KR102643208B1 - Nozzle for combustor, Combustor and Gas turbine comprising the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스터빈의 연소기의 내부에 형성되는 연소챔버로 암모니아연료를 공급하는 제1유체공급부; 상기 제1유체공급부의 외측에 형성되며, 상기 연소챔버로 1차 연소용 공기를 공급하는 제2유체공급부; 및 상기 제2유체공급부의 외측에 형성되며, 상기 연소챔버로 2차 연소용 공기를 공급하는 제3유체공급부를 포함하되, 상기 제3유체공급부는 상기 2차 연소용 공기에 천연가스연료를 혼합하여 상기 연소챔버로 공급하는 연소기용 노즐과 이러한 연소기용 노즐을 구비하는 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈을 제공한다.The present invention includes a first fluid supply unit that supplies ammonia fuel to a combustion chamber formed inside a combustor of a gas turbine; a second fluid supply unit formed outside the first fluid supply unit and supplying air for primary combustion to the combustion chamber; and a third fluid supply unit formed outside the second fluid supply unit and supplying secondary combustion air to the combustion chamber, wherein the third fluid supply unit mixes natural gas fuel with the secondary combustion air. Thus, a combustor nozzle supplied to the combustion chamber, a combustor provided with such a combustor nozzle, and a gas turbine including the same are provided.

Figure R1020220038083
Figure R1020220038083

Description

연소기용 노즐, 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈{Nozzle for combustor, Combustor and Gas turbine comprising the same}Nozzle for combustor, combustor and gas turbine comprising the same}

본 발명은 연소기용 노즐, 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가스터빈의 연소기에 구비되어 연소기의 연소챔버 내로 연료와 연소용 공기를 공급하는 연소기용 노즐과 압축기로부터 공급받은 압축공기를 연료와 혼합하여 연소시키며 생성된 연소공기를 터빈으로 공급하는 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈에 관한 것이다.The present invention relates to a combustor nozzle, a combustor, and a gas turbine including the same, and more specifically, to a combustor nozzle that is provided in the combustor of a gas turbine and supplies fuel and combustion air into the combustion chamber of the combustor, and a combustor nozzle supplied from the compressor. It relates to a combustor that mixes compressed air with fuel, combusts it, and supplies the generated combustion air to a turbine, and a gas turbine including the same.

터빈이란 증기, 가스와 같은 압축성 유체의 흐름을 이용하여 충동력 또는 반동력으로 회전력을 얻는 기계장치로, 증기를 이용하는 증기터빈 및 고온의 연소가스를 이용하는 가스터빈 등이 있다.A turbine is a mechanical device that obtains rotational power through impulse or reaction force using the flow of compressible fluid such as steam or gas. It includes steam turbines that use steam and gas turbines that use high-temperature combustion gas.

이 중, 가스터빈은 크게 압축기와 연소기와 터빈으로 구성된다. 상기 압축기는 공기를 도입하는 공기 도입구가 구비되고, 압축기 케이싱 내에 다수개의 압축기 베인과, 압축기 블레이드가 교대로 배치되어 있다.Among these, gas turbines largely consist of a compressor, combustor, and turbine. The compressor is provided with an air inlet for introducing air, and a plurality of compressor vanes and compressor blades are alternately arranged within the compressor casing.

연소기는 상기 압축기에서 압축된 압축 공기에 대하여 연료를 공급하고 버너로 점화함으로써 고온고압의 연소가스가 생성된다.The combustor supplies fuel to the compressed air from the compressor and ignites it with a burner, thereby generating high-temperature, high-pressure combustion gas.

터빈은 터빈 케이싱 내에 복수의 터빈 베인과, 터빈 블레이드가 교대로 배치되어 있다. 또한, 압축기와 연소기와 터빈 및 배기실의 중심부를 관통하도록 로터가 배치되어 있다.The turbine has a plurality of turbine vanes and turbine blades arranged alternately within the turbine casing. Additionally, the rotor is arranged to penetrate the center of the compressor, combustor, turbine, and exhaust chamber.

상기 로터는 양단부가 베어링에 의해 회전 가능하게 지지된다. 그리고, 상기 로터에 복수의 디스크가 고정되어, 각각의 블레이드가 연결되는 동시에, 배기실측의 단부에 발전기 등의 구동축이 연결된다.Both ends of the rotor are rotatably supported by bearings. Then, a plurality of disks are fixed to the rotor, each blade is connected, and a drive shaft such as a generator is connected to an end on the side of the exhaust chamber.

이러한 가스터빈은 4행정 기관의 피스톤과 같은 왕복운동 기구가 없기 때문에 피스톤-실린더와 같은 상호 마찰부분이 없어 윤활유의 소비가 극히 적으며 왕복운동기계의 특징인 진폭이 대폭 감소되고, 고속운동이 가능한 장점이 있다.Since these gas turbines do not have a reciprocating mechanism such as the piston of a four-stroke engine, there is no mutual friction such as a piston-cylinder, so the consumption of lubricating oil is extremely low. The amplitude, which is a characteristic of a reciprocating machine, is greatly reduced, and high-speed movement is possible. There is an advantage.

가스터빈의 작동에 대해서 간력하게 설명하면, 압축기에서 압축된 공기가 연료와 혼합되어 연소됨으로써 고온의 연소 가스가 만들어지고, 이렇게 만들어진 연소 가스는 터빈측으로 분사된다. 분사된 연소 가스가 상기 터빈 베인 및 터빈 블레이드를 통과하면서 회전력을 생성시키고, 이에 상기 로터가 회전하게 된다.To briefly explain the operation of a gas turbine, high-temperature combustion gas is created when air compressed in the compressor is mixed with fuel and burned, and this combustion gas is injected toward the turbine. As the injected combustion gas passes through the turbine vanes and turbine blades, it generates rotational force, causing the rotor to rotate.

버너는 연료와 공기를 혼합하는 구성으로서, 라이너의 표면을 따라 슈라우드 내부로 유입되는 공기는 스윌러에서 분사되는 연료와 혼합되며, 기존의 버너는 공기에 고체 연료 및 액체 연료를 단독 혹은 혼소하였다. 온실가스 감축을 위해 무탄소 연료인 암모니아 사용의 필요성이 대두되고 있으나, 암모니아 연소 시 질산산화물이 다량 발생하는 기술적인 난점이 있으며, 이를 해결하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있는 실정이다.The burner is a component that mixes fuel and air, and the air flowing into the shroud along the surface of the liner is mixed with the fuel injected from the swirler. Existing burners burn solid fuel and liquid fuel alone or together in the air. The need to use ammonia, a carbon-free fuel, is emerging to reduce greenhouse gases, but there is a technical difficulty in that a large amount of nitric oxide is generated when burning ammonia, and research is actively underway to solve this problem.

본 발명의 배경이 되는 기술은 한국등록특허 제10-2138015호(2020.07.21. 등록)에 개시되어 있다.The technology behind the present invention is disclosed in Korean Patent No. 10-2138015 (registered on July 21, 2020).

본 발명은 상기와 같은 실정에 부합하기 위해 창출된 것으로서, 연소기 내의 연소챔버 내에서 암모니아연료를 연소용 공기 또는 연소용 공기에 천연가스연료가 혼합된 유체를 이용하여 다단으로 연소시켜 암모니아연료를 완전 연소시킴과 동시에 질소산화물의 발생을 저감할 수 있는 연소기용 노즐과 이러한 연소기용 노즐이 구비되는 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was created to meet the above-mentioned situation, and the ammonia fuel is burned in multiple stages within the combustion chamber of the combustor using combustion air or a fluid mixed with combustion air and natural gas fuel to completely transform the ammonia fuel. The purpose is to provide a combustor nozzle capable of reducing the generation of nitrogen oxides while burning, a combustor equipped with such a combustor nozzle, and a gas turbine including the same.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 가스터빈의 연소기의 내부에 형성되는 연소챔버로 암모니아연료를 공급하는 제1유체공급부; 상기 제1유체공급부의 외측에 형성되며, 상기 연소챔버로 1차 연소용 공기를 공급하는 제2유체공급부; 및 상기 제2유체공급부의 외측에 형성되며, 상기 연소챔버로 2차 연소용 공기를 공급하는 제3유체공급부를 포함하되, 상기 제3유체공급부는 상기 2차 연소용 공기에 천연가스연료를 혼합하여 상기 연소챔버로 공급하는 연소기용 노즐을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a first fluid supply unit that supplies ammonia fuel to a combustion chamber formed inside the combustor of a gas turbine; a second fluid supply unit formed outside the first fluid supply unit and supplying air for primary combustion to the combustion chamber; and a third fluid supply unit formed outside the second fluid supply unit and supplying secondary combustion air to the combustion chamber, wherein the third fluid supply unit mixes natural gas fuel with the secondary combustion air. Thus, a nozzle for a combustor supplied to the combustion chamber is provided.

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또한, 본 발명은 가스터빈의 연소기의 내부에 형성되는 연소챔버로 암모니아연료를 공급하는 제1유체공급부; 상기 제1유체공급부의 외측에 형성되며, 상기 연소챔버로 1차 연소용 공기를 공급하는 제2유체공급부; 및 상기 제2유체공급부의 외측에 형성되며, 상기 연소챔버로 2차 연소용 공기를 공급하는 제3유체공급부를 포함하되, 상기 제2유체공급부는 상기 1차 연소용 공기에 암모니아연료를 혼합하여 상기 연소챔버로 공급하고, 상기 제3유체공급부는 상기 2차 연소용 공기에 천연가스연료를 혼합하여 상기 연소챔버로 공급하는 연소기용 노즐을 제공한다.In addition, the present invention includes a first fluid supply unit that supplies ammonia fuel to a combustion chamber formed inside the combustor of a gas turbine; a second fluid supply unit formed outside the first fluid supply unit and supplying air for primary combustion to the combustion chamber; and a third fluid supply unit formed outside the second fluid supply unit and supplying air for secondary combustion to the combustion chamber, wherein the second fluid supply unit mixes ammonia fuel with the air for primary combustion. The third fluid supply unit provides a nozzle for a combustor that mixes natural gas fuel with the secondary combustion air and supplies it to the combustion chamber.

또한, 본 발명은 가스터빈의 연소기의 내부에 형성되는 연소챔버로 암모니아연료를 공급하는 제1유체공급부; 상기 제1유체공급부의 외측에 형성되며, 상기 연소챔버로 1차 연소용 공기를 공급하는 제2유체공급부; 및 상기 제2유체공급부의 외측에 형성되며, 상기 연소챔버로 2차 연소용 공기를 공급하는 제3유체공급부를 포함하되, 상기 제1유체공급부는 원통형상을 가지는 제1관부재와, 상기 제1관부재의 내부에서 상기 제1관부재의 길이방향으로 슬라이드 이동하며 상기 연소챔버로 암모니아연료를 공급하는 제1유로를 내부에 제공하는 내측관부재를 포함하며, 상기 내측관부재의 일단에는 상기 제1유로로 이동된 암모니아연료를 상기 연소챔버 내의 1차 연소용 공기 측으로 경사지게 분사하는 분사노즐이 구비되는 연소기용 노즐을 제공한다.In addition, the present invention includes a first fluid supply unit that supplies ammonia fuel to a combustion chamber formed inside the combustor of a gas turbine; a second fluid supply unit formed outside the first fluid supply unit and supplying air for primary combustion to the combustion chamber; and a third fluid supply unit formed outside the second fluid supply unit and supplying secondary combustion air to the combustion chamber, wherein the first fluid supply unit includes a first pipe member having a cylindrical shape, and the first fluid supply unit. It includes an inner pipe member that slides in the longitudinal direction of the first pipe member inside the first pipe member and provides a first flow path inside for supplying ammonia fuel to the combustion chamber, and at one end of the inner pipe member is the A nozzle for a combustor is provided, which is provided with an injection nozzle that injects the ammonia fuel moved to the first flow path obliquely toward the primary combustion air in the combustion chamber.

상기 분사노즐은 원판형상일 수 있으며, 분사노즐 바디와, 상기 분사노즐 바디의 끝단에는 일측으로 경사지게 절곡된 절곡단이 형성될 수 있고, 상기 절곡단에는 상기 연소챔버의 외측방향으로 상기 제1유체공급부를 통해 이동된 암모니아연료를 분사하는 복수개의 분사공이 상기 분사노즐 바디의 원주방향으로 형성될 수 있으며, 상기 절곡단은 상기 복수개의 분사공을 통해 상기 연소챔버로 분사되는 암모니아연료가 상기 제2유체공급부에서 상기 연소챔버로 공급되는 1차 연소용 공기로만 연소될 수 있도록 상기 분사노즐 바디의 끝단에서 상기 분사노즐 바디의 축선과 90도 미만의 각도로 경사지게 절곡될 수 있다.The injection nozzle may have a disk shape, and may have a injection nozzle body, and a bent end inclined to one side may be formed at an end of the injection nozzle body, and the first fluid may be disposed at the bent end in a direction toward the outside of the combustion chamber. A plurality of injection holes for injecting ammonia fuel moved through the supply unit may be formed in the circumferential direction of the injection nozzle body, and the bent end may be formed at the bent end so that the ammonia fuel injected into the combustion chamber through the plurality of injection holes is the second The end of the injection nozzle body may be bent at an angle of less than 90 degrees with the axis of the injection nozzle body so that combustion can occur only with primary combustion air supplied from the fluid supply unit to the combustion chamber.

상기 제1유체공급부는 상기 내측관부재와 연결되며, 상기 내측관부재를 상기 제1관부재의 내부에서 상기 제1관부재의 길이방향으로 전후 이동시키는 내측관 전후이동수단을 더 포함할 수 있다.The first fluid supply unit is connected to the inner pipe member, and may further include an inner pipe forward and backward moving means for moving the inner pipe member back and forth in the longitudinal direction of the first pipe member within the first pipe member. .

상기 제2유체공급부는 상기 제1관부재의 외측에 상기 제1관부재를 감싸도록 구비되어 상기 제1관부재의 외주와의 사이에 1차 연소용 공기가 유동하는 제2유로를 제공하는 제2관부재를 포함할 수 있다.The second fluid supply unit is provided on the outside of the first pipe member to surround the first pipe member and provides a second flow path through which air for primary combustion flows between the outer circumference of the first pipe member. It may include two-pipe members.

상기 제3유체공급부는 상기 제2관부재의 외측에 상기 제2관부재를 감싸도록 구비되어 상기 제2관부재의 외주와의 사이에 2차 연소용 공기가 유동하는 제3유로를 제공하는 제3관부재를 포함할 수 있다.The third fluid supply unit is provided on the outside of the second pipe member to surround the second pipe member and provides a third flow path through which secondary combustion air flows between the outer circumference of the second pipe member. It may include three-pipe members.

상기 제3관부재의 일단은 상기 제1관부재 및 상기 제2관부재의 일단보다 상기 연소챔버의 내부로 더 돌출되게 형성될 수 있다.One end of the third pipe member may be formed to protrude further into the interior of the combustion chamber than the ends of the first pipe member and the second pipe member.

또한, 본 발명은 연료와 연소용 공기를 분사하는 복수의 연소기용 노즐을 갖는 버너, 상기 버너의 일측에 결합되며 상기 연료와 상기 연소용 공기가 내부에서 연소되며 연소된 가스를 터빈으로 전달하는 덕트 조립체를 포함하는 연소기에 있어서, 상기 연소기용 노즐은 연소챔버로 암모니아연료를 공급하는 제1유체공급부; 상기 제1유체공급부의 외측에 형성되며, 상기 연소챔버로 1차 연소용 공기를 공급하는 제2유체공급부; 및 상기 제2유체공급부의 외측에 형성되며, 상기 연소챔버로 2차 연소용 공기를 공급하는 제3유체공급부를 포함하되, 상기 제3유체공급부는 상기 2차 연소용 공기에 천연가스연료를 혼합하여 상기 연소챔버로 공급하는 연소기를 제공한다.In addition, the present invention relates to a burner having a plurality of combustor nozzles that spray fuel and combustion air, a duct that is coupled to one side of the burner, the fuel and combustion air are burned inside, and the combusted gas is delivered to the turbine. In a combustor including an assembly, the combustor nozzle includes: a first fluid supply unit supplying ammonia fuel to a combustion chamber; a second fluid supply unit formed outside the first fluid supply unit and supplying air for primary combustion to the combustion chamber; and a third fluid supply unit formed outside the second fluid supply unit and supplying secondary combustion air to the combustion chamber, wherein the third fluid supply unit mixes natural gas fuel with the secondary combustion air. Thus, a combustor is supplied to the combustion chamber.

또한, 본 발명은 외부에서 유입된 공기를 압축하는 압축기, 상기 압축기에서 압축된 압축공기와 연료를 혼합하여 연소하는 연소기 및 상기 연소기에서 연소가스에 의해 회전하는 복수개의 터빈 블레이드를 포함하는 터빈을 포함하는 가스터빈에 있어서, 상기 연소기는 연료와 연소용 공기를 분사하는 복수의 연소기용 노즐을 갖는 버너, 상기 버너의 일측에 결합되며 상기 연료와 상기 연소용 공기가 내부에서 연소되며 연소된 가스를 터빈으로 전달하는 덕트 조립체를 포함하고, 상기 연소기용 노즐은 연소챔버로 암모니아연료를 공급하는 제1유체공급부; 상기 제1유체공급부의 외측에 형성되며, 상기 연소챔버로 1차 연소용 공기를 공급하는 제2유체공급부; 및 상기 제2유체공급부의 외측에 형성되며, 상기 연소챔버로 2차 연소용 공기를 공급하는 제3유체공급부를 포함하되, 상기 제3유체공급부는 상기 2차 연소용 공기에 천연가스연료를 혼합하여 상기 연소챔버로 공급하는 가스터빈을 제공한다.In addition, the present invention includes 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 in the combustor. In the gas turbine, the combustor is a burner having a plurality of combustor nozzles that spray fuel and combustion air, is coupled to one side of the burner, and the fuel and combustion air are burned inside, and the combusted gas is sent to the turbine. It includes a duct assembly that delivers ammonia fuel to the combustion chamber, and the combustor nozzle includes: a first fluid supply unit that supplies ammonia fuel to the combustion chamber; a second fluid supply unit formed outside the first fluid supply unit and supplying air for primary combustion to the combustion chamber; and a third fluid supply unit formed outside the second fluid supply unit and supplying secondary combustion air to the combustion chamber, wherein the third fluid supply unit mixes natural gas fuel with the secondary combustion air. Thus, a gas turbine that supplies gas to the combustion chamber is provided.

본 발명에 따른 연소기용 노즐, 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈에 의하면, 제1유체공급부를 통해 연소기 내의 연소챔버로 공급되는 암모니아연료를 제1유체공급부의 외측에서 제2유체공급부를 통해 연소챔버 내로 공급되는 유체를 이용하여 1차 연소시킨 후 제2유체공급부의 외측에서 제3유체공급부를 통해 연소챔버 내로 공급되는 유체를 이용하여 2차 연소시킴으로써 연소챔버 내로 공급되는 암모니아연료를 다단 연소시켜 완전 연소를 수행함으로써 질소산화물의 발생을 저감시킬 수 있다.According to the combustor nozzle, combustor, and gas turbine including the same according to the present invention, ammonia fuel supplied to the combustion chamber in the combustor through the first fluid supply part is supplied from the outside of the first fluid supply part into the combustion chamber through the second fluid supply part. After primary combustion using the supplied fluid, secondary combustion is performed using the fluid supplied into the combustion chamber from the outside of the second fluid supply unit through the third fluid supply unit, thereby achieving complete combustion through multi-stage combustion of the ammonia fuel supplied into the combustion chamber. The generation of nitrogen oxides can be reduced by performing .

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가스터빈의 내부가 도시된 도면이다.
도 2는 도 1의 연소기를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 연소기용 노즐을 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 제1유체공급부의 일단에 구비되는 분사노즐을 확대하여 도시한 사시도이다.
도 5는 도 3에 도시된 실시 예에 따른 연소기용 노즐의 요부를 확대하여 도시한 도면이다.
도 6은 다른 실시 예에 따른 연소기용 노즐의 요부를 확대하여 도시한 도면이다.
도 7은 또 다른 실시 예에 따른 연소기용 노즐의 요부를 확대하여 도시한 도면이다.Figure 1 is a diagram showing the interior of a gas turbine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing the combustor of FIG. 1.
Figure 3 is a cross-sectional view showing a nozzle for a combustor according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is an enlarged perspective view of the injection nozzle provided at one end of the first fluid supply unit shown in Figure 3.
FIG. 5 is an enlarged view showing a main portion of a nozzle for a combustor according to the embodiment shown in FIG. 3.
Figure 6 is an enlarged view showing a main part of a nozzle for a combustor according to another embodiment.
Figure 7 is an enlarged view showing a main part of a nozzle for a combustor according to another embodiment.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor should appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle of definability.

본 발명의 실시 예에 따른 가스터빈의 열역학적 사이클은 브레이튼 사이클(Brayton cycle)을 따를 수 있다. 브레이튼 사이클은 등엔트로피 압축(단열 압축), 정압 급열, 등엔트로피 팽창(단열 팽창), 정압 방열로 이루어지는 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 according to an embodiment of the present invention may 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 가스터빈(1)은 도 1에 도시된 바와 같이 압축기(10), 연소기(100), 터빈(20)을 포함할 수 있다. 이하의 설명은 도 1을 참조하겠지만, 본 발명의 설명은 도 1에 예시적으로 도시된 가스터빈(1)과 동등한 구성을 가진 터빈 기관에 대해서도 폭넓게 적용될 수 있다.The gas turbine 1 realizing the above Brayton cycle may include a compressor 10, a combustor 100, and a turbine 20, 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 1 exemplarily shown in FIG. 1.

도 1 및 도 2를 참조하면, 가스터빈(1)의 압축기(10)는 외부로부터 공기를 흡입하여 압축할 수 있다. 상기 압축기(10)는 압축기 블레이드(11)에 의해 압축된 압축공기를 연소기(100)에 공급하고, 또한 가스터빈(1)에서 냉각이 필요한 고온 영역에 냉각용 공기를 공급할 수 있다. 이때, 흡입된 공기는 압축기(10)에서 단열 압축 과정을 거치게 되므로, 압축기(10)를 통과한 공기의 압력과 온도는 올라가게 된다.Referring to Figures 1 and 2, the compressor 10 of the gas turbine 1 can suck air from the outside and compress it. The compressor 10 supplies compressed air compressed by the compressor blade 11 to the combustor 100, and can also supply cooling air to a high temperature area in the gas turbine 1 that requires cooling. At this time, the sucked air undergoes an adiabatic compression process in the compressor 10, so the pressure and temperature of the air passing through the compressor 10 increase.

상기 압축기(10)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 가스터빈(1)은 대량의 공기를 압축해야 하기 때문에 다단 축류 압축기(10)가 적용되는 것이 일반적이다. 이때, 다단 축류 압축기(10)에서는, 압축기(10)의 압축기 블레이드(11)는 로터 디스크의 회전에 따라 회전하여 유입된 공기를 압축하면서 압축된 공기를 후단의 압축기 베인(12)으로 이동시킨다. 공기는 다단으로 형성된 압축기 블레이드(11)를 통과하면서 점점 더 고압으로 압축된다.The compressor 10 is designed as a centrifugal compressor or an axial compressor. While a centrifugal compressor is used in small gas turbines, a large gas turbine 1 as shown in FIG. 1 uses a large amount of compressor. Since air must be compressed, a multi-stage axial flow compressor (10) is generally applied. At this time, in the multi-stage axial compressor 10, the compressor blades 11 of the compressor 10 rotate according to the rotation of the rotor disk to compress the inflow air and move the compressed air to the compressor vane 12 at the rear end. The air is compressed to increasingly higher pressure as it passes through the compressor blades 11 formed in multiple stages.

상기 압축기 베인(12)은 하우징(13)의 내부에 장착되며, 복수의 압축기 베인(12)이 단을 형성하며 장착될 수 있다. 상기 압축기 베인(12)은 전단의 압축기 블레이드(11)로부터 이동된 압축 공기를 후단의 압축기 블레이드(11) 측으로 안내한다. 상기 압축기 베인(12) 중 적어도 일부는 공기의 유입량의 조절 등을 위해 정해진 범위 내에서 회전 가능하도록 장착될 수 있다.The compressor vane 12 is mounted inside the housing 13, and a plurality of compressor vanes 12 may be mounted to form a stage. The compressor vanes 12 guide the compressed air moved from the front compressor blades 11 to the rear compressor blades 11. At least some of the compressor vanes 12 may be mounted to rotate within a predetermined range for controlling the inflow amount of air.

상기 압축기(10)는 터빈(20)에서 출력되는 동력의 일부를 사용하여 구동될 수 있다. 이를 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 압축기(10)의 회전축과 터빈(20)의 회전축은 직결될 수 있다. 대형 가스터빈(1)의 경우, 터빈(20)에서 생산되는 출력의 거의 절반 정도가 압축기(10)를 구동시키는데 소모될 수 있다. 따라서, 압축기(10)의 효율을 향상시키는 것은 가스터빈(1)의 전체 효율을 향상시키는데 직접적인 영향을 미치게 된다.The compressor 10 may be driven using a portion of the power output from the turbine 20. To this end, as shown in FIG. 1, the rotation axis of the compressor 10 and the rotation axis of the turbine 20 may be directly connected. In the case of a large gas turbine 1, approximately half of the output produced by the turbine 20 may be consumed to drive the compressor 10. Therefore, improving the efficiency of the compressor 10 has a direct effect on improving the overall efficiency of the gas turbine 1.

한편, 연소기(100)는 압축기(10)의 출구로부터 공급되는 압축 공기를 연료와 혼합하여 등압 연소시켜 높은 에너지의 연소가스를 만들어 낼 수 있다. 도 2는 가스터빈(1)에 적용되는 연소기(100)의 일례를 보여준다. 상기 연소기(100)는 연소기 케이싱(110), 버너(120), 연소기용 노즐(1000), 덕트 조립체(130)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the combustor 100 can produce high-energy combustion gas by mixing compressed air supplied from the outlet of the compressor 10 with fuel and performing isobaric combustion. Figure 2 shows an example of the combustor 100 applied to the gas turbine 1. The combustor 100 may include a combustor casing 110, a burner 120, a nozzle 1000 for a combustor, and a duct assembly 130.

상기 연소기 케이싱(110)은 복수의 버너(120)를 감싸며, 대략 원형 형상으로 이루어질 수 있다. 상기 버너(120)는 상기 압축기(10)의 하부에 배치되며, 환형을 이루는 상기 연소기 케이싱(110)을 따라 배치될 수 있다. 각 버너(120)에는 수 개의 연소기용 노즐(1000)이 구비되며, 상기 연소기용 노즐(1000)에서 분사되는 연료가 공기와 적절한 비율로 혼합되어 연소에 적합한 상태를 이루게 된다.The combustor casing 110 surrounds a plurality of burners 120 and may have a substantially circular shape. The burner 120 is disposed below the compressor 10 and may be disposed along the combustor casing 110 forming an annular shape. Each burner 120 is equipped with several combustor nozzles 1000, and the fuel injected from the combustor nozzles 1000 is mixed with air in an appropriate ratio to achieve a state suitable for combustion.

상기 가스터빈(1)에는 가스 연료와 액체 연료, 또는 이들이 조합된 복합 연료가 사용될 수 있다. 법적 구제 대상이 되는 일산화탄소와 질소산화물 등의 배출가스 양을 저감하기 위한 연소 환경을 만드는 것이 중요한데, 연소 제어가 상대적으로 어렵기는 하지만 연소 온도를 낮추고 균일한 연소를 만들어 배출가스를 줄일 수 있다는 장점이 있어 근래에는 예혼합 연소가 많이 적용된다.The gas turbine 1 may use gas fuel, liquid fuel, or a combination of these fuels. It is important to create a combustion environment to reduce the amount of emissions such as carbon monoxide and nitrogen oxides, which are subject to legal remedies. Although combustion control is relatively difficult, it has the advantage of lowering the combustion temperature and creating uniform combustion to reduce emissions. Nowadays, premixed combustion is widely used.

예혼합 연소의 경우에는 압축공기가 연소기용 노즐(1000)에서 미리 분사되는 연료와 혼합된 후 연소실(131a) 안으로 들어간다. 예혼합 가스의 최초 점화는 점화기를 이용하여 이루어지며, 이후 연소가 안정되면 연료와 공기를 공급하는 것으로 연소가 유지된다.In the case of premixed combustion, compressed air is mixed with fuel pre-injected from the combustor nozzle 1000 and then enters the combustion chamber 131a. The initial ignition of the premixed gas is accomplished using an igniter, and after combustion is stabilized, combustion is maintained by supplying fuel and air.

도 2를 참조하면, 상기 버너(120)와 터빈(20) 사이를 연결하여 고온의 연소가스가 유동하는 덕트 조립체(130)의 외면을 따라 압축공기가 흘러서 상기 연소기용 노즐(1000) 쪽으로 공급되며, 이 과정에서 고온의 연소가스에 의해 가열된 덕트 조립체(130)가 적절히 냉각된다.Referring to FIG. 2, compressed air flows along the outer surface of the duct assembly 130, which is connected between the burner 120 and the turbine 20 and through which high-temperature combustion gas flows, and is supplied toward the combustor nozzle 1000. , In this process, the duct assembly 130 heated by the high temperature combustion gas is appropriately cooled.

상기 덕트 조립체(130)는 라이너(131)와, 트랜지션피스(132)와, 유동 슬리브(133)를 포함할 수 있다. 상기 덕트 조립체(130)는 라이너(131)와 트랜지션피스(132)의 바깥을 유동 슬리브(133)가 감싸는 이중 구조로 이루어져 있으며, 압축공기는 상기 유동 슬리브(133) 안쪽의 환형 공간 안으로 침투하여 라이너(131)와 트랜지션피스(132)를 냉각시킨다.The duct assembly 130 may include a liner 131, a transition piece 132, and a flow sleeve 133. The duct assembly 130 has a double structure in which a flow sleeve 133 surrounds the outside of the liner 131 and the transition piece 132, and compressed air penetrates into the annular space inside the flow sleeve 133 to form the liner. (131) and transition piece (132) are cooled.

상기 라이너(131)는 연소기(100)의 버너(120)에 연결되는 관 부재로서, 라이너(131) 내부의 공간이 연소실(131a)을 형성하게 된다. 상기 라이너(131)의 길이방향 일측 단부는 상기 버너(120)에 결합되고 상기 라이너(131)의 길이방향 타측 단부는 트랜지션피스(132)에 결합된다.The liner 131 is a pipe member connected to the burner 120 of the combustor 100, and the space inside the liner 131 forms a combustion chamber 131a. One longitudinal end of the liner 131 is coupled to the burner 120, and the other longitudinal end of the liner 131 is coupled to the transition piece 132.

그리고, 상기 트랜지션피스(132)는 터빈(20)의 입구와 연결되어 고온의 연소가스를 터빈(20)으로 유도하는 역할을 한다. 상기 트랜지션피스(132)의 길이방향 일측 단부는 상기 라이너(131)와 결합되고, 상기 트랜지션피스(132)의 길이방향 타측 단부는 터빈(20)과 결합된다. 상기 유동 슬리브(133)는 상기 라이너(131)와 상기 트랜지션피스(132)를 보호하는 한편 고온의 열기가 외부로 직접 방출되는 것을 막아주는 역할을 한다.In addition, the transition piece 132 is connected to the inlet of the turbine 20 and serves to guide high-temperature combustion gas to the turbine 20. One longitudinal end of the transition piece 132 is coupled to the liner 131, and the other longitudinal end of the transition piece 132 is coupled to the turbine 20. The floating sleeve 133 serves to protect the liner 131 and the transition piece 132 while preventing high temperature heat from being directly released to the outside.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 연소기용 노즐(1000)은 제1유체공급부(1100)와, 제2유체공급부(1200)와, 제3유체공급부(1300)를 포함하며, 상기 제1유체공급부(1100)와 상기 제2유체공급부(1200)가 연결되는 노즐 플랜지(1400)를 포함할 수 있다.2 to 4, the nozzle 1000 for a combustor according to an embodiment of the present invention includes a first fluid supply part 1100, a second fluid supply part 1200, and a third fluid supply part 1300. It may include a nozzle flange 1400 to which the first fluid supply unit 1100 and the second fluid supply unit 1200 are connected.

상기 노즐 플랜지(1400)는 판상으로 이루어지며, 상기 노즐 플랜지(1400)에는 상기 제1유체공급부(1100)와, 상기 제1유체공급부(1100)를 감싸는 제2유체공급부(1200)가 연결 설치될 수 있다. 상기 노즐 플랜지(1400)는 헤드 엔드 플레이트(미도시)에 고정 설치될 수 있으며, 헤드 엔드 플레이트(미도시)로부터 각각의 노즐 플랜지(1400)로 암모니아연료 및 천연가스연료가 공급되는 구조 및 상기 노즐 플랜지(1400)로 공급된 암모니아연료 및 천연가스연료가 상기 제1유체공급부(1100) 내지 제3유체공급부(1300)로 공급되는 구조는 예혼합용 연소기용 노즐에서 일반적인 것인 바, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.The nozzle flange 1400 is formed in a plate shape, and the first fluid supply part 1100 and the second fluid supply part 1200 surrounding the first fluid supply part 1100 are connected to the nozzle flange 1400. You can. The nozzle flange 1400 can be fixedly installed on a head end plate (not shown), and has a structure in which ammonia fuel and natural gas fuel are supplied from the head end plate (not shown) to each nozzle flange 1400, and the nozzle The structure in which ammonia fuel and natural gas fuel supplied to the flange 1400 are supplied to the first fluid supply part 1100 to the third fluid supply part 1300 is common in nozzles for premixing combustors, and detailed information about it is provided. The explanation will be omitted.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 제1유체공급부(1100)는 상기 노즐 플랜지(1400)를 관통하며, 상기 연소기(100)의 내부에 형성되는 연소챔버(131a)로 상기 제1유체공급부(1100)의 일측으로 공급된 기체상태의 암모니아연료를 공급하는 역할을 한다.Referring to FIGS. 1 to 3, the first fluid supply unit 1100 penetrates the nozzle flange 1400 and is supplied to the combustion chamber 131a formed inside the combustor 100. It serves to supply gaseous ammonia fuel supplied to one side of 1100).

도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 제1유체공급부(1100)는 제1관부재(1110)와, 내측관부재(1120)를 포함하고, 내측관 전후이동수단(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 제1관부재(1110)는 원통형상을 가지면서 상기 노즐 플랜지(1400)에 연결되며, 상기 제1관부재(1110)의 내부에는 상기 내측관부재(1120)가 구비된다.Referring to FIGS. 2 to 4, the first fluid supply unit 1100 includes a first pipe member 1110 and an inner pipe member 1120, and may include means for moving the inner pipe forward and backward (not shown). there is. The first pipe member 1110 has a cylindrical shape and is connected to the nozzle flange 1400, and the inner pipe member 1120 is provided inside the first pipe member 1110.

상기 내측관부재(1120)는 상기 제1관부재(1110)의 내부에서 상기 제1관부재(1110)의 길이방향으로 슬라이드 이동하며, 상기 내측관부재(1120)의 내부는 상기 연소챔버(131a)로 암모니아연료를 공급하는 공급하는 제1유로(1100a)를 한다. 상기 연소챔버(131a)의 내로 암모니아연료를 공급하는 상기 내측관부재(1120)의 일단에는 분사노즐(1121)이 구비된다.The inner pipe member 1120 slides in the longitudinal direction of the first pipe member 1110 inside the first pipe member 1110, and the inside of the inner pipe member 1120 is the combustion chamber 131a. ) to the first flow path (1100a) that supplies ammonia fuel. An injection nozzle 1121 is provided at one end of the inner pipe member 1120 for supplying ammonia fuel into the combustion chamber 131a.

상기 분사노즐(1121)은 상기 내측관부재(1120)의 내부에 형성되는 제1유로(1100a)로 이동된 암모니아연료를 상기 연소챔버(131a) 내로 상기 제2유체공급부(1200)에서 1차 연소용 공기가 공급되는 방향으로 사선방향으로 경사지게 분사하는 역할을 한다.The injection nozzle 1121 performs primary combustion in the second fluid supply unit 1200 by transferring ammonia fuel to the first flow passage 1100a formed inside the inner pipe member 1120 into the combustion chamber 131a. It serves to spray the air at an angle in a diagonal direction in the direction in which it is supplied.

상기 분사노즐(1121)은 원판형상을 가지며, 분사노즐 바디(1121a)와, 상기 분사노즐 바디(1121a)의 끝단에는 일측으로 경사지게 절곡된 절곡단(1121b)이 형성되고, 상기 절곡단(1121b)에는 상기 내측관부재(1120)의 외측방향인 상기 연소챔버(131a)의 외측방향으로 상기 제1유로(1100a)를 통해 이동된 암모니아연료를 분사하는 복수개의 분사공(1121c)이 형성된다.The spray nozzle 1121 has a disk shape, and includes a spray nozzle body 1121a, and a bent end 1121b that is inclined to one side at an end of the spray nozzle body 1121a, and the bent end 1121b A plurality of injection holes 1121c are formed for injecting ammonia fuel moved through the first flow path 1100a in the outer direction of the combustion chamber 131a, which is the outer direction of the inner pipe member 1120.

상기 절곡단(1121b)에 형성되는 복수개의 분사공(1121c)은 상기 분사노즐 바디(1121a)의 원주방향으로 서로 이격되어 형성되는 것이 바람직하며, 상기 절곡단(1121b)은 상기 분사노즐 바디(1121a)의 끝단에서 90도 미만의 각도를 가지도록 경사지게 절곡되는 것이 바람직하고, 상기 절곡단(1121b)이 90도 미만의 각도를 가지도록 절곡됨으로써 상기 절곡단(1121b)에 형성되는 복수개의 분사공(1121c)으로부터 분출되는 유체가 외측으로 유동되도록 한다.The plurality of injection holes 1121c formed at the bent end 1121b are preferably formed to be spaced apart from each other in the circumferential direction of the injection nozzle body 1121a, and the bent end 1121b is formed at the injection nozzle body 1121a. ) is preferably obliquely bent to have an angle of less than 90 degrees at the end, and the bent end (1121b) is bent to have an angle of less than 90 degrees, thereby forming a plurality of injection holes ( The fluid ejected from 1121c) is allowed to flow outward.

상기 제1관부재(1110)의 내부에 구비되는 상기 내측관부재(1120)의 타단에는 내측관 전후이동수단(미도시)이 연결되며, 상기 내측관 전후이동수단(미도시)는 상기 내측관부재(1120)를 상기 제1관부재(1110)의 내부에서 상기 제1관부재(1110)의 길이방향을 따라 전후로 이동시키는 역할을 한다.The inner pipe forward and backward moving means (not shown) is connected to the other end of the inner pipe member 1120 provided inside the first pipe member 1110, and the inner pipe forward and backward moving means (not shown) is connected to the inner pipe member 1120. It serves to move the member 1120 back and forth within the first pipe member 1110 along the longitudinal direction of the first pipe member 1110.

상기 내측관 전후이동수단(미도시)은 상기 제1유체공급부(1100)를 통해 상기 연소챔버(131a) 내로 공급되는 암모니아연료가 후술되는 제3유체공급부(1300)를 통해 상기 연소챔버(131a) 내로 2차 연소용 공기가 공급되는 지점까지 침투되어 암모니아연료가 2차 연소용 공기와 연소되는 것을 방지하기 위해 상기 내측관부재(1120)를 상기 제1관부재(1110)의 일단에서 타단으로 이동시키는 역할을 한다. The inner tube forward and backward moving means (not shown) moves the ammonia fuel supplied into the combustion chamber 131a through the first fluid supply part 1100 to the combustion chamber 131a through a third fluid supply part 1300, which will be described later. In order to prevent ammonia fuel from penetrating to the point where secondary combustion air is supplied and being combusted with secondary combustion air, the inner pipe member 1120 is moved from one end of the first pipe member 1110 to the other end. It plays a commanding role.

상기 내측관부재(1120)의 일단에 구비되는 상기 분사노즐(1121)에 형성되는 복수개의 분사공(1121c)의 분사각도는 후술되는 제2유체공급부(1200)를 통하여 공급되는 1차 연소용 공기 측으로 상기 분사노즐(1121)을 통해 암모니아연료가 공급되게 형성된다.The injection angle of the plurality of injection holes 1121c formed in the injection nozzle 1121 provided at one end of the inner pipe member 1120 is the primary combustion air supplied through the second fluid supply unit 1200, which will be described later. Ammonia fuel is supplied to the side through the injection nozzle 1121.

상기 제1유체공급부(1100)를 통해 상기 연소챔버(131a) 내로 공급되는 암모니아연료가 2차 연소용 공기와의 연소를 방지하기 위해 상기 내측관 전후이동수단(미도시)를 통해 상기 내측관부재(1120)를 상기 제1관부재(1110)의 일단에서 타단으로 이동시키고, 상기 내측관부재(1120)의 일단에 구비되는 상기 분사노즐(1121)의 절곡단(1121b)은 복수개의 분사공(1121c)을 통해 상기 연소챔버(131a)로 분사되는 암모니아연료가 후술되는 제2유체공급부(1200)에서 상기 연소챔버(131a)로 공급되는 1차 연소용 공기로만 연소될 수 있도록 상기 분사노즐(1121)의 끝단에서 상기 분사노즐 바디(1121a)의 축선과 90도 미만의 각도로 경사지게 절곡되는 것이 바람직하다.Ammonia fuel supplied into the combustion chamber (131a) through the first fluid supply unit 1100 is moved to the inner pipe member through the inner pipe forward and backward moving means (not shown) to prevent combustion with secondary combustion air. (1120) is moved from one end of the first pipe member 1110 to the other end, and the bent end 1121b of the injection nozzle 1121 provided at one end of the inner pipe member 1120 is provided with a plurality of injection holes ( The injection nozzle 1121 allows the ammonia fuel injected into the combustion chamber 131a through 1121c to be burned only with the primary combustion air supplied to the combustion chamber 131a from the second fluid supply unit 1200, which will be described later. ) is preferably bent at an angle of less than 90 degrees with the axis of the injection nozzle body (1121a).

도 3 및 도 5를 참조하면, 상기 제1유체공급부(1100)의 외측, 바람직하게는 상기 제1관부재(1110)의 외측에는 제2유체공급부(1200)가 구비되고, 상기 제2유체공급부(1200)는 상기 연소챔버(131a) 내로 1차 연소용 공기를 공급하는 역할을 한다.Referring to Figures 3 and 5, a second fluid supply part 1200 is provided on the outside of the first fluid supply part 1100, preferably on the outside of the first pipe member 1110, and the second fluid supply part (1200) serves to supply air for primary combustion into the combustion chamber (131a).

상기 제2유체공급부(1200)는 상기 제1유체공급부(1100)의 제1관부재(1110)의 외측에 상기 제1관부재(1110)를 감싸도록 구비되며, 상기 제2유체공급부(1200)는 상기 제1관부재(1110)와 동일한 형상을 가지나 상기 제1관부재(1110)의 직경보다 더 큰 직경을 가지는 제2관부재(1210)를 포함한다. 상기 제2관부재(1210)의 내부에는 상기 제1관부재(1110)의 외주와의 사이에 1차 연소용 공기가 이동되는 제2유로(1200a)를 형성하는 것이 바람직하다. 상기 제2유체공급부(1200)를 통해 상기 연소챔버(131a) 내로 공급되는 1차 연소용 공기는 상기 제1유체공급부(1100)를 통해 상기 연소챔버(131a) 내로 공급되는 암모니아연료와 1차 연소되게 된다. 상기 제2관부재(1210)에는 상기 제2유로(1200a)의 내부로 압축기(10)로부터 공급되는 1차 연소용 공기가 유입되는 유입구(1210a)가 형성되는 것이 바람직하다.The second fluid supply unit 1200 is provided on the outside of the first pipe member 1110 of the first fluid supply unit 1100 to surround the first pipe member 1110, and the second fluid supply unit 1200 Has the same shape as the first pipe member 1110, but includes a second pipe member 1210 having a diameter larger than the diameter of the first pipe member 1110. It is preferable to form a second flow path 1200a through which air for primary combustion moves between the inside of the second pipe member 1210 and the outer circumference of the first pipe member 1110. The air for primary combustion supplied into the combustion chamber (131a) through the second fluid supply unit 1200 performs primary combustion with ammonia fuel supplied into the combustion chamber (131a) through the first fluid supply unit 1100. It will happen. It is preferable that the second pipe member 1210 is formed with an inlet 1210a through which primary combustion air supplied from the compressor 10 flows into the second flow path 1200a.

상기 제2유체공급부(1200)의 외측에는 제3유체공급부(1300)가 구비되며, 상기 제3유체공급부(1300)는 상기 연소챔버(131a) 내로 2차 연소용 공기를 공급하는 역할을 한다. 상기 제2유체공급부(1200) 및 상기 제3유체공급부(1300)로 공급되는 1차 연소용 공기 및 2차 연소용 공기는 압축기(10)로부터 공급되며, 상기 제3유체공급부(1300)는 상기 제2관부재(1210)의 외측에 상기 제2관부재(1210)를 감싸도록 구비되어 상기 제2관부재(1210)의 외주와의 사이에 제3유로(1300a)를 제공하는 제3관부재(1310)를 포함한다. 상기 제3관부재(1310)는 상기 제2관부재(1210)와 동일한 형상을 가지나 상기 제2관부재(1210)의 직경보다 더 큰 직경을 가지는 것이 바람직하다. 상기 제3관부재(1310)에는 상기 제3유로(1300a)의 내부로 압축기(10)로부터 공급되는 2차 연소용 공기가 유입되는 유입구(1310a)가 형성된다.A third fluid supply unit 1300 is provided outside the second fluid supply unit 1200, and the third fluid supply unit 1300 serves to supply air for secondary combustion into the combustion chamber 131a. The primary combustion air and secondary combustion air supplied to the second fluid supply unit 1200 and the third fluid supply unit 1300 are supplied from the compressor 10, and the third fluid supply unit 1300 is supplied from the compressor 10. A third pipe member is provided on the outside of the second pipe member 1210 to surround the second pipe member 1210 and provides a third flow path 1300a between the outer periphery of the second pipe member 1210. Includes (1310). The third pipe member 1310 preferably has the same shape as the second pipe member 1210, but has a diameter larger than the diameter of the second pipe member 1210. The third pipe member 1310 is formed with an inlet 1310a through which secondary combustion air supplied from the compressor 10 flows into the third flow passage 1300a.

상기 제3관부재(1310)의 일단은 상기 제1관부재(1110) 및 상기 제2관부재(1210)의 일단보다 상기 연소챔버(131a)의 내부로 더 돌출되게 형성되는 것이 바람직하며, 상기 제3관부재(1310)의 일단이 상기 제1관부재(1110) 및 상기 제2관부재(1210)의 일단보다 더 돌출됨으로써 암모니아연료와 제1연소용 공기가 먼저 만나며 연소된 후, 2차 연소용 공기 또는 천연가스연료와 예혼합된 공기와 만나며 완전 연소됨으로써 다단연소가 원활하게 이루어질 수 있다.It is preferable that one end of the third pipe member 1310 is formed to protrude further into the interior of the combustion chamber 131a than the ends of the first pipe member 1110 and the second pipe member 1210. One end of the third pipe member 1310 protrudes further than the ends of the first pipe member 1110 and the second pipe member 1210, so that the ammonia fuel and the first combustion air meet and burn first, and then the second pipe member 1110 Multi-stage combustion can be performed smoothly by meeting combustion air or air premixed with natural gas fuel and causing complete combustion.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 연소기용 노즐(2000)은 제1유체공급부(2100)와, 제2유체공급부(2200)와, 제3유체공급부(2300)를 포함한다.Referring to FIG. 6, a combustor nozzle 2000 according to another embodiment of the present invention includes a first fluid supply part 2100, a second fluid supply part 2200, and a third fluid supply part 2300.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 연소기용 노즐(2000)은 상기 제3유체공급부(2300)로 2차 연소용 공기에 천연가스연료를 예혼합시킨 후 상기 연소챔버(231a)로 공급한다.The combustor nozzle 2000 according to another embodiment of the present invention premixes natural gas fuel with secondary combustion air through the third fluid supply unit 2300 and then supplies it to the combustion chamber 231a.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 연소기용 노즐(2000)은, 암모니아연료와 천연가스예혼합 연료를 이용하는 것으로서, 제1유체공급부(2100)로부터 공급된 암모니아연료가 제2유체공급부(2200)로부터 공급된 1차 연소용 공기와 퓨얼리치(Fuel rich)한 암모니아 연소를 하여 암모니아연료가 연소시 발생하는 질소산화물을 저감시키고, 이 후 암모니아 연소가스를 제3유체공급부(2300)로부터 공급되는 천연가스연료와 예혼합된 2차 연소용 공기와 연소시킴으로써 최종적으로 완전연소를 수행할 수 있다. The combustor nozzle 2000 according to another embodiment of the present invention uses ammonia fuel and natural gas premixed fuel, and the ammonia fuel supplied from the first fluid supply unit 2100 is supplied from the second fluid supply unit 2200. The primary combustion air and fuel-rich ammonia are burned to reduce nitrogen oxides generated during combustion of ammonia fuel, and the ammonia combustion gas is then converted to natural gas supplied from the third fluid supply unit (2300). Finally, complete combustion can be achieved by combustion with secondary combustion air premixed with fuel.

도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 연소기용 노즐(3000)은 제1유체공급부(3100)와, 제2유체공급부(3200)와, 제3유체공급부(3300)를 포함한다.Referring to FIG. 7, a combustor nozzle 3000 according to another embodiment of the present invention includes a first fluid supply part 3100, a second fluid supply part 3200, and a third fluid supply part 3300. .

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 연소기용 노즐(3000)은 상기 제2유체공급부(3200)로는 1차 연소용 공기에 암모니아연료를 혼합하여 상기 연소챔버(331a)내로 공급한다.The combustor nozzle 3000 according to another embodiment of the present invention mixes ammonia fuel with primary combustion air through the second fluid supply unit 3200 and supplies it into the combustion chamber 331a.

상기 제1유체공급부(3100)를 통해 연소챔버(331a) 내로 공급되는 암모니아연료를, 제2유체공급부(3200)를 통해 연소챔버(331a) 내로 공급되는 암모니아연료가 혼합된 1차 연소용 공기를 이용하여 퓨얼리치 연소시킨 후 상기 제3유체공급부(3300)를 통해 연소챔버(331a) 내로 공급되는 천연가스연료가 예혼합된 2차 연소용 공기를 이용하여 연소시킴으로써 연소챔버(331a) 내로 공급되는 암모니아연료를 다단 연소시켜 질소산화물의 발생을 저감시킴과 동시에 완전 연소를 수행할 수 있다.Ammonia fuel supplied into the combustion chamber 331a through the first fluid supply unit 3100, and primary combustion air mixed with ammonia fuel supplied into the combustion chamber 331a through the second fluid supply unit 3200 After fuel rich combustion, natural gas fuel supplied into the combustion chamber 331a through the third fluid supply unit 3300 is combusted using premixed secondary combustion air and supplied into the combustion chamber 331a. By combusting the ammonia fuel in multiple stages, the generation of nitrogen oxides can be reduced and complete combustion can be achieved.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely illustrative, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true scope of technical protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached patent claims.

1: 가스터빈 10 : 압축기
20 : 터빈 100 : 연소기
110 : 연소기 케이싱 120 : 버너
130 : 덕트 조립체
1000, 2000, 3000 : 연소기용 노즐
1100, 2100, 3100 : 제1유체공급부
1200, 2200, 3200 : 제2유체공급부
1300, 2300, 3300 : 제3유체공급부
1400, 2400, 3400 : 노즐 플랜지1: Gas turbine 10: Compressor
20: Turbine 100: Combustor
110: combustor casing 120: burner
130: Duct assembly
1000, 2000, 3000: Nozzle for combustor
1100, 2100, 3100: First fluid supply unit
1200, 2200, 3200: Second fluid supply unit
1300, 2300, 3300: Third fluid supply unit
1400, 2400, 3400: Nozzle flange

Claims (19)

가스터빈의 연소기의 내부에 형성되는 연소챔버로 암모니아연료를 공급하는 제1유체공급부;
상기 제1유체공급부의 외측에 형성되며, 상기 연소챔버로 1차 연소용 공기를 공급하는 제2유체공급부; 및
상기 제2유체공급부의 외측에 형성되며, 상기 연소챔버로 2차 연소용 공기를 공급하는 제3유체공급부를 포함하되,
상기 제3유체공급부는,
상기 2차 연소용 공기에 천연가스연료를 혼합하여 상기 연소챔버로 공급하는 연소기용 노즐.
a first fluid supply unit that supplies ammonia fuel to a combustion chamber formed inside the combustor of a gas turbine;
a second fluid supply unit formed outside the first fluid supply unit and supplying air for primary combustion to the combustion chamber; and
It is formed outside the second fluid supply part and includes a third fluid supply part that supplies air for secondary combustion to the combustion chamber,
The third fluid supply unit,
A nozzle for a combustor that mixes natural gas fuel with the secondary combustion air and supplies it to the combustion chamber.
 삭제delete 가스터빈의 연소기의 내부에 형성되는 연소챔버로 암모니아연료를 공급하는 제1유체공급부;
상기 제1유체공급부의 외측에 형성되며, 상기 연소챔버로 1차 연소용 공기를 공급하는 제2유체공급부; 및
상기 제2유체공급부의 외측에 형성되며, 상기 연소챔버로 2차 연소용 공기를 공급하는 제3유체공급부를 포함하되,
상기 제2유체공급부는,
상기 1차 연소용 공기에 암모니아연료를 혼합하여 상기 연소챔버로 공급하고,
상기 제3유체공급부는,
상기 2차 연소용 공기에 천연가스연료를 혼합하여 상기 연소챔버로 공급하는 연소기용 노즐.
a first fluid supply unit that supplies ammonia fuel to a combustion chamber formed inside the combustor of a gas turbine;
a second fluid supply unit formed outside the first fluid supply unit and supplying air for primary combustion to the combustion chamber; and
It is formed outside the second fluid supply part and includes a third fluid supply part that supplies air for secondary combustion to the combustion chamber,
The second fluid supply unit,
Ammonia fuel is mixed with the primary combustion air and supplied to the combustion chamber,
The third fluid supply unit,
A nozzle for a combustor that mixes natural gas fuel with the secondary combustion air and supplies it to the combustion chamber.
 가스터빈의 연소기의 내부에 형성되는 연소챔버로 암모니아연료를 공급하는 제1유체공급부;
상기 제1유체공급부의 외측에 형성되며, 상기 연소챔버로 1차 연소용 공기를 공급하는 제2유체공급부; 및
상기 제2유체공급부의 외측에 형성되며, 상기 연소챔버로 2차 연소용 공기를 공급하는 제3유체공급부를 포함하되,
상기 제1유체공급부는,
원통형상을 가지는 제1관부재와,
상기 제1관부재의 내부에서 상기 제1관부재의 길이방향으로 슬라이드 이동하며 상기 연소챔버로 암모니아연료를 공급하는 제1유로를 내부에 제공하는 내측관부재를 포함하며,
상기 내측관부재의 일단에는 상기 제1유로로 이동된 암모니아연료를 상기 연소챔버 내의 1차 연소용 공기 측으로 경사지게 분사하는 분사노즐이 구비되는 연소기용 노즐.
a first fluid supply unit that supplies ammonia fuel to a combustion chamber formed inside the combustor of a gas turbine;
a second fluid supply unit formed outside the first fluid supply unit and supplying air for primary combustion to the combustion chamber; and
It is formed outside the second fluid supply part and includes a third fluid supply part that supplies air for secondary combustion to the combustion chamber,
The first fluid supply unit,
A first pipe member having a cylindrical shape,
It includes an inner pipe member that slides inside the first pipe member in the longitudinal direction of the first pipe member and provides a first flow path therein for supplying ammonia fuel to the combustion chamber,
A nozzle for a combustor provided at one end of the inner pipe member with an injection nozzle that injects the ammonia fuel moved to the first flow path at an angle toward the primary combustion air in the combustion chamber.
 청구항 4에 있어서,
상기 분사노즐은 원판형상이며,
분사노즐 바디와,
상기 분사노즐 바디의 끝단에는 일측으로 경사지게 절곡된 절곡단이 형성되고,
상기 절곡단에는 상기 연소챔버의 외측방향으로 상기 제1유체공급부를 통해 이동된 암모니아연료를 분사하는 복수개의 분사공이 상기 분사노즐 바디의 원주방향으로 형성되며,
상기 절곡단은,
상기 복수개의 분사공을 통해 상기 연소챔버로 분사되는 암모니아연료가 상기 제2유체공급부에서 상기 연소챔버로 공급되는 1차 연소용 공기로만 연소될 수 있도록 상기 분사노즐 바디의 끝단에서 상기 분사노즐 바디의 축선과 90도 미만의 각도로 경사지게 절곡되는 연소기용 노즐.
In claim 4,
The spray nozzle has a disk shape,
A spray nozzle body,
A bent end inclined to one side is formed at the end of the injection nozzle body,
At the bent end, a plurality of injection holes are formed in the circumferential direction of the injection nozzle body for injecting ammonia fuel moved through the first fluid supply unit toward the outside of the combustion chamber,
The bending end is,
At the end of the injection nozzle body, the ammonia fuel injected into the combustion chamber through the plurality of injection holes can be burned only with the primary combustion air supplied to the combustion chamber from the second fluid supply unit. A nozzle for a combustor that is obliquely bent at an angle of less than 90 degrees to the axis.
 청구항 4에 있어서,
상기 제1유체공급부는,
상기 내측관부재와 연결되며, 상기 내측관부재를 상기 제1관부재의 내부에서 상기 제1관부재의 길이방향으로 전후 이동시키는 내측관 전후이동수단을 더 포함하는 연소기용 노즐.
In claim 4,
The first fluid supply unit,
The nozzle for a combustor is connected to the inner pipe member and further includes an inner pipe back and forth moving means for moving the inner pipe member back and forth within the first pipe member in the longitudinal direction of the first pipe member.
 청구항 4에 있어서,
상기 제2유체공급부는,
상기 제1관부재의 외측에 상기 제1관부재를 감싸도록 구비되어 상기 제1관부재의 외주와의 사이에 1차 연소용 공기가 유동하는 제2유로를 제공하는 제2관부재를 포함하는 연소기용 노즐.
In claim 4,
The second fluid supply unit,
A second pipe member is provided on the outside of the first pipe member to surround the first pipe member and provides a second flow path through which air for primary combustion flows between the outer periphery of the first pipe member. Nozzle for combustor.
 청구항 7에 있어서,
상기 제3유체공급부는,
상기 제2관부재의 외측에 상기 제2관부재를 감싸도록 구비되어 상기 제2관부재의 외주와의 사이에 2차 연소용 공기가 유동하는 제3유로를 제공하는 제3관부재를 포함하는 연소기용 노즐.
In claim 7,
The third fluid supply unit,
A third pipe member is provided on the outside of the second pipe member to surround the second pipe member and provides a third passage through which air for secondary combustion flows between the outer periphery of the second pipe member. Nozzle for combustor.
 청구항 8에 있어서,
상기 제3관부재의 일단은 상기 제1관부재 및 상기 제2관부재의 일단보다 상기 연소챔버의 내부로 더 돌출되게 형성되는 연소기용 노즐.
In claim 8,
A nozzle for a combustor wherein one end of the third pipe member is formed to protrude further into the interior of the combustion chamber than the ends of the first pipe member and the second pipe member.
 연료와 연소용 공기를 분사하는 복수의 연소기용 노즐을 갖는 버너, 상기 버너의 일측에 결합되며 상기 연료와 상기 연소용 공기가 내부에서 연소되며 연소된 가스를 터빈으로 전달하는 덕트 조립체를 포함하는 연소기에 있어서,
상기 연소기용 노즐은,
연소챔버로 암모니아연료를 공급하는 제1유체공급부;
상기 제1유체공급부의 외측에 형성되며, 상기 연소챔버로 1차 연소용 공기를 공급하는 제2유체공급부; 및
상기 제2유체공급부의 외측에 형성되며, 상기 연소챔버로 2차 연소용 공기를 공급하는 제3유체공급부를 포함하되,
상기 제3유체공급부는,
상기 2차 연소용 공기에 천연가스연료를 혼합하여 상기 연소챔버로 공급하는 연소기.
A burner having a plurality of combustor nozzles that spray fuel and combustion air, a combustor coupled to one side of the burner and including a duct assembly in which the fuel and combustion air are burned internally and the combusted gas is delivered to the turbine. In
The nozzle for the combustor is,
A first fluid supply unit that supplies ammonia fuel to the combustion chamber;
a second fluid supply unit formed outside the first fluid supply unit and supplying air for primary combustion to the combustion chamber; and
It is formed outside the second fluid supply part and includes a third fluid supply part that supplies air for secondary combustion to the combustion chamber,
The third fluid supply unit,
A combustor that mixes natural gas fuel with the secondary combustion air and supplies it to the combustion chamber.
 삭제delete 연료와 연소용 공기를 분사하는 복수의 연소기용 노즐을 갖는 버너, 상기 버너의 일측에 결합되며 상기 연료와 상기 연소용 공기가 내부에서 연소되며 연소된 가스를 터빈으로 전달하는 덕트 조립체를 포함하는 연소기에 있어서,
상기 연소기용 노즐은,
연소챔버로 암모니아연료를 공급하는 제1유체공급부;
상기 제1유체공급부의 외측에 형성되며, 상기 연소챔버로 1차 연소용 공기를 공급하는 제2유체공급부; 및
상기 제2유체공급부의 외측에 형성되며, 상기 연소챔버로 2차 연소용 공기를 공급하는 제3유체공급부를 포함하되,
상기 제2유체공급부는,
상기 1차 연소용 공기에 암모니아연료를 혼합하여 상기 연소챔버로 공급하고,
상기 제3유체공급부는,
상기 2차 연소용 공기에 천연가스연료를 혼합하여 상기 연소챔버로 공급하는 연소기.
A burner having a plurality of combustor nozzles that spray fuel and combustion air, a combustor coupled to one side of the burner and including a duct assembly in which the fuel and combustion air are burned internally and the combusted gas is delivered to the turbine. In
The nozzle for the combustor is,
A first fluid supply unit that supplies ammonia fuel to the combustion chamber;
a second fluid supply unit formed outside the first fluid supply unit and supplying air for primary combustion to the combustion chamber; and
It is formed outside the second fluid supply part and includes a third fluid supply part that supplies air for secondary combustion to the combustion chamber,
The second fluid supply unit,
Ammonia fuel is mixed with the primary combustion air and supplied to the combustion chamber,
The third fluid supply unit,
A combustor that mixes natural gas fuel with the secondary combustion air and supplies it to the combustion chamber.
 연료와 연소용 공기를 분사하는 복수의 연소기용 노즐을 갖는 버너, 상기 버너의 일측에 결합되며 상기 연료와 상기 연소용 공기가 내부에서 연소되며 연소된 가스를 터빈으로 전달하는 덕트 조립체를 포함하는 연소기에 있어서,
상기 연소기용 노즐은,
연소챔버로 암모니아연료를 공급하는 제1유체공급부;
상기 제1유체공급부의 외측에 형성되며, 상기 연소챔버로 1차 연소용 공기를 공급하는 제2유체공급부; 및
상기 제2유체공급부의 외측에 형성되며, 상기 연소챔버로 2차 연소용 공기를 공급하는 제3유체공급부를 포함하되,
상기 제1유체공급부는,
원통형상을 가지는 제1관부재와,
상기 제1관부재의 내부에서 상기 제1관부재의 길이방향으로 슬라이드 이동하며 상기 연소챔버로 암모니아연료를 공급하는 제1유로를 내부에 제공하는 내측관부재를 포함하며,
상기 내측관부재의 일단에는 상기 제1유로로 이동된 암모니아연료를 상기 연소챔버 내의 1차 연소용 공기 측으로 경사지게 분사하는 분사노즐이 구비되고,
상기 분사노즐은 원판형상이며,
분사노즐 바디와,
상기 분사노즐 바디의 끝단에는 일측으로 경사지게 절곡된 절곡단이 형성되고,
상기 절곡단에는 상기 연소챔버의 외측방향으로 상기 제1유체공급부를 통해 이동된 암모니아연료를 분사하는 복수개의 분사공이 상기 분사노즐 바디의 원주방향으로 형성되며,
상기 절곡단은,
상기 복수개의 분사공을 통해 상기 연소챔버로 분사되는 암모니아연료가 상기 제2유체공급부에서 상기 연소챔버로 공급되는 1차 연소용 공기로만 연소될 수 있도록 상기 분사노즐 바디의 끝단에서 상기 분사노즐 바디의 축선과 90도 미만의 각도로 경사지게 절곡되는 연소기.
A burner having a plurality of combustor nozzles that spray fuel and combustion air, a combustor coupled to one side of the burner and including a duct assembly in which the fuel and combustion air are burned internally and the combusted gas is delivered to the turbine. In
The nozzle for the combustor is,
A first fluid supply unit that supplies ammonia fuel to the combustion chamber;
a second fluid supply unit formed outside the first fluid supply unit and supplying air for primary combustion to the combustion chamber; and
It is formed outside the second fluid supply part and includes a third fluid supply part that supplies air for secondary combustion to the combustion chamber,
The first fluid supply unit,
A first pipe member having a cylindrical shape,
It includes an inner pipe member that slides inside the first pipe member in the longitudinal direction of the first pipe member and provides a first flow path therein for supplying ammonia fuel to the combustion chamber,
One end of the inner pipe member is provided with an injection nozzle that injects the ammonia fuel moved to the first flow path at an angle toward the primary combustion air in the combustion chamber,
The spray nozzle has a disk shape,
A spray nozzle body,
A bent end inclined to one side is formed at the end of the injection nozzle body,
At the bent end, a plurality of injection holes are formed in the circumferential direction of the injection nozzle body for injecting ammonia fuel moved through the first fluid supply unit toward the outside of the combustion chamber,
The bending end is,
At the end of the injection nozzle body, the ammonia fuel injected into the combustion chamber through the plurality of injection holes can be burned only with the primary combustion air supplied to the combustion chamber from the second fluid supply unit. A combustor that is obliquely bent at an angle less than 90 degrees from the axis.
 청구항 13에 있어서,
상기 제1유체공급부는,
상기 내측관부재와 연결되며, 상기 내측관부재를 상기 제1관부재의 내부에서 상기 제1관부재의 길이방향으로 전후 이동시키는 내측관 전후이동수단을 더 포함하고,
상기 제2유체공급부는,
상기 제1관부재의 외측에 상기 제1관부재를 감싸도록 구비되어 상기 제1관부재의 외주와의 사이에 1차 연소용 공기가 유동하는 제2유로를 제공하는 제2관부재를 포함하며,
상기 제3유체공급부는,
상기 제2관부재의 외측에 상기 제2관부재를 감싸도록 구비되어 상기 제2관부재의 외주와의 사이에 2차 연소용 공기가 유동하는 제3유로를 제공하는 제3관부재를 포함하고,
상기 제3관부재의 일단은 상기 제1관부재 및 상기 제2관부재의 일단보다 상기 연소챔버의 내부로 더 돌출되게 형성되는 연소기.
In claim 13,
The first fluid supply unit,
It is connected to the inner pipe member, and further includes an inner pipe back and forth moving means for moving the inner pipe member back and forth in the longitudinal direction of the first pipe member within the first pipe member,
The second fluid supply unit,
A second pipe member is provided on the outside of the first pipe member to surround the first pipe member and provides a second flow path through which air for primary combustion flows between the outer circumference of the first pipe member and the second pipe member. ,
The third fluid supply unit,
A third pipe member is provided on the outside of the second pipe member to surround the second pipe member and provides a third passage through which air for secondary combustion flows between the outer circumference of the second pipe member and the second pipe member. ,
A combustor wherein one end of the third pipe member is formed to protrude further into the interior of the combustion chamber than the ends of the first pipe member and the second pipe member.
 외부에서 유입된 공기를 압축하는 압축기, 상기 압축기에서 압축된 압축공기와 연료를 혼합하여 연소하는 연소기 및 상기 연소기에서 연소가스에 의해 회전하는 복수개의 터빈 블레이드를 포함하는 터빈을 포함하는 가스터빈에 있어서,
상기 연소기는,
연료와 연소용 공기를 분사하는 복수의 연소기용 노즐을 갖는 버너, 상기 버너의 일측에 결합되며 상기 연료와 상기 연소용 공기가 내부에서 연소되며 연소된 가스를 터빈으로 전달하는 덕트 조립체를 포함하고,
상기 연소기용 노즐은,
연소챔버로 암모니아연료를 공급하는 제1유체공급부;
상기 제1유체공급부의 외측에 형성되며, 상기 연소챔버로 1차 연소용 공기를 공급하는 제2유체공급부; 및
상기 제2유체공급부의 외측에 형성되며, 상기 연소챔버로 2차 연소용 공기를 공급하는 제3유체공급부를 포함하되,
상기 제3유체공급부는,
상기 2차 연소용 공기에 천연가스연료를 혼합하여 상기 연소챔버로 공급하는 가스터빈.
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 that includes a plurality of turbine blades that rotate by combustion gas in the combustor. ,
The combustor,
A burner having a plurality of combustor nozzles for spraying fuel and combustion air, a duct assembly coupled to one side of the burner, the fuel and combustion air being burned inside, and delivering the combusted gas to the turbine,
The nozzle for the combustor is,
A first fluid supply unit that supplies ammonia fuel to the combustion chamber;
a second fluid supply unit formed outside the first fluid supply unit and supplying air for primary combustion to the combustion chamber; and
It is formed outside the second fluid supply part and includes a third fluid supply part that supplies air for secondary combustion to the combustion chamber,
The third fluid supply unit,
A gas turbine that mixes natural gas fuel with the secondary combustion air and supplies it to the combustion chamber.
 삭제delete 외부에서 유입된 공기를 압축하는 압축기, 상기 압축기에서 압축된 압축공기와 연료를 혼합하여 연소하는 연소기 및 상기 연소기에서 연소가스에 의해 회전하는 복수개의 터빈 블레이드를 포함하는 터빈을 포함하는 가스터빈에 있어서,
상기 연소기는,
연료와 연소용 공기를 분사하는 복수의 연소기용 노즐을 갖는 버너, 상기 버너의 일측에 결합되며 상기 연료와 상기 연소용 공기가 내부에서 연소되며 연소된 가스를 터빈으로 전달하는 덕트 조립체를 포함하고,
상기 연소기용 노즐은,
연소챔버로 암모니아연료를 공급하는 제1유체공급부;
상기 제1유체공급부의 외측에 형성되며, 상기 연소챔버로 1차 연소용 공기를 공급하는 제2유체공급부; 및
상기 제2유체공급부의 외측에 형성되며, 상기 연소챔버로 2차 연소용 공기를 공급하는 제3유체공급부를 포함하되,
상기 제2유체공급부는,
상기 1차 연소용 공기에 암모니아연료를 혼합하여 상기 연소챔버로 공급하고,
상기 제3유체공급부는,
상기 2차 연소용 공기에 천연가스연료를 혼합하여 상기 연소챔버로 공급하는 가스터빈.
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 that includes a plurality of turbine blades that rotate by combustion gas in the combustor. ,
The combustor,
A burner having a plurality of combustor nozzles for spraying fuel and combustion air, a duct assembly coupled to one side of the burner, the fuel and combustion air being burned inside, and delivering the combusted gas to the turbine,
The nozzle for the combustor is,
A first fluid supply unit that supplies ammonia fuel to the combustion chamber;
a second fluid supply unit formed outside the first fluid supply unit and supplying air for primary combustion to the combustion chamber; and
It is formed outside the second fluid supply part and includes a third fluid supply part that supplies air for secondary combustion to the combustion chamber,
The second fluid supply unit,
Ammonia fuel is mixed with the primary combustion air and supplied to the combustion chamber,
The third fluid supply unit,
A gas turbine that mixes natural gas fuel with the secondary combustion air and supplies it to the combustion chamber.
 외부에서 유입된 공기를 압축하는 압축기, 상기 압축기에서 압축된 압축공기와 연료를 혼합하여 연소하는 연소기 및 상기 연소기에서 연소가스에 의해 회전하는 복수개의 터빈 블레이드를 포함하는 터빈을 포함하는 가스터빈에 있어서,
상기 연소기는,
연료와 연소용 공기를 분사하는 복수의 연소기용 노즐을 갖는 버너, 상기 버너의 일측에 결합되며 상기 연료와 상기 연소용 공기가 내부에서 연소되며 연소된 가스를 터빈으로 전달하는 덕트 조립체를 포함하고,
상기 연소기용 노즐은,
연소챔버로 암모니아연료를 공급하는 제1유체공급부;
상기 제1유체공급부의 외측에 형성되며, 상기 연소챔버로 1차 연소용 공기를 공급하는 제2유체공급부; 및
상기 제2유체공급부의 외측에 형성되며, 상기 연소챔버로 2차 연소용 공기를 공급하는 제3유체공급부를 포함하되,
상기 제1유체공급부는,
원통형상을 가지는 제1관부재와,
상기 제1관부재의 내부에서 상기 제1관부재의 길이방향으로 슬라이드 이동하며 상기 연소챔버로 암모니아연료를 공급하는 제1유로를 내부에 제공하는 내측관부재를 포함하며,
상기 내측관부재의 일단에는 상기 제1유로로 이동된 암모니아연료를 상기 연소챔버 내의 1차 연소용 공기 측으로 경사지게 분사하는 분사노즐이 구비되고,
상기 분사노즐은 원판형상이며,
분사노즐 바디와,
상기 분사노즐 바디의 끝단에는 일측으로 경사지게 절곡된 절곡단이 형성되고,
상기 절곡단에는 상기 연소챔버의 외측방향으로 상기 제1유체공급부를 통해 이동된 암모니아연료를 분사하는 복수개의 분사공이 상기 분사노즐 바디의 원주방향으로 형성되며,
상기 절곡단은,
상기 복수개의 분사공을 통해 상기 연소챔버로 분사되는 암모니아연료가 상기 제2유체공급부에서 상기 연소챔버로 공급되는 1차 연소용 공기로만 연소될 수 있도록 상기 분사노즐 바디의 끝단에서 상기 분사노즐 바디의 축선과 90도 미만의 각도로 경사지게 절곡되는 가스터빈.
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 that includes a plurality of turbine blades that rotate by combustion gas in the combustor. ,
The combustor,
A burner having a plurality of combustor nozzles for spraying fuel and combustion air, a duct assembly coupled to one side of the burner, the fuel and combustion air being burned inside, and delivering the combusted gas to the turbine,
The nozzle for the combustor is,
A first fluid supply unit that supplies ammonia fuel to the combustion chamber;
a second fluid supply unit formed outside the first fluid supply unit and supplying air for primary combustion to the combustion chamber; and
It is formed outside the second fluid supply part and includes a third fluid supply part that supplies air for secondary combustion to the combustion chamber,
The first fluid supply unit,
A first pipe member having a cylindrical shape,
It includes an inner pipe member that slides inside the first pipe member in the longitudinal direction of the first pipe member and provides a first flow path therein for supplying ammonia fuel to the combustion chamber,
One end of the inner pipe member is provided with an injection nozzle that injects the ammonia fuel moved to the first flow path at an angle toward the primary combustion air in the combustion chamber,
The spray nozzle has a disk shape,
A spray nozzle body,
A bent end inclined to one side is formed at the end of the injection nozzle body,
At the bent end, a plurality of injection holes are formed in the circumferential direction of the injection nozzle body to inject ammonia fuel moved through the first fluid supply unit toward the outside of the combustion chamber,
The bending end is,
At the end of the injection nozzle body, the ammonia fuel injected into the combustion chamber through the plurality of injection holes can be burned only with the primary combustion air supplied to the combustion chamber from the second fluid supply unit. A gas turbine that is inclined and bent at an angle of less than 90 degrees to the axis.
 청구항 18에 있어서,
상기 제1유체공급부는,
상기 내측관부재와 연결되며, 상기 내측관부재를 상기 제1관부재의 내부에서 상기 제1관부재의 길이방향으로 전후 이동시키는 내측관 전후이동수단을 더 포함하고,
상기 제2유체공급부는,
상기 제1관부재의 외측에 상기 제1관부재를 감싸도록 구비되어 상기 제1관부재의 외주와의 사이에 1차 연소용 공기가 유동하는 제2유로를 제공하는 제2관부재를 포함하며,
상기 제3유체공급부는,
상기 제2관부재의 외측에 상기 제2관부재를 감싸도록 구비되어 상기 제2관부재의 외주와의 사이에 2차 연소용 공기가 유동하는 제3유로를 제공하는 제3관부재를 포함하고,
상기 제3관부재의 일단은 상기 제1관부재 및 상기 제2관부재의 일단보다 상기 연소챔버의 내부로 더 돌출되게 형성되는 가스터빈.In claim 18,
The first fluid supply unit,
It is connected to the inner pipe member, and further includes an inner pipe back and forth moving means for moving the inner pipe member back and forth in the longitudinal direction of the first pipe member within the first pipe member,
The second fluid supply unit,
A second pipe member is provided on the outside of the first pipe member to surround the first pipe member and provides a second flow path through which air for primary combustion flows between the outer circumference of the first pipe member and the second pipe member. ,
The third fluid supply unit,
A third pipe member is provided on the outside of the second pipe member to surround the second pipe member and provides a third passage through which air for secondary combustion flows between the outer circumference of the second pipe member and the second pipe member. ,
A gas turbine wherein one end of the third pipe member is formed to protrude further into the interior of the combustion chamber than the ends of the first pipe member and the second pipe member.
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