hereinafter, the mixing tube and mixing bar according to the third embodiment of the present invention will be described.

도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 노즐의 일부를 길이방향으로 잘라 본 단면도이다.Figure 12 is a cross-sectional view of a part of the nozzle according to the third embodiment of the present invention cut in the longitudinal direction.

도 12를 참조하여 설명하면, 본 제3 실시예에 따른 노즐(3400)은 믹싱 바(3510, 3520, 3530)를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 노즐과 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.12, the nozzle 3400 according to the third embodiment has the same structure as the nozzle according to the first embodiment described above except for the mixing bars 3510, 3520, and 3530, and thus has the same configuration. Redundant explanations for are omitted.

각각의 믹싱 튜브(1420)의 내부에는 연료와 공기를 혼합하는 믹싱 바(3510, 3520, 3530)가 설치되며, 믹싱 바(3510, 3520, 3530)는 믹싱 튜브(1420)에 형성된 연료 유입홀(1421)의 하류측에 설치될 수 있다. 믹싱 바(3510, 3520, 3530)는 길게 이어진 직사각형의 판 형상으로 이루어지며, 트위스팅된 구조로 이루어진다. 믹싱 바(3510, 3520, 3530)는 90도 내지 720도로 비틀려질 수 있다. 이에 따라 믹싱 바(3510, 3520, 3530)의 측단은 나선방향으로 이어진다.Mixing bars (3510, 3520, 3530) are installed inside each mixing tube (1420) to mix fuel and air, and the mixing bars (3510, 3520, 3530) have a fuel inlet hole formed in the mixing tube (1420). 1421) can be installed on the downstream side. The mixing bars 3510, 3520, and 3530 are shaped like long rectangular plates and have a twisted structure. Mixing bars 3510, 3520, and 3530 can be twisted between 90 and 720 degrees. Accordingly, the side ends of the mixing bars (3510, 3520, and 3530) are connected in a spiral direction.

믹싱 바(3510, 3520, 3530)는 반경 방향으로 제일 외측에 배치된 제1 믹싱 바(3510)와 반경 방향으로 제일 내측에 배치된 제2 믹싱 바(3520)와 제1 믹싱 바(3510)와 제2 믹싱 바(3520) 사이에 배치된 제3 믹싱 바(3530)를 포함할 수 있다.The mixing bars 3510, 3520, and 3530 include a first mixing bar 3510 disposed on the outermost side in the radial direction, a second mixing bar 3520, and a first mixing bar 3510 disposed on the innermost side in the radial direction. It may include a third mixing bar 3530 disposed between the second mixing bars 3520.

제1 믹싱 바(3510)의 선단은 제2 믹싱 바(3520)의 선단보다 더 하류측에 배치되며, 제3 믹싱 바(3530)의 선단은 제1 믹싱 바(3510)의 선단의 선단보다 더 상류측에 배치되고, 제2 믹싱 바(3520)의 선단보다 더 하류측에 배치될 수 있다.The tip of the first mixing bar 3510 is disposed further downstream than the tip of the second mixing bar 3520, and the tip of the third mixing bar 3530 is positioned further downstream than the tip of the first mixing bar 3510. It may be placed on the upstream side, and may be placed further downstream than the tip of the second mixing bar 3520.

이에 따라 제1 믹싱 바(3510)의 선단과 연료 유입홀(1421) 사이의 제1 거리(L11)는 제2 믹싱 바(3520)의 선단과 연료 유입홀(1421) 사이의 제2 거리(L12) 보다 더 길게 형성되며, 제3 믹싱 바(3530)의 선단과 연료 유입홀(1421) 사이의 제3 거리(L13)는 제1 거리(L11)보다 더 짧게 형성되고, 제2 거리(L12) 보다 더 길게 형성된다.Accordingly, the first distance L11 between the tip of the first mixing bar 3510 and the fuel inlet hole 1421 is the second distance L12 between the tip of the second mixing bar 3520 and the fuel inlet hole 1421. ), and the third distance (L13) between the tip of the third mixing bar 3530 and the fuel inlet hole 1421 is formed shorter than the first distance (L11), and the second distance (L12) It is formed longer than before.

본 제3 실시예에 따르면, 제1 믹싱 바(3510)가 하류측에 배치되므로 공기와 연료가 1차적으로 충분히 혼합된 후에 제1 믹싱 바(3510)에 의하여 2차적으로 혼합되므로 외측에서 분사되는 공기와 연료가 균일하게 혼합될 수 있다. 또한, 반경 방향 외측에서 분사되는 예혼합 연료의 회전벡터가 중앙에서 분사되는 예혼합 연료의 회전벡터보다 더 크게 형성되므로 연소 진동을 감소시킬 수 있다.According to this third embodiment, the first mixing bar 3510 is disposed on the downstream side, so that the air and fuel are sufficiently mixed first and then secondarily mixed by the first mixing bar 3510, so that the air and fuel are injected from the outside. Air and fuel can be mixed evenly. In addition, combustion vibration can be reduced because the rotation vector of the premixed fuel injected from the outer radial direction is larger than the rotation vector of the premixed fuel injected from the center.

이하에서는 본 발명의 제4 실시예에 따른 믹싱 튜브에 대해서 설명한다. Below, a mixing tube according to the fourth embodiment of the present invention will be described.

도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 믹싱 튜브와 믹싱 바를 도시한 단면도이다.Figure 13 is a cross-sectional view showing a mixing tube and a mixing bar according to a fourth embodiment of the present invention.

도 13을 참조하여 설명하면, 본 제4 실시예에 따른 노즐(4400)은 믹싱 튜브를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 노즐과 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.When described with reference to FIG. 13, the nozzle 4400 according to the fourth embodiment has the same structure as the nozzle according to the first embodiment described above except for the mixing tube, so duplicate description of the same structure will be omitted. .

믹싱 튜브(4420)는 원통 형상으로 이루어지며, 믹싱 튜브(4420)에는 연료가 유입되는 복수의 연료 유입홀(4421)과 연료와 혼합된 공기가 분사되는 분사구(4422)가 형성될 수 있다. 또한, 믹싱 튜브(4420)의 후방에는 공기가 유입되는 유입구(4423)가 형성될 수 있다. 믹싱 튜브(4420)의 내부에는 연료와 공기의 혼합을 위한 믹싱 바(4510)가 설치될 수 있다.The mixing tube 4420 has a cylindrical shape, and a plurality of fuel inlet holes 4421 through which fuel flows in and an injection hole 4422 through which air mixed with fuel is injected may be formed in the mixing tube 4420. Additionally, an inlet 4423 through which air flows may be formed at the rear of the mixing tube 4420. A mixing bar 4510 for mixing fuel and air may be installed inside the mixing tube 4420.

믹싱 튜브(4420)는 길이방향 단부로 갈수록 내경이 점진적으로 증가하는 벨마우스부(4425)를 포함하고, 벨마우스부(4425)는 유입구(4423)와 인접한 부분에 위치하되, 유입구(4423)는 벨마우스부(4425)의 단부에 위치할 수 있다. 벨마우스부(4425)는 연료 유입홀(4421)보다 더 상류측에 위치할 수 있다.The mixing tube 4420 includes a bell mouth portion 4425 whose inner diameter gradually increases toward the longitudinal end. The bell mouth portion 4425 is located adjacent to the inlet 4423, and the inlet 4423 is It may be located at the end of the bell mouth portion 4425. The bell mouth portion 4425 may be located further upstream than the fuel inlet hole 4421.

본 제4 실시예와 같이 믹싱 튜브(4420)에 벨마우스부(4425)가 형성되면 공기가 유입되는 과정에서 압력 손실이 감소할 뿐만 아니라 내경이 감소하는 구간에서 공기의 유속이 증가하며, 유속의 증가로 인하여 플래쉬백 위험이 감소할 수 있다.As in the fourth embodiment, when the bell mouth portion 4425 is formed in the mixing tube 4420, not only does the pressure loss decrease in the process of air inflow, but the flow rate of air increases in the section where the inner diameter decreases, and the flow rate of This increase may reduce the risk of flashbacks.

이상, 본 발명의 일 실시예에 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.Above, an embodiment of the present invention has been described, but those skilled in the art can add, change, delete or add components without departing from the spirit of the present invention as set forth in the patent claims. The present invention may be modified and changed in various ways, and this will also be included within the scope of rights of the present invention.

1000: 가스 터빈 1100: 압축기
1130: 압축기 블레이드 1140: 베인
1150: 하우징 1200: 연소기
1210: 연소기 케이싱 1220: 버너
1240: 연소실 1400, 2400, 3400: 노즐
1410: 멀티 튜브 1412: 연료 통로
1420: 믹싱 튜브 1430: 연료 공급관
1510, 2510, 3510: 제1 믹싱 바 1520, 2520, 3520: 제2 믹싱 바
1530, 2530, 3530: 제3 믹싱 바 4425: 벨마우스부1000: gas turbine 1100: compressor
1130: compressor blade 1140: vane
1150: Housing 1200: Combustor
1210: Combustor Casing 1220: Burner
1240: combustion chamber 1400, 2400, 3400: nozzle
1410: Multi-tube 1412: Fuel passage
1420: mixing tube 1430: fuel supply pipe
1510, 2510, 3510: first mixing bar 1520, 2520, 3520: second mixing bar
1530, 2530, 3530: Third mixing bar 4425: Bell mouth part

Claims (20)

수소를 포함하는 연료를 연소하는 연소기용 노즐에 있어서,
공기와 연료가 이동하는 복수의 믹싱 튜브;
상기 믹싱 튜브들을 삽입하여 지지하는 멀티 튜브;
상기 믹싱 튜브 내에 삽입되어 공기와 연료를 혼합하며, 비틀려진 믹싱 바;
를 포함하고,
상기 믹싱 바는 상기 멀티 튜브의 반경 방향으로 이격된 제1 믹싱 바와 제2 믹싱 바를 포함하고,
상기 제1 믹싱 바와 상기 제2 믹싱 바는 서로 다른 각도로 비틀려진 것을 특징으로 하는 연소기용 노즐.In a nozzle for a combustor that burns fuel containing hydrogen,
A plurality of mixing tubes through which air and fuel move;
a multi-tube for inserting and supporting the mixing tubes;
a twisted mixing bar inserted into the mixing tube to mix air and fuel;
Including,
The mixing bar includes a first mixing bar and a second mixing bar spaced apart in the radial direction of the multi-tube,
A nozzle for a combustor, characterized in that the first mixing bar and the second mixing bar are twisted at different angles. 제1 항에 있어서,
상기 믹싱 바는 상기 믹싱 바의 중심축을 기준으로 비틀려진 것을 특징으로 하는 연소기용 노즐.According to claim 1,
A nozzle for a combustor, characterized in that the mixing bar is twisted about the central axis of the mixing bar. 제2 항에 있어서,
상기 믹싱 바는 상기 제1 믹싱 바와 상기 제2 믹싱 바 사이에 배치된 제3 믹싱 바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연소기용 노즐.According to clause 2,
The mixing bar further includes a third mixing bar disposed between the first mixing bar and the second mixing bar. 제3 항에 있어서,
상기 제3 믹싱 바는 상기 제1 믹싱 바 및 상기 제2 믹싱 바와 서로 다른 각도로 비틀려진 것을 특징으로 하는 연소기용 노즐.According to clause 3,
The third mixing bar is a nozzle for a combustor, characterized in that the third mixing bar is twisted at a different angle from the first mixing bar and the second mixing bar. 제1 항에 있어서,
상기 제1 믹싱 바는 상기 제2 믹싱 바보다 더 큰 각도로 비틀려진 것을 특징으로 하는 연소기용 노즐.According to claim 1,
A nozzle for a combustor, characterized in that the first mixing bar is twisted at a greater angle than the second mixing bar. 제4 항에 있어서,
상기 제3 믹싱 바는 상기 제1 믹싱 바 보다 더 작은 각도로 비틀리고, 상기 제2 믹싱 바보다 더 큰 각도로 비틀려진 것을 특징으로 하는 연소기용 노즐.According to clause 4,
The third mixing bar is twisted at a smaller angle than the first mixing bar and is twisted at a larger angle than the second mixing bar. 수소를 포함하는 연료를 연소하는 연소기용 노즐에 있어서,
공기와 연료가 이동하는 복수의 믹싱 튜브;
상기 믹싱 튜브들을 삽입하여 지지하는 멀티 튜브;
상기 믹싱 튜브 내에 삽입되어 공기와 연료를 혼합하며 비틀려진 믹싱 바;
를 포함하고,
상기 믹싱 바는 상기 멀티 튜브의 반경 방향으로 이격된 제1 믹싱 바와 제2 믹싱 바를 포함하고,
상기 제1 믹싱 바는 상기 제2 믹싱 바보다 더 길게 형성된 것을 특징으로 하는 연소기용 노즐.In a nozzle for a combustor that burns fuel containing hydrogen,
A plurality of mixing tubes through which air and fuel move;
a multi-tube for inserting and supporting the mixing tubes;
a mixing bar inserted into the mixing tube and twisted to mix air and fuel;
Including,
The mixing bar includes a first mixing bar and a second mixing bar spaced apart in the radial direction of the multi-tube,
A nozzle for a combustor, wherein the first mixing bar is formed to be longer than the second mixing bar. 제7 항에 있어서,
상기 믹싱 바는 상기 제1 믹싱 바와 상기 제2 믹싱 바 사이에 배치된 제3 믹싱 바를 더 포함하고,
상기 제3 믹싱 바는 상기 제1 믹싱 바 보다 더 짧고, 상기 제2 믹싱 바 보다 더 길게 형성된 것을 특징으로 하는 연소기용 노즐.According to clause 7,
The mixing bar further includes a third mixing bar disposed between the first mixing bar and the second mixing bar,
The third mixing bar is shorter than the first mixing bar and longer than the second mixing bar. 수소를 포함하는 연료를 연소하는 연소기용 노즐에 있어서,
공기와 연료가 이동하는 복수의 믹싱 튜브;
상기 믹싱 튜브들을 삽입하여 지지하는 멀티 튜브;
상기 믹싱 튜브 내에 삽입되어 공기와 연료를 혼합하며 비틀려진 믹싱 바;
를 포함하고,
상기 믹싱 바는 상기 멀티 튜브의 반경 방향으로 이격된 제1 믹싱 바와 제2 믹싱 바를 포함하고,
상기 믹싱 튜브에는 연료가 유입되는 연료 유입홀이 형성되고, 상기 믹싱 바는 상기 연료 유입홀의 하류측에 배치되며,
상기 제1 믹싱 바의 선단은 상기 제2 믹싱 바의 선단보다 더 하류측에 배치된 것을 특징으로 하는 연소기용 노즐.In a nozzle for a combustor that burns fuel containing hydrogen,
A plurality of mixing tubes through which air and fuel move;
a multi-tube for inserting and supporting the mixing tubes;
a mixing bar inserted into the mixing tube and twisted to mix air and fuel;
Including,
The mixing bar includes a first mixing bar and a second mixing bar spaced apart in the radial direction of the multi-tube,
A fuel inlet hole through which fuel flows is formed in the mixing tube, and the mixing bar is disposed downstream of the fuel inlet hole,
A nozzle for a combustor, characterized in that the tip of the first mixing bar is disposed further downstream than the tip of the second mixing bar. 제9 항에 있어서,
상기 믹싱 바는 상기 제1 믹싱 바와 상기 제2 믹싱 바 사이에 배치된 제3 믹싱 바를 더 포함하고,
상기 제3 믹싱 바의 선단은 상기 제1 믹싱 바의 선단의 선단보다 더 상류측에 배치되고, 상기 제2 믹싱 바의 선단보다 더 하류측에 배치된 것을 특징으로 하는 연소기용 노즐.According to clause 9,
The mixing bar further includes a third mixing bar disposed between the first mixing bar and the second mixing bar,
A nozzle for a combustor, characterized in that the tip of the third mixing bar is disposed more upstream than the tip of the first mixing bar, and is disposed more downstream than the tip of the second mixing bar. 제1 항에 있어서,
상기 믹싱 튜브는 길이방향 단부로 갈수록 내경이 점진적으로 증가하는, 벨마우스부를 포함하고, 상기 벨마우스부의 단부에 공기가 유입되는 유입구가 형성된 것을 특징으로 하는 연소기용 노즐.According to claim 1,
The mixing tube includes a bell mouth portion whose inner diameter gradually increases toward the longitudinal end, and an inlet through which air flows is formed at the end of the bell mouth portion. 연료와 공기를 분사하는 복수의 노즐을 갖는 버너, 상기 버너의 일측에 결합되며 상기 연료와 상기 공기가 내부에서 연소되며 연소된 가스를 터빈으로 전달하는 덕트 조립체를 포함하는 연소기에 있어서,
상기 노즐은,
공기와 연료가 이동하는 복수의 믹싱 튜브;
상기 믹싱 튜브들을 삽입하여 지지하는 멀티 튜브;
상기 믹싱 튜브 내에 삽입되어 공기와 연료를 혼합하며 비틀려진 믹싱 바;
를 포함하고,
상기 믹싱 바는 상기 멀티 튜브의 반경 방향으로 이격된 제1 믹싱 바와 제2 믹싱 바를 포함하고,
상기 제1 믹싱 바와 상기 제2 믹싱 바는 서로 다른 각도로 비틀려진 것을 특징으로 하는 연소기.In a combustor including a burner having a plurality of nozzles for spraying fuel and air, a duct assembly coupled to one side of the burner, where the fuel and the air are burned internally and the combusted gas is delivered to the turbine,
The nozzle is,
A plurality of mixing tubes through which air and fuel move;
a multi-tube for inserting and supporting the mixing tubes;
a mixing bar inserted into the mixing tube and twisted to mix air and fuel;
Including,
The mixing bar includes a first mixing bar and a second mixing bar spaced apart in the radial direction of the multi-tube,
A combustor, characterized in that the first mixing bar and the second mixing bar are twisted at different angles. 제12 항에 있어서,
상기 믹싱 바는 상기 믹싱 바의 중심축을 기준으로 비틀려진 것을 특징으로 하는 연소기.According to claim 12,
A combustor, characterized in that the mixing bar is twisted relative to the central axis of the mixing bar. 제13 항에 있어서,
상기 믹싱 바는 상기 제1 믹싱 바와 상기 제2 믹싱 바 사이에 배치된 제3 믹싱 바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연소기.According to claim 13,
The mixing bar further includes a third mixing bar disposed between the first mixing bar and the second mixing bar. 제14 항에 있어서,
상기 제3 믹싱 바는 상기 제1 믹싱 바 및 상기 제2 믹싱 바와 서로 다른 각도로 비틀려진 것을 특징으로 하는 연소기.According to claim 14,
The combustor is characterized in that the third mixing bar is twisted at a different angle from the first mixing bar and the second mixing bar. 연료와 공기를 분사하는 복수의 노즐을 갖는 버너, 상기 버너의 일측에 결합되며 상기 연료와 상기 공기가 내부에서 연소되며 연소된 가스를 터빈으로 전달하는 덕트 조립체를 포함하는 연소기에 있어서,
상기 노즐은,
공기와 연료가 이동하는 복수의 믹싱 튜브;
상기 믹싱 튜브들을 삽입하여 지지하는 멀티 튜브;
상기 믹싱 튜브 내에 삽입되어 공기와 연료를 혼합하며 비틀려진 믹싱 바;
를 포함하고,
상기 믹싱 바는 상기 멀티 튜브의 반경 방향으로 이격된 제1 믹싱 바와 제2 믹싱 바를 포함하고,
상기 제1 믹싱 바는 상기 제2 믹싱 바보다 더 길게 형성된 것을 특징으로 하는 연소기.In a combustor including a burner having a plurality of nozzles for spraying fuel and air, a duct assembly coupled to one side of the burner, where the fuel and the air are burned internally and the combusted gas is delivered to the turbine,
The nozzle is,
A plurality of mixing tubes through which air and fuel move;
a multi-tube for inserting and supporting the mixing tubes;
a mixing bar inserted into the mixing tube and twisted to mix air and fuel;
Including,
The mixing bar includes a first mixing bar and a second mixing bar spaced apart in the radial direction of the multi-tube,
The combustor is characterized in that the first mixing bar is formed to be longer than the second mixing bar. 연료와 공기를 분사하는 복수의 노즐을 갖는 버너, 상기 버너의 일측에 결합되며 상기 연료와 상기 공기가 내부에서 연소되며 연소된 가스를 터빈으로 전달하는 덕트 조립체를 포함하는 연소기에 있어서,
상기 노즐은,
공기와 연료가 이동하는 복수의 믹싱 튜브;
상기 믹싱 튜브들을 삽입하여 지지하는 멀티 튜브;
상기 믹싱 튜브 내에 삽입되어 공기와 연료를 혼합하며 비틀려진 믹싱 바;
를 포함하고,
상기 믹싱 바는 상기 멀티 튜브의 반경 방향으로 이격된 제1 믹싱 바와 제2 믹싱 바를 포함하고,
상기 믹싱 튜브에는 연료가 유입되는 연료 유입홀이 형성되고, 상기 믹싱 바는 상기 연료 유입홀의 하류측에 배치되며,
상기 제1 믹싱 바의 선단은 상기 제2 믹싱 바의 선단보다 더 하류측에 배치된 것을 특징으로 하는 연소기.In a combustor including a burner having a plurality of nozzles for spraying fuel and air, a duct assembly coupled to one side of the burner, where the fuel and the air are burned internally and the combusted gas is delivered to the turbine,
The nozzle is,
A plurality of mixing tubes through which air and fuel move;
a multi-tube for inserting and supporting the mixing tubes;
a mixing bar inserted into the mixing tube and twisted to mix air and fuel;
Including,
The mixing bar includes a first mixing bar and a second mixing bar spaced apart in the radial direction of the multi-tube,
A fuel inlet hole through which fuel flows is formed in the mixing tube, and the mixing bar is disposed downstream of the fuel inlet hole,
A combustor, characterized in that the tip of the first mixing bar is disposed further downstream than the tip of the second mixing bar. 외부에서 유입된 공기를 압축하는 압축기, 상기 압축기에서 압축된 압축 공기와 연료를 혼합하여 연소하는 연소기 및 상기 연소기에서 연소된 연소 가스에 의해 회전하는 복수의 터빈 블레이드를 포함하는 터빈을 포함하는 가스 터빈으로서,
상기 연소기는, 연료와 공기를 분사하는 복수의 노즐을 갖는 버너와 상기 버너의 일측에 결합되며 상기 연료와 상기 공기가 내부에서 연소되며 연소된 가스를 터빈으로 전달하는 덕트 조립체를 포함하고,
상기 노즐은,
공기와 연료가 이동하는 복수의 믹싱 튜브;
상기 믹싱 튜브들을 삽입하여 지지하는 멀티 튜브;
상기 믹싱 튜브 내에 삽입되어 공기와 연료를 혼합하며 비틀려진 믹싱 바;
를 포함하고,
상기 믹싱 바는 상기 멀티 튜브의 반경 방향으로 이격된 제1 믹싱 바와 제2 믹싱 바를 포함하고,
상기 제1 믹싱 바와 상기 제2 믹싱 바는 서로 다른 각도로 비틀려진 것을 특징으로 하는 가스 터빈.A gas turbine including a compressor that compresses air introduced from the outside, a combustor that mixes and combusts compressed air and fuel compressed in the compressor, and a turbine including a plurality of turbine blades that rotate by combustion gas burned in the combustor. As,
The combustor includes a burner having a plurality of nozzles for spraying fuel and air, and a duct assembly coupled to one side of the burner, where the fuel and air are burned inside and the combusted gas is delivered to the turbine,
The nozzle is,
A plurality of mixing tubes through which air and fuel move;
a multi-tube for inserting and supporting the mixing tubes;
a mixing bar inserted into the mixing tube and twisted to mix air and fuel;
Including,
The mixing bar includes a first mixing bar and a second mixing bar spaced apart in the radial direction of the multi-tube,
A gas turbine, characterized in that the first mixing bar and the second mixing bar are twisted at different angles. 제18 항에 있어서,
상기 믹싱 바는 상기 제1 믹싱 바와 상기 제2 믹싱 바 사이에 배치된 제3 믹싱 바를 더 포함하고, 상기 제3 믹싱 바는 상기 제1 믹싱 바 및 상기 제2 믹싱 바와 서로 다른 각도로 비틀려진 것을 특징으로 하는 가스 터빈.According to clause 18,
The mixing bar further includes a third mixing bar disposed between the first mixing bar and the second mixing bar, and the third mixing bar is twisted at a different angle from the first mixing bar and the second mixing bar. Characterized by a gas turbine. 외부에서 유입된 공기를 압축하는 압축기, 상기 압축기에서 압축된 압축 공기와 연료를 혼합하여 연소하는 연소기 및 상기 연소기에서 연소된 연소 가스에 의해 회전하는 복수의 터빈 블레이드를 포함하는 터빈을 포함하는 가스 터빈으로서,
상기 연소기는, 연료와 공기를 분사하는 복수의 노즐을 갖는 버너와 상기 버너의 일측에 결합되며 상기 연료와 상기 공기가 내부에서 연소되며 연소된 가스를 터빈으로 전달하는 덕트 조립체를 포함하고,
상기 노즐은,
공기와 연료가 이동하는 복수의 믹싱 튜브;
상기 믹싱 튜브들을 삽입하여 지지하는 멀티 튜브;
상기 믹싱 튜브 내에 삽입되어 공기와 연료를 혼합하며 비틀려진 믹싱 바;
를 포함하고,
상기 믹싱 바는 상기 멀티 튜브의 반경 방향으로 이격된 제1 믹싱 바와 제2 믹싱 바를 포함하고,
상기 제1 믹싱 바는 상기 제2 믹싱 바보다 더 길게 형성된 것을 특징으로 하는 가스 터빈.A gas turbine including a compressor that compresses air introduced from the outside, a combustor that mixes and combusts compressed air and fuel compressed in the compressor, and a turbine including a plurality of turbine blades that rotate by combustion gas burned in the combustor. As,
The combustor includes a burner having a plurality of nozzles for injecting fuel and air, and a duct assembly coupled to one side of the burner, where the fuel and air are burned internally and the combusted gas is delivered to the turbine,
The nozzle is,
A plurality of mixing tubes through which air and fuel move;
a multi-tube for inserting and supporting the mixing tubes;
a mixing bar inserted into the mixing tube and twisted to mix air and fuel;
Including,
The mixing bar includes a first mixing bar and a second mixing bar spaced apart in the radial direction of the multi-tube,
A gas turbine, characterized in that the first mixing bar is formed to be longer than the second mixing bar.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011058792A (en) * 2009-09-08 2011-03-24 General Electric Co <Ge> Monolithic fuel injector and related manufacturing method
US20150176841A1 (en) * 2013-12-20 2015-06-25 General Electric Company Apparatus for mixing fuel in a gas turbine nozzle
KR102343001B1 (en) * 2020-07-06 2021-12-23 두산중공업 주식회사 Nozzle for combustor, combustor, and gas turbine including the same

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