KR20030030013A - 파일럿식 농후-촉매 희박-연소 하이브리드 연소기 - Google Patents

파일럿식 농후-촉매 희박-연소 하이브리드 연소기 Download PDF

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Abstract

촉매 연소기 조립체(3)는 공기원(8), 연료 전달 수단(12), 촉매 반응기 조립체(20), 혼합 챔버(44), 및 연료/공기 혼합물(16)을 점화하기 위한 수단을 포함한다. 촉매 반응기 조립체(20)는 공기원(8) 및 연료 전달 수단(12)과 유체 연통 상태에 있고 촉매 재료가 코팅되어 있는 연료/공기 플리넘(38)을 가지고 있다. 연료/공기 플리넘(38)은 상류 끝부(46)를 가지고 있는 냉각 공기 도관(30)이 통과한다. 냉각 도관(3)의 상류 끝부(46)는 공기원(8)과는 유체 연통 상태에 있지만 연료 전달 수단(12)과는 유체 연통 상태에 있지 않다.

Description

파일럿식 농후-촉매 희박-연소 하이브리드 연소기{PILOTED RICH-CATALYTIC LEAN-BURN HYBRID COMBUSTOR}
일반적으로, 연소 터빈은, 3개의 주 조립체: 압축기 조립체, 연소기 조립체, 및 터빈 조립체를 가지고 있다. 작동시, 압축기는 대기를 압축한다. 압축 공기는 연소기 조립체 내로 유동하고 여기에서 압축 공기는 연료와 혼합된다. 연료 및 압축 공기 혼합물은 점화되어 가열된 작동 가스를 생성한다. 가열된 작동 가스는 터빈 조립체를 통하여 팽창된다. 터빈 조립체는 복수의 고정 베인 및 회전 블레이드를 포함한다. 회전 블레이드는 중심 샤프트에 연결된다. 터빈 섹션을 통한 작동 가스의 팽창은 블레이드 및 샤프트를 회전시킨다. 샤프트는 발전기에 연결될 수도 있다.
전형적으로, 연소기 조립체는 2,500 내지 2,900 ℉(1371 내지 1593 ℃) 사이의 온도에서 작동 가스를 생성한다. 고온, 특히 약 1,500 ℃ 이상에서, 작동 가스 내의 산소 및 질소는 결합하여 오염물질 NO 및 NO₂를 형성하는데, 이것은 집합적으로 주지의 오염물질 NOx로 알려져 있다. NOx의 형성비는 플레임 온도에 따라 기하급수적으로 증가한다. 그래서, 소정의 엔진 작동 가스의 온도에 대하여, 플레임이 균일한 온도일 때, 즉, 연소기 조립체 내에 핫 스폿이 없을 때, 연소기 조립체에 의해 최소 NOx가 형성된다. 이것은 연소기 조립체 내부의 플레임 온도가 균일하고 NOx 생성이 감소되도록 연료 전부를 연소(저 NOx 희박-조기점화 연소라 함)에 이용가능한 공기 전부와 조기혼합함으로써 달성된다.
비-완전-혼합 플레임의 고온 영역이 플레임의 안정성을 더해주기 때문에, 일반적으로 희박 조기-혼합 플레임은 비-완전-혼합 플레임보다 불안정하다. 희박 조기혼합 플레임을 안정화시키는 하나의 방법은 연소 존 전에 촉매에서 연료/공기 혼합물의 일부를 반응시키는 것이다. 촉매를 활용하기 위해서, 연료/공기 혼합물은 혼합물의 일부분의 조기-반응을 야기하는 촉매 재료 또는 촉매 베드 위를 통과하여, 연소기 조립체 내부 하류 위치에서 연소를 안정화시키는데 도움을 주는 라디칼을 형성한다.
종래 촉매 연소기는 촉매 전에 연료 및 공기를 완전히 혼합한다. 이것은 촉매에 연료 희박 혼합물을 제공한다. 그러나, 연료 희박 혼합물에 대하여, 전형적인 촉매 재료는 압축기 배출 온도에서 활성화되지 않는다. 이와 같이, 촉매 전에 공기를 가열하는데 프리버너가 필요하고, 이것은 비용을 높이고 설계를 복잡하게 할 뿐만 아니라 NOx 배출물을 생성하는데, 예를 들어, 미국특허 제5,826,429호를 참조하라. 그러므로, NOx가 감소하도록 혼합물을 연소하는 연소기 조립체를 가지고 있지만, 연료 농후 혼합물을 촉매 베드를 통과시켜 프리버너가 필요하지 않게하는 것이 바람직하다.
촉매 사용의 하나의 단점은 촉매가 고온에 노출될 때 질이 저하되기 쉽다는 것이다. 고온은 촉매 및 연료 사이의 반응, 촉매 베드 내부에서의 조기-점화, 및/또는 촉매 베드 내로 뻗어 있는 하류 연소 존으로부터의 플래시백에 의해 형성될 수 있다. 촉매 베드 내부에서 온도를 낮추기 위해, 종래 촉매 베드는 촉매 베드를 통과하는 냉각 도관을 포함하였다. 냉각 도관은 촉매 재료가 없어서 연료/공기 혼합물의 일부분을 반응 없이 냉각 도관을 통과시켰다. 연료/공기 혼합물의 다른 부분은 촉매 베드 위를 통과하여 반응하였다. 그리고 나서, 연료/공기 혼합물의 두 부분은 결합되었다. 비반응 연료/공기 혼합물은 연료와 촉매와의 반응 및/또는 촉매 베드 내부에서의 임의의 점화 또는 플래시백에 의해 생성된 열을 흡수하였다. 예를 들어, 미국특허 제4,870,824호 및 미국특허 제4,512,250호를 참조하라.
이와 같은 냉각 시스템의 단점은 냉각 도관이 연료/공기 혼합물로 이루어지는 가스를 이용한다는 점이다. 이 연료/공기 혼합물은 냉각 도관 내부에서 조기 점화된다. 이와 같은 조기 점화는 연료/공기 혼합물의 열흡수 성능을 파괴하여 촉매 베드가 과열되게 한다.
그러므로, 냉각 유체로 될 연료/공기 혼합물에 의존하지 않는 냉각 수단을 포함하는, 연소 터빈을 위한 촉매 반응기 조립체에 대한 필요성이 있다.
또한, 냉각 통로 내부에서 점화의 가능성을 제거하는, 연소 터빈을 위한 촉매 반응기 조립체에 대한 필요성이 있다.
또한, 프리버너를 더 이상 필요로 하지 않을 정도까지 촉매의 성능을 향상시키는 촉매 반응기 조립체에 대한 필요성이 있다.
또한, 기존의 연소기 설계로 개장될 수 있는 촉매 반응기 조립체에 대한 필요성이 있다.
본 발명은 연소 터빈을 위한 촉매 연소기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 연료/공기 혼합물 플리넘을 통과하는 복수의 냉각 공기 도관을 가지고 있는 파일럿식 농후-촉매 희박-연소 하이브리드 연소기에 관한 것이다.
도 1은 연소 터빈의 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 연소기 조립체의 상세 부분 단면도.
도 3은 중심 축을 중심으로 배치된 모듈 촉매 코어를 도시하는 사시도.
이로한 필요성 등은 냉각 도관이 통과하는 연료/공기 플리넘을 가지고 있는 촉매 반응기 조립체를 제공하는 개시된 본 발명에 의해 만족된다. 냉각 도관은 공기원과 유체 연통 상태에 있다. 냉각 도관의 외부 표면 및 연료/공기 플리넘의 내부 표면은 촉매 재료로 코팅되어 있다. 연료/공기 플리넘 및 냉각 공기 도관 각각은 혼합 챔버와 유체 연통 상태에 있는 하류 끝부를 가지고 있다. 그래서, 연료 농후 연료/공기 혼합물은 연료/공기 플리넘을 통과할 수 있다. 공기는 냉각 도관을 통과한다. 연료/공기 혼합물 및 냉각 공기가 혼합될 때, 연료 희박 조기-점화 가스가 생성된다. 연료 희박 조기-점화 가스는 점화되어 NOx의 양이 감소된 작동 가스를 생성한다.
연료/공기 플리넘은 연료/공기 혼합물 플리넘의 하류 끝부에 대향하여 위치하는 내부 슈라우드 및 엔드 플레이트에 의해 형성된다. 제 1 플리넘은 연료/공기 플리넘을 포위한다. 제 1 플리넘은 연료원 및 공기원과 유체 연통 상태에 있다. 공기원은 냉각 도관에 공기를 제공하는 동일한 공기원일 수 있다. 혼합 챔버의 하류 끝부에는 플레임 챔버 및 점화기 조립체가 있다.
촉매 반응기 조립체는 압축기 조립체, 연소기 조립체 및 터빈 조립체를 포함하는 연소 터빈의 연소기 조립체 내에 포함될 수 있다. 전형적으로, 연소 터빈은복수의 연소기 조립체를 포위하는 외부 셸을 포함한다. 외부 셸은 압축기 조립체와 유체 연통 상태에 있는 압축 공기 플리넘을 형성한다. 연소기 조립체의 하류 끝부는 전환 섹션이고, 이것은 압축 공기 플리넘 내부에 또한 포위되고, 터빈 조립체에 연결된다.
몇가지 이유에서, 촉매 섹션 내에 연료 농후 혼합물을 가지는 것이 유리하다. 예를 들면, 보다 맣은 연료가 촉매 재료와 접촉하기 때문에 촉매는 보다 활성화된다. 이것은 촉매 압축기의 유출구에 있어서의 공기의 온도 이하의 온도에서 촉매가 활성화되도록 한다. 그러므로 연료/공기 혼합물을 예열하기 위해 촉매의 상류에 프리버너가 필요하지 않다. 추가적으로, 촉매 존에서 산소 희박 환경을 가지는 것은 반응하는 연료량을 제어한다. 반응하는 연료가 적을 때, 생성되는 열도 적고 그러므로 촉매 베드에 있어서의 온도를 제한한다.
작동시 압축기 조립체는 압축 공기 플리넘에 전달된 대기를 압축한다. 압축 공기 플리넘 내의 압축 공기는 적어도 2개의 부분으로 나누어지고: 제 1 부분은 제 1 플리넘으로 유입되고 제 2 부분은 냉각 도관을 통하여 유동한다. 제 3 부분은 파일럿 조립체로 향할 수 있다. 제 1 플리넘 내에서, 연료는 연료원으로부터 도입되고 제 1 압축 공기 유동과 혼합되어 연료 농후 연료/공기 혼합물을 형성한다. 연료 농후 연료/공기 혼합물은 냉각 공기 도관을 포위하고 촉매 재료와 접촉하고 있는 연료/공기 플리넘에 전달된다. 연료 농후 연료/공기 혼합물은 촉매 재료와 반응하고 혼합 챔버로 전달된다. 압축 공기의 제 2 부분은 냉각 챔버로 유입되고 촉매 반응으로부터 열을 흡수한다. 그리고 나서 압축 공기의 제 2 부분은 혼합 챔버 내로 통과하고 여기에서 가열된 연료/공기 혼합물과 혼합되어 조기-점화 가스를 형성한다. 결합된 조기-점화 가스는 과도한 공기를 포함하고 그러므로 연료 희박이다. 연료 희박 조기-점화 가스는 플레임 존에 전달되고 여기에서 자동 점화되거나 또는 파일럿 조립체에 의해 점화되어 작동 가스를 생성한다. 작동 가스는 전환 섹션을 통하여 유동하여 터빈 조립체에 전달된다.
본 발명은 도면과 실시예를 통하여 완전하게 이해될 수 있다.
종래 공지되어 있는 바와 같이 그리고 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 연소 터빈은 압축기 조립체(2), 촉매 연소기 조립체(3), 전환 섹션(4), 및 터빈 조립체(5)를 포함한다. 압축기 조립체(2), 촉매 연소기 조립체(3), 전환 섹션(4), 및 터빈 조립체(5)를 통하여 유동 경로(10)가 존재한다. 터빈 조립체(5)는 중심 샤프트(6)에 의해 압축기 조립체(2)에 기계적으로 연결될 수 있다. 전형적으로, 복수의 촉매 연소기 조립체(3) 및 전환 섹션(4)을 외부 케이싱(7)이 포위한다. 외부 케이싱(7)은 압축 공기 플리넘(8)을 형성한다. 촉매 연소기 조립체(3) 및 전환 섹션(4)은 압축 공기 플리넘(8) 내부에 배치된다. 촉매 연소기 조립체(3)는 중심 샤프트(6)를 중심으로 원주상에 배치되는 것이 바람직하다.
작동시, 압축기 조립체(2)는 대기를 흡입하고 압축한다. 압축 공기는 케이싱(7)에 의해 형성된 압축 공기 플리넘(8)으로 유동 경로(10)를 통하여 유동한다. 압축 공기 플리넘(8) 내부의 압축 공기는 촉매 연소기 조립체(3)로 유입되고, 이하에서 상세하게 설명하는 바와 같이, 여기에서 압축 공기는 연료와 혼합되고 점화되어 작동 가스를 생성한다. 작동 가스는 촉매 연소기 조립체(3)로부터 전환 섹션(4)을 통하여 터빈 조립체(5)로 유동한다. 터빈 조립체(5)에서 작동 가스는 샤프트(6) 및 고정 베인(11)에 부착되어 있는 일련의 회전 블레이드(9)를 통하여 팽창된다. 작동 가스가 터빈 조립체(5)를 통과할 때, 블레이드(9) 및 샤프트(6)는 회전하여 기계적인 힘을 생성한다. 터빈 조립체(5)는 발전기에 연결되어 발전할 수 있다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 촉매 연소기 조립체(3)는 연료원(12), 지지 프레임(14), 파일럿 조립체(16), 연료 도관(18), 및 촉매 반응기 조립체(20)를 포함한다. 촉매 반응기 조립체(20)는 촉매 코어(21), 입구 노즐(22), 및 외부 셸(24)을 포함한다. 촉매 코어(21)는 내부 셸(26), 엔드 플레이트(28), 복수의 냉각 도관(30), 및 내벽(32)을 포함한다. 촉매 코어(21)는 점화기 조립체(16)를 중심으로 축선방향으로 배치된 기다란 환상체이다. 내벽(32)은 점화기 조립체(16)에 인접하여 배치된다. 내부 셸(26) 및 내벽(32)은 연료/공기 플리넘(38) 내부에 위치하는 내부 표면(27, 33)을 각각 가지고 있다(이하에서 설명).
외부 셸(24)은 내부 셸(26)과 이격 관계에 있고 제 1 플리넘(34)을 형성한다. 제 1 플리넘(34)은 압축 공기 입구(36)를 가지고 있다. 압축 공기 입구(36)는 공기원, 바람직하게는 압축 공기 플리넘(8)과 유체 연통 상태에 있다. 연료 입구(37)는 외부 셸(24)을 관통한다. 연료 입구(37)는 공기 입구(36)의 하류에 위치한다. 연료 입구(37)는 연료 도관(18)과 유체 연통 상태에 있다. 연료 도관은 연료원(12)과 유체 연통 상태에 있다.
엔드 플레이트(28), 내부 셸(26), 및 내벽(32)에 의해 연료/공기 플리넘(38)이 형성된다. 내부 셸(26)에는 적어도 하나의 연료/공기 혼합물 입구(40)가 있고, 이것은 제 1 플리넘(34) 및 연료/공기 플리넘(38) 사이의 유체 연통을 허용한다. 연료/공기 플리넘(38)은 하류 끝부(42)를 가지고 있고, 이것은 혼합 챔버(44)와 유체 연통 상태에 있다.
복수의 냉각 도관(30) 각각은 제 1 끝부(46) 및 제 2 끝부(48)를 가지고 있다. 각각의 냉각 도관 제 1 끝부(46)는 플레이트(28)를 통하여 뻗어 있고 입구 노즐(22)과 유체 연통 상태에 있다. 상류 끝부인 냉각 도관 제 1 끝부(46)는 연료 입구(37)로부터 격리되어 있다. 그래서, 연료는 냉각 도관(30)의 제 1 끝부(46)에 유입될 수 없다. 각각의 냉각 도관 제 2 끝부(48)는 혼합 챔버(44)와 유체 연통 상태에 있다. 도관(30)은 내부 표면(29)과 외부 표면(31)을 가지고 있다. 도관 외부 표면(31)에 백금 또는 팔라듐과 같은 촉매 재료가 접합될 수 있다. 추가적으로, 촉매 재료는 내부 셸(26)의 내부 표면(27) 및 내벽(32)의 내부 표면(33)에 접합될 수도 있다. 그래서, 연료/공기 플리넘(38) 내부의 표면은, 일반적으로, 촉매 재료가 코팅된다. 바람직한 실시예에서, 냉각 도관은 튜브형 부재이다. 그러나, 냉각 도관(30)은 임의의 형상일 수도 있고 플레이트와 같은 부재로 구성될 수도 있다.
혼합 챔버(44)는 하류 끝부(49)를 가지고 있고, 이것은 플레임 존(60)과 유체 연통 상태에 있다. 또한 플레임 존(60)은 파일럿 조립체(16)와 유체 연통 상태에 있다.
파일럿 조립체(16)는 외벽을 포함하고(17), 이것은 환형 통로(15)를 형성한다. 환형 통로(15)는 압축 공기 플리넘(8)과 유체 연통 상태에 있다. 또한 파일럿 조립체(16)는 연료 도관(18)과 연통 상태에 있다. 파일럿 조립체(16)는 환형 통로(15)로부터의 압축 공기 및 도관(18)으로부터의 연료를 혼합하고 스파크 점화기로 혼합물을 점화한다. 환형 통로(15) 내의 압축 공기는 환형 통로(15) 내에서 베인에 의해 소용돌이친다. 소용돌이의 각운동량은 파일럿 조립체(16)의 중심선을 따라서 저압 영역과 함께 와류를 야기한다. 플레임 존(60)으로부터의 고온 연소 생성물은 저압 영역을 따라서 상류로 재순환되고 유입되는 연료 공기 혼합물을 연속적으로 점화하여 안정한 파일럿 플레임을 생성한다. 대안으로서, 스파크 점화기는 파일럿 플레임이 불안정할 때 사용될 수 있다.
작동시 압축 공기 플리넘(8)과 같은 공기원으로부터의 공기는 적어도 2개의 부분으로 나누어지고; 유동 경로(10) 내의 압축 공기의 약 10% 내지 20%인 제 1 부분은 공기 입구(36)를 통하여 제 1 플리넘(34)으로 유동한다. 유동 경로(10) 내의 압축 공기의 약 75% 내지 85%인 공기의 제 2 부분은 입구(22)를 통하여 냉각 도관(30)으로 유동한다. 유동 경로(10) 내의 압축 공기의 약 5%인 공기의 제 3 부분은 파일럿 조립체(16)를 통하여 유동한다.
공기의 제 1 부분은 제 1 플리넘(34)으로 유입된다. 제 1 플리넘(34) 내부에서 압축 공기는 연료 입구(37)를 통하여 제 1 플리넘(34)으로 유입되는 연료와 혼합되어 연료/공기 혼합물을 생성한다. 연료/공기 혼합물은 연료 농후인 것이 바람직하다. 연료 농후 연료/공기 혼합물은 연료/공기 입구(40)를 통과하여 연료/공기 플리넘(38)으로 유동한다. 제 1 플리넘(34)에서 생성된 연료 농후 연료/공기 혼합물은 연료/공기 플리넘(38)으로 유입된다. 연료/공기 혼합물은, 도관 외부 표면(31), 내부 셸 내부 표면(27), 및 내벽 내부 표면(33)에 배치된 촉매 재료와 반응한다. 반응한 연료/공기 혼합물은 연료/공기 플리넘(38)에서 혼합 챔버(44)로 유출된다.
공기의 제 2 부분은 입구(22)를 통하여 유동하여 냉각 도관 제 1 끝부(46)에 유입되고, 냉각 도관(30)을 통하여 유동하여 냉각 도관 제 2 끝부(48)에 유입된다. 냉각 도관(30)을 통하여 유동한 공기는 혼합 챔버(44)로 또한 유입된다. 공기가 도관(30)을 통하여 유동할 때, 연료/공기 혼합물과 촉매 재료의 반응에 의해 생성된 열을 흡수한다. 혼합 챔버(44) 내부에서, 반응한 연료/공기 혼합물 및 압축 공기는 더욱 혼합되어 연료 희박 조기-점화 가스를 생성한다. 연료 희박 조기-점화는 혼합 챔버(49)의 하류 끝부에서 유출되어 플레임 존(60)으로 유입된다. 플레임 존(60) 내부에서, 연료 희박 조기-점화 가스는 파일럿 조립체(16)에 의해 점화되어 작동 가스를 생성한다.
촉매 재료의 사용은 비교적 저온에서 농후 연료/공기 혼합물의 제어된 반응을 허용하여 연료/공기 플리넘(38) 내에서 NOx이 거의 생성되지 않는다. 연료 및공기의 일부분의 반응은 플레임 존(60)에 있어서의 하류 플레임을 안정하게 하는 연료/공기 혼합물을 예열한다. 연료 농후 혼합물이 공기와 결합될 때, 압축 공기의 제 2 부분으로부터, 연료 희박 조기-점화 가스가 생성된다. 조기 점화 가스는 연료-희박 이기 때문에, 연소기 조립체에 의해 생성되는 NOx의 양이 감소한다. 압축 공기는 냉각 도관(30)을 통하여서만 유동하기 때문에, 연료 공기 혼합물은 냉각 도관(30) 내부에서 점화되지 않는다. 그래서, 냉각 도관(30)은 연료/공기 플리넘(38)으로부터 열을 제거하여 촉매 재료의 작동 수명을 연장시키는데 효과적이다.
도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 구성의 편의상 촉매 반응기 조립체는 중심축(100)을 중심으로 배치되는 모듈(50)로 분리된다. 각각의 모듈(50)은 내부 셸(26a), 내벽(32a) 및 측벽(52, 54)을 포함한다. 복수의 냉각 도관(30a)은 내부 셸(26a), 내벽(32a) 및 측벽(52, 54)에 의해 포위된다. 각각의 모듈은 또한 엔드 플레이트(28a), 외부 셸(24a) 및 연료 입구(37a)를 가지고 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 6개의 모듈(50)은 중심 축(100)을 중심으로 6각형을 형성한다. 물론, 다양한 형상의 임의의 개수의 모듈(50)이 사용될 수도 있다.
본 발명의 특정의 실시예를 상세하게 설명하였지만, 당업자는 본 발명으로부터 그 세부적인 사항에 있어서 다양한 변경 및 대안이 가능하다. 예를 들면, 촉매 코어는 파일럿 조립체를 중심으로 원주상에 배치되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 촉매 코어는 파일럿 조립체의 일방의 측면에만 배치될 수도 있다. 따라서, 개시되어 있는 특정의 배열은 단지 예시일 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 청구범위 및 그와 동일한 범위로 한정하는 것이 아니다.
본 발명에 의하면, 냉각 유체로 될 연료/공기 혼합물에 의존하지 않는 냉각 수단을 포함하는, 연소 터빈을 위한 촉매 반응기 조립체에 대한 필요성이 만족된다.
또한, 냉각 통로 내부에서 점화의 가능성을 제거하는, 연소 터빈을 위한 촉매 반응기 조립체에 대한 필요성이 만족된다.
또한, 프리버너를 더 이상 필요로 하지 않을 정도까지 촉매의 성능을 향상시키는 촉매 반응기 조립체에 대한 필요성이 만족된다.
또한, 기존의 연소기 설계로 개장될 수 있는 촉매 반응기 조립체에 대한 필요성이 만족된다.

Claims (23)

  1. 공기원(8);
    연료 전달 수단(12);
    상기 공기원(8) 및 연료 전달 수단(12)과 유체 연통 상태에 있고 촉매 재료가 코팅되어 있는 연료/공기 플리넘(38)을 가지고 있는 촉매 반응기 조립체(20);
    상기 연료/공기 플리넘(38)과 냉각 공기 도관(30)과 유체 연통 상태에 있는 혼합 챔버(44); 및
    연료/공기 혼합물(16)을 점화하기 위한 수단;
    을 포함하고 있고,
    상기 연료/공기 플리넘(38)은, 상류 끝부(46)를 가지고 있는 상기 냉각 공기 도관(30)을, 상기 연료/공기 플리넘을 통과하는 상태로 가지고 있고;
    상기 냉각 도관(30)은, 상기 공기원(8)과 유체 연통 상태에 있고 상기 상류 끝부(46)에서 상기 연료 전달 수단(12)으로부터 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 촉매 연소기 조립체(3).
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 촉매 반응기 조립체(20)는 외부 셸(24) 및 기다란 촉매 코어(21)를 포함하고;
    상기 촉매 코어(21)는 상기 외부 셸(24)로부터 이격되어 제 1 플리넘(34)을 형성하고;
    상기 외부 셸(24)은 적어도 하나의 연료 입구(37) 및 적어도 하나의 공기 입구(36)를 가지고 있고;
    상기 촉매 코어(21)는 축선방향으로 통과하는 복수의 냉각 공기 도관(30)을 가지고 있는 상기 연료/공기 플리넘(38)을 형성하고;
    상기 연료/공기 플리넘(38)은 상기 제 1 플리넘(34)과 유체 연통 상태에 있고; 그리고
    연료 및 공기는 상기 연료 입구(37) 및 상기 공기 입구(36)를 통하여 상기 제 1 플리넘(34) 내에 도입되어 연료/공기 혼합물을 생성하고 그리고 나서 연료/공기 혼합물은 상기 연료/공기 플리넘(38)을 통과하는 것을 특징으로 하는 촉매 연소기.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 공기원(8)은 상기 공기 입구(36) 및 상기 냉각 도관(30)과 또한 유체 연통 상태에 있는 것을 특징으로 하는 촉매 연소기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 연료/공기 플리넘(38) 및 냉각 도관(30) 각각은 하류 끝부(42)를 가지고 있고; 그리고
    상기 연료/공기 플리넘(38)의 상기 하류 끝부(42) 및 상기 냉각 도관(30)의 상기 하류 끝부(42)는 상기 혼합 챔버(44)와 유체 연통 상태에 있는 것을 특징으로 하는 촉매 연소기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    연료/공기 혼합물을 점화하기 위한 상기 수단은 파일럿 조립체(16)이고;
    상기 혼합 챔버(44)는 하류 끝부(42)를 가지고 있고;
    상기 하류 끝부(42)는 상기 파일럿 조립체에 인접하여 배치되고; 그리고
    상기 하류 끝부(42)는 상기 파일럿 조립체(16)와 유체 연통 상태에 있는 것을 특징으로 하는 촉매 연소기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 촉매 코어(21)는 내부 셸(26), 상류 끝부(46) 및 내벽(32)을 가지고 있고;
    상기 촉매 코어(21)는 상기 내벽(32)의 상기 상류 끝부(46)에 플레이트를 포함하고;
    상기 내부 셸(26), 상기 내벽(32) 및 상기 엔드 플레이트(28)는 상기 연료/공기 플리넘(38)을 형성하고;
    상기 냉각 도관(30)은 개방 상류 끝부(46) 및 개방 하류 끝부(42)를 가지고 있는 복수의 튜브형 부재를 포함하고; 그리고
    상기 복수의 튜브형 부재 개방 상류 끝부(46)는 상기 엔드 플레이트(28)를 통과하는 것을 특징으로 하는 촉매 연소기.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 튜브형 부재 개방 상류 끝부(46)는 상기 공기원(8)과 유체 연통 상태에 있는 것을 특징으로 하는 촉매 연소기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 촉매 반응기 조립체(20)는 플레임 존(60)을 포함하고;
    상기 플레임 존(60)은 상기 혼합 챔버(44) 및 파일럿 조립체(16)의 하류에 배치되고 이들과 유체 연통 상태에 있는 것을 특징으로 하는 촉매 연소기.
  9. 압축기 조립체(2);
    촉매 연소기 조립체(3);
    터빈 조립체(5);
    상기 촉매 연소기 조립체(3)를 포위하고 압축 공기 플리넘(8)을 형성하는 외부 케이싱(7);
    상기 압축기 조립체(2), 상기 압축 공기 플리넘(8), 상기 촉매 연소기 조립체(3), 및 상기 터빈 조립체(5)를 통하여 뻗어 있는 유동 경로(10);
    를 포함하고 있고,
    상기 촉매 연소기 조립체(3)는:
    연료 전달 수단(12);
    상기 압축 공기 플리넘(8) 및 연료 전달 수단(12)과 유체 연통 상태에 있고, 촉매 재료가 코팅되어 있는 연료/공기 플리넘(38)을 가지고 있는 촉매 반응기 조립체(20);
    상기 연료/공기 플리넘(38)과 냉각 공기 도관(30)과 유체 연통 상태에 있는 혼합 챔버(44); 및
    연료/공기 혼합물(16)을 점화하기 위한 수단;
    을 포함하고 있고,
    상기 연료/공기 플리넘(38)은, 상류 끝부(46)를 가지고 있는 상기 냉각 공기 도관(30)을, 상기 연료/공기 플리넘을 통과하는 상태로 가지고 있고;
    상기 냉각 도관(30)은, 상기 공기원(8)과 유체 연통 상태에 있고 상기 상류 끝부(46)에서 상기 연료 전달 수단(12)으로부터 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 연소 터빈.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 촉매 반응기 조립체(20)는 외부 셸(24) 및 기다란 촉매 코어(21)를 포함하고;
    상기 촉매 코어(21)는 상기 외부 셸(24)로부터 이격되어 제 1 플리넘(34)을 형성하고;
    상기 외부 셸(24)은 적어도 하나의 연료 입구(37) 및 적어도 하나의 공기 입구(36)를 가지고 있고;
    상기 촉매 코어(21)는 축선방향으로 통과하는 상기 복수의 냉각 공기 도관(30)을 가지고 있는 상기 연료/공기 플리넘(38)을 형성하고;
    상기 연료/공기 플리넘(38)은 상기 제 1 플리넘(34)과 유체 연통 상태에 있고; 그리고
    연료 및 공기는 상기 연료 입구(37) 및 상기 공기 입구(36)를 통하여 상기 제 1 플리넘(34) 내에 도입되어 연료/공기 혼합물(40)을 생성하고 그리고 나서 연료/공기 혼합물은 상기 연료/공기 플리넘(38)을 통과하는 것을 특징으로 하는 촉매 연소기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    연료/공기 혼합물을 점화하기 위한 상기 수단은 파일럿 조립체(16)이고;
    상기 연료/공기 플리넘(38) 및 냉각 도관(30) 각각은 하류 끝부(42)를 가지고 있고; 그리고
    상기 연료/공기 플리넘(38)의 상기 하류 끝부(42) 및 상기 냉각 도관(30)의 상기 하류 끝부(42)는 상기 혼합 챔버(44)와 유체 연통 상태에 있는 것을 특징으로 하는 연소 터빈.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 혼합 챔버(44)는 하류 끝부(42)를 가지고 있고;
    상기 하류 끝부(42)는 상기 파일럿 조립체(16)에 인접하여 배치되고; 그리고
    상기 하류 끝부(42)는 상기 파일럿 조립체(16)와 유체 연통 상태에 있는 것을 특징으로 하는 연소 터빈.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 촉매 코어(21)는 내부 셸(26), 상류 끝부(46) 및 내벽(32)을 가지고 있고;
    상기 촉매 코어(21)는 상기 내벽(32)의 상기 상류 끝부(46)에 플레이트를 포함하고;
    상기 내부 셸(26), 상기 내벽(32) 및 상기 엔드 플레이트(28)는 상기 연료/공기 플리넘(38)을 형성하고;
    상기 냉각 도관(30)은 개방 상류 끝부(46) 및 개방 하류 끝부(42)를 가지고 있는 복수의 튜브형 부재를 포함하고; 그리고
    상기 복수의 튜브형 부재 개방 상류 끝부(46)는 상기 엔드 플레이트(28)를 통과하는 것을 특징으로 하는 연소 터빈.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 튜브형 부재 개방 상류 끝부(46)는 상기 압축 공기 플리넘(8)과 유체 연통 상태에 있는 것을 특징으로 하는 연소 터빈.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 촉매 반응기 조립체(20)는 플레임 존(60)을 포함하고;
    상기 플레임 존(60)은 상기 혼합 챔버(44) 및 상기 파일럿 조립체(16)의 하류에 배치되고 이들과 유체 연통 상태에 있는 것을 특징으로 하는 연소 터빈.
  16. 공기원;
    연료 전달 수단;
    각각 외부 셸(24), 내부 셸(26a), 내벽(32a) 및 2개의 측벽을 가지고 있는 복수의 모듈식 촉매 반응기 조립체;
    상기 연료/공기 플리넘(38) 및 냉각 공기 도관(30)과 유체 연통 상태에 있는 혼합 챔버(44); 및
    연료/공기 혼합물(16)을 점화하기 위한 수단;
    을 포함하고 있고,
    상기 내부 셸(26a), 내벽(32a) 및 측벽은 연료/공기 플리넘(38)을 형성하고;
    상기 연료/공기 플리넘(38)은 상기 공기원(8) 및 연료 전달 수단(12)과 유체 연통 상태에 있고 그리고 코팅 재료가 코팅되어 있고;
    상기 연료/공기 플리넘(38)은, 상류 끝부(46)를 가지고 있는 상기 냉각 공기 도관(30)을, 상기 연료/공기 플리넘을 통과하는 상태로 가지고 있고;
    상기 냉각 도관(30)은, 상기 공기원(8)과 유체 연통 상태에 있고 상기 상류 끝부(46)에서 상기 연료 전달 수단(12)으로부터 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 모듈식 촉매 연소기 조립체(3).
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 외부 셸(24)은 적어도 하나의 연료 입구(37a) 및 적어도 하나의 공기 입구(36)를 가지고 있고,
    상기 연료/공기 플리넘(38)은 상기 제 1 플리넘(34)과 유체 연통 상태에 있고; 그리고
    연료 및 공기는 상기 연료 입구(37) 및 상기 공기 입구(36)를 통하여 상기 제 1 플리넘(34) 내에 도입되어 연료/공기 혼합물을 생성하고 그리고 나서 연료/공기 혼합물은 상기 연료/공기 플리넘(38)을 통과하는 것을 특징으로 하는 모듈식 촉매 연소기.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 공기원(8)은 상기 공기 입구(36) 및 상기 냉각 도관(30)과 또한 유체 연통 상태에 있는 것을 특징으로 하는 모듈식 촉매 연소기.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 연료/공기 플리넘(38) 및 냉각 도관(30) 각각은 하류 끝부(42)를 가지고 있고; 그리고
    상기 연료/공기 플리넘(38)의 상기 하류 끝부(42) 및 상기 냉각 도관(30)의 상기 하류 끝부(42)는 상기 혼합 챔버(44)와 유체 연통 상태에 있는 것을 특징으로 하는 모듈식 촉매 연소기.
  20. 제 19 항에 있어서,
    연료/공기 혼합물을 점화하기 위한 상기 수단은 파일럿 조립체(16)이고;
    상기 혼합 챔버(44) 하류 끝부(42)를 가지고 있고;
    상기 하류 끝부(42)는 상기 파일럿 버너에 인접하여 배치되고; 그리고
    상기 하류 끝부(42)는 상기 파일럿 조립체(16)와 유체 연통 상태에 있는 것을 특징으로 하는 모듈식 촉매 연소기.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 촉매 코어(21)는 내부 셸(26a), 상류 끝부 및 내벽(32a)을 가지고 있고;
    상기 코어는 상기 내벽(32)의 상기 상류 끝부(46)에 플레이트를 포함하고;
    상기 내부 셸(26a), 상기 내벽(32a) 및 상기 엔드 플레이트(28)는 상기 연료/공기 플리넘(38)을 형성하고;
    상기 냉각 도관(30)은 개방 상류 끝부(46) 및 개방 하류 끝부(42)를 가지고 있는 복수의 튜브형 부재를 포함하고; 그리고
    상기 복수의 튜브형 부재의 개방 상류 끝부(46)는 상기 엔드 플레이트를 통과하는 것을 특징으로 하는 모듈식 촉매 연소기.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 튜브형 부재의 개방 상류 끝부(46)는 상기 공기원(8)과 유체 연통 상태에 있는 것을 특징으로 하는 모듈식 촉매 연소기.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 촉매 반응기 조립체(20)는 플레임 존(60)을 포함하고;
    상기 플레임 존(60)은 상기 혼합 챔버(44) 및 파일럿 조립체(16)의 하류에 유체 연통 상태로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 모듈식 촉매 연소기.
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