KR19990054617A - 개스터빈의 연소기버너 - Google Patents

Abstract

개스터빈의 연소기버너가 개시된다. 개시된 연소기버너는, 개스터빈의 연료 및 공급공기의 경로상에 설치되며 상기 노즐헤드와 결합되며, 그 선단부가 상기 노즐헤드의 공기분사구에 접속하는 다수의 도관이 일 측면에 형성되고, 연료가 공급되는 연료관이 타측면의 중앙부에 형성된 캡플레이트와, 상기 캡플레이트에 결합되며 그 후단부에 상기 연료관이 접속되는 연료주입공이 형성되고 그 타측면에는 그 내부로 공기를 공급하는 원형의 공기관이 연결되는 펀넬을 포함하는 것을 특징으로 하며 질소화합물 등의 공해물질을 제거하고 연소효율을 높이는 이점이 있다.

Description

개스터빈의 연소기버너

본 발명은 개스터빈의 연소기버너에 관한 것으로서, 더 상세하게는 버너에 연료/공기혼합기를 생성하는 연소기버너의 구조에 관한 것이다.

일반적으로 질소화합물 등의 공해물질을 제거하기 위하여는 완전연소가 필수적이다. 또한 상기의 완전연소는 연료와 산소의 이상적인 혼합에 의하여 가능하므로, 액상의 연료를 미세한 입자로 만들어 주어서 혼합이 원활하도록 하기 위한 다양한 형태의 연소기버너가 개발되고 있다.

도 1a 에는 종래의 연소기버너중의 하나인 단단(Single Stage)식 연소기버너가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 상기 단단식 연소기버너는 연료분사구(12)와 공기분사구(11)가 결합된 다수의 인젝터(Injector,10)와, 상기 인젝터(10)가 설치되는 노즐헤드(15)와, 상기 노즐헤드(15)가 설치되는 버너하우징(14)과, 상기 연료분사구(12)와 공기분사구(11)가 각각 연결되는 배관 또는 호스(11a)(12a)를 갖춘다.

도 1b 내지 도 1c 에는 종래의 연소기버너 중의 하나인 다단(Multiple Stage)식 연소기버너가 도시되어 있다.

상기 도면들을 참조하면, 상기 다단식 연소기버너는 연료분사구(12)와 공기분사구(11)가 결합된 다수의 인젝터(Injector,10)와, 상기 인젝터(10)가 설치되며 동일한 중심을 갖는 직경이 각각 다른 노즐헤드들(17a)(17b)(17c)과, 상기 노즐헤드(17)가 설치되는 버너하우징(14)과, 상기 연료분사구(12)와 공기분사구(11)가 각각 연결되는 배관 또는 호스(11a)(12a)를 포함한다.

상기 인젝터(10)가 연소기버너에 설치되는 개수는 다단식인 경우도 정도의 차이는 있으나 6 ~ 7 개 내외로 한계가 있는 문제점이 있다.

상술한 종래의 연소기버너는 다수의 인젝터(10)를 설치하며 또한 스월러(Swirler,18)로서 와류를 형성하여 연료 대 공기의 혼합상태의 균일도를 높임에도 불구하고 질소화합물 등의 공해 물질이 완전제거되지 못한다. 또한 연료공급용 펌프도 대용량이 필요한 문제점이 있다.

상기와 같은 구조를 가진 종래의 개스터빈의 연소기버너는 다음과 같이 작용한다.

먼저 연료탱크에서 연료가 연료도관(12a)을 통하여 연소기버너로 유입된다. 동시에 공기흡입구(미도시)에서 흡입된 공기가 다른 공기도관(11a)을 타고 유입된다. 상기 유입된 공기와 연료는 노즐헤드(15)를 통하여 연료/공기혼합기로 생성되는데 상기 연료/공기혼합기를 생성하는 개개의 인젝터(10)는 중앙의 연료분사구(12)를 통하여 연료가 분사되면서 그 주위로 공기분사구(11)에서 분출되며 스월러(18)에 의해 와류화된 공기에 의해 확산되어 연소장치로 유입되어 연소된다. 그러나 상기 인젝터(10)의 수가 적어 연소기내 전 영역에 걸쳐 매우 균일한 연료/공기혼합기를 만들 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 질소화합물 등의 공해물질을 제거하여 공해를 줄이고 연소효율을 높이는 개스터빈의 연소기버너를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1a 는 종래의 단단식 개스터빈의 연소기버너의 일부절개 상태에서 본 개략적인 사시도.

도 1b 는 종래의 다단식 개스터빈의 연소기버너의 개략적 부분발췌 사시도.

도 1c 는 종래의 다단식 개스터빈의 연소기버너의 개략적인 단면도.

도 2a 는 본 발명에 의한 개스터빈의 연소기버너의 일부절제 분해사시도.

도 2b 는 본 발명에 의한 개스터빈의 연소기버너의 단면도.

도 3 은 본 발명의 다른 실시예에 의한 개스터빈의 연소기버너의 개략적인 단면도.

도 4 는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 개스터빈의 연소기버너 노즐헤드의 개략적인 정면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10...인젝터(Injector) 11,21,41...공기분사구

12,22...연료분사구 14,24,34...버너하우징

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 개스터빈의 연소기버너는, 개스터빈의 연료 및 공급공기의 경로상에 설치되며 다수의 연료분사구와 공기분사구가 형성된 노즐헤드, 상기 노즐헤드와 결합되며, 그 선단부가 상기 노즐헤드의 공기분사구에 접속하는 다수의 도관이 일 측면에 형성되고, 연료가 공급되는 연료관이 타측면의 중앙부에 형성된 캡플레이트와, 상기 캡플레이트에 결합되며 그 후단부에 상기 연료관이 접속되는 연료주입공이 형성되고 그 타측면에는 그 내부로 공기를 공급하는 원형의 공기관이 연결되는 펀넬을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 연료분사구 또는 공기분사구의 내부에는 원주를 따라 분사물이 회전되도록, 소정형상의 베인을 구비하는 스월러를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 개스터빈의 연소기버너의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2a 내지 2b를 참조하여 보면, 본 발명에 따른 개스터빈의 연소기버너는 개스터빈의 연료 및 공급공기가 합쳐지는 위치에 설치되며 다수의 연료분사구(22)와 공기분사구(21)가 형성된 노즐헤드(28), 상기 노즐헤드(28)와 결합되는 캡플레이트(25), 상기 캡플레이트(25)에 결합되며 공기를 공급하는 공기관(26b)이 연통된 펀넬(26)을 포함한다.

또한 상기 캡플레이트(25)는 중앙에 형성되는 파이프 형태의 연료관(25a)과, 상기 공기분사구(21)와 결합되며 그 내부에 관통공이 형성된 다수의 짧은 도관(21)을 포함한다.

또한 상기 펀넬(26)에는 상기 연료관(25a)을 삽입하여 기밀 결합하는 연료주입공(26a)이 형성되고, 공기를 공급하는 파이프 형태의 공기관(26b)이 구비된다.

또한 상기 연료분사구(22)와 공기분사구(21)의 위치는 설계조건에 따라 그 위치가 변경될 수 있다.

또한 도 3을 참조하여 보면 본 발명의 다른 실시예에 따른 개스터빈의 연소기 버너는 상기 공기분사구(21)에 공기를 공급하는 펀넬(36)과, 상기 펀넬(36)에 연통되는 공기관(36a)이 연료관(35a)의 주위에 소정간격 이격되어 원주형태로 형성된다. 이는 공기의 분사전 유동을 강화하고 확산시간을 줄이기 위하여 변형된 형태이다.

또한 도 4를 참조하여 보면 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 개스터빈의 연소기 버너(45)는 연료분사구(22)가, 스월러(48)가 설치된 상기 공기분사구(41) 내부에 위치하지 않고 바깥에 일정거리 이격되어 설치되므로 써 보다 강력한 와류를 유발한다.

상기와 같은 구조를 가진 본 발명에 따른 개스터빈의 연소기버너는 다음과 같이 작동되는데, 그 작동은 본 발명의 실시예와 다른 실시예가 거의 동일 함으로 첫번째 실시예를 기준으로 설명한다.

먼저 연료탱크(미도시)에서 연료가 연료도관(25a)을 통하여 캡플레이트(25)로 유입된다. 동시에 공기흡입구(미도시)에서 흡입된 공기가 공기관(26b)을 거쳐 유입된다. 상기 유입된 공기와 연료는 거의 동시에 노즐헤드(28)를 통하여 확산되면서 분사되어 연료/공기혼합기로 생성된다. 이 때 공기분사구(21)의 스월러(도 4의 참조부호 48 참조)의 베인에 의해 원주를 따라 회전되는 공기에 의해 상기 연료분사구(22)에서 분출되는 연료가 회전되어 와류가 발생된다. 상기 연료분사구(22)와 공기분사구(21)의 크기는 원하는 연료/공기혼합기의 농도에 의하여 적의 조정된다.

본 발명에 의한 개스터빈의 연소기버너는 연료분사구(22) 또는 공기분사구(21)를 많이 설치할 수 있어 양호한 연료/공기혼합기를 만들 수 있는 장점이 있다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 개스터빈의 연소기버너는 연소기 전 영역에 걸쳐 연료와 공기의 비를 매우 균일하게 유지하는 것이 가능하고, 이에 따라 질소화합물을 제거하여 공해를 줄이고 연소효율을 높이는 이점이 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 들어 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 형태로 변형 가능함은 물론이다.

Claims (2)

1. 다수의 연료분사구와 공기분사구가 형성된 노즐헤드;

   상기 노즐헤드와 결합되며, 그 선단부가 상기 노즐헤드의 공기분사구에 접속하는 다수의 도관이 일 측면에 형성되고, 연료가 공급되는 연료관이 타측면의 중앙부에 형성된 캡플레이트와;

   상기 캡플레이트에 결합되며 그 후단부에 상기 연료관이 접속되는 연료주입공이 형성되고 그 타측면에는 그 내부로 공기를 공급하는 원형의 공기관이 연결되는 펀넬; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 개스터빈의 연소기버너.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 연료분사구 또는 공기분사구의 내부에는 원주를 따라 분사물이 회전되도록, 소정형상의 베인을 구비하는 스월러가 구비되어 있는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개스터빈의 연소기버너.