KR20100048554A - Gas turbine combustion device capable of flame visualization - Google Patents
Gas turbine combustion device capable of flame visualization Download PDFInfo
- Publication number
- KR20100048554A KR20100048554A KR1020080107770A KR20080107770A KR20100048554A KR 20100048554 A KR20100048554 A KR 20100048554A KR 1020080107770 A KR1020080107770 A KR 1020080107770A KR 20080107770 A KR20080107770 A KR 20080107770A KR 20100048554 A KR20100048554 A KR 20100048554A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- casing
- flame
- quartz tube
- gas turbine
- combustion chamber
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2240/00—Components
- F05D2240/35—Combustors or associated equipment
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 가스터빈 연소기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연소 성능을 정밀 관측 가능하도록 한 화염 가시화가 가능한 가스터빈 연소기에 관한 것이다.The present invention relates to a gas turbine combustor, and more particularly, to a gas turbine combustor capable of flame visualization capable of precisely observing the combustion performance.
일반적으로 가스터빈은 크게 압축기, 연소기, 및 터빈으로 구성되는 것으로 항공용, 추진용, 발전용, 및 산업용 등 다양한 산업분야에서 사용되고 있으며, 그 용도에 따라 케로신, 중유, 천연가스, 액화석유가스, 및 합성가스 등 다양한 연료가 사용된다.Generally, gas turbines are composed of compressors, combustors, and turbines. They are used in various industrial fields such as aviation, propulsion, power generation, and industrial. Depending on their applications, kerosene, heavy oil, natural gas, , And synthetic gas.
최근에는 에너지 자원 이용의 극대화 및 연료의 다변화를 위해 석탄가스, 바이오가스, DME, 메탄올, 에탄올, 제철소 부생가스 등 새로운 연료를 가스터빈에 적용하기 위한 연구들이 활발하게 진행되고 있다.In recent years, researches have been actively conducted to apply new fuels such as coal gas, biogas, DME, methanol, ethanol, and steelmaking by-product gas to gas turbines in order to maximize the use of energy resources and diversify the fuel.
이러한 연구들은 이전에 양질의 연료만을 사용하던 기술에서 벗어나 저열량 연료 및 질소나 이산화탄소와 같은 희석재 함량이 높은 연료의 적용까지도 필요로 하는바, 이를 위해서는 가스터빈 연료 계통 및 연소기 계통의 개조가 필수적이다.These studies require the application of low-calorific fuels and fuels with high diluent content, such as nitrogen or carbon dioxide, which have previously been devoted to the use of high-quality fuels, and this requires the retrofitting of gas turbine fuel systems and combustor systems .
특히, 종래 가스터빈의 연소기에 있어서는 실제 고온, 고압의 연소실 내부의 화염발화 환경을 직접적으로 관측하지 못하고, 계측장비 또는 전산해석의 방식으로 연소현상을 간접적으로 예측하는 정도다.Particularly, in a conventional gas turbine combustor, it is impossible to directly observe the flame ignition environment inside the combustion chamber of high temperature and high pressure, and indirectly predicts the combustion phenomenon by a measuring instrument or a computer analysis method.
이처럼, 종래의 가스터빈 연소기로는 연료 종류에 따른 화염 특성을 정밀 계측하는 것이 어려운 문제가 있다.As described above, the conventional gas turbine combustor has a problem that it is difficult to precisely measure the flame characteristics depending on the type of fuel.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 연소실 내부의 화염발화 환경을 직접적으로 관측가능하게 됨으로써 화염 특성을 정밀계측할 수 있는 화염 가시화가 가능한 가스터빈 연소기를 제공하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a gas turbine combustor capable of directly observing a flame ignition environment inside a combustion chamber and capable of precisely measuring a flame characteristic by flame visualization.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 화염 가시화가 가능한 가스터빈 연소기는 연료와 압축공기를 혼합하여 화염을 발생시키는 가스버너; 상기 가스버너의 외측으로 구비되는 헤드; 일측에 압축공기 유입구가 형성되며 상기 헤드와 함께 내부 연소실이 밀폐되게 구비되는 케이싱; 상기 케이싱의 내측에 상기 연소실을 둘러싸도록 구비되는 라이너; 및 상기 연소실 내부를 상기 케이싱 외측에서 관측 가능하도록 설치되는 관측수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a gas turbine combustor capable of visualizing a flame, comprising: a gas burner that mixes fuel and compressed air to generate a flame; A head disposed outside the gas burner; A casing having a compressed air inlet formed at one side thereof and an internal combustion chamber sealed together with the head; A liner provided inside the casing to surround the combustion chamber; And observation means installed inside the combustion chamber so as to be observable from the outside of the casing.
여기서, 상기 케이싱은, 내, 외측 몸체를 갖는 2중 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Here, the casing is characterized by having a double structure having inner and outer bodies.
또, 상기 관측수단은, 상기 연소실의 화염과 인접한 부분의 라이너 일부를 대체하도록 설치되는 내부 석영관과, 상기 내부 석영관과 대응되는 상기 케이싱의 내측 몸체 일부에 설치되는 외부 석영관, 및 상기 외부 석영관과 대응되는 상기 케이싱의 외측 몸체 일부에 설치되는 관측창으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The observation means may include an inner quartz tube installed to replace a portion of the liner adjacent to the flame of the combustion chamber, an outer quartz tube provided in a portion of the inner body of the casing corresponding to the inner quartz tube, And an observation window provided on a part of the outer body of the casing corresponding to the quartz tube.
아울러, 상기 관측수단은, 상기 내부 석영관과 외부 석영관 및 상기 외부 석영관과 관측창 사이로 상기 압축공기가 각각 유동되어 냉각 가능하게 설치되는 것 을 특징으로 한다.In addition, the observation means is characterized in that the compressed air flows between the inner quartz tube and the outer quartz tube, and between the outer quartz tube and the observation window, and is installed so as to be capable of cooling.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 화염 가시화가 가능한 가스터빈 연소기에 의하면, 가스터빈 연소기 내부의 화염을 직접적으로 관찰하고, 분석함으로써 가스터빈에 다양한 연료 적용시 연소성능 향상 및 연소 최적화에 기여하고, 새로운 연료용 연소기 개발에 활용될 수 있는 장점이 있다.As described above, according to the gas turbine combustor capable of visualizing the flame according to the present invention, by directly observing and analyzing the flame inside the gas turbine combustor, it is possible to improve the combustion performance and to optimize the combustion when various fuels are applied to the gas turbine, There is an advantage that can be utilized in the development of combustors for fuel.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 가스터빈 연소기에 대해 상세하게 살펴본다.Hereinafter, a gas turbine combustor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
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.Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are described. Therefore, It should be understood that various equivalents and modifications may be present.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화염 가시화가 가능한 가스터빈 연소기를 나타내 보인 개략도, 및 도 2는 도 1의 A-A'선 단면도이다.FIG. 1 is a schematic view showing a gas turbine combustor capable of flame visualization according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line A-A 'of FIG.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스터빈 연소 기(100)는 연료와 압축공기(a)를 혼합하여 화염(F)을 발생시키는 가스버너(105)와, 상기 가스버너(105)의 외측으로 구비되는 헤드(H)와, 일측에 압축기(미도시)로부터 유입되는 압축공기 유입구(110a)가 형성되며 내부에 상기 헤드(H)와 함께 연소실(110b)이 밀폐되게 구비된 케이싱(110)과, 상기 케이싱(110)의 내측에 상기 연소실(110b)을 둘러싸도록 구비되는 라이너(liner; 120)와, 상기 연소실(110b)에서 발생되는 연소 가스(G)가 터빈(미도시)으로 공급되도록 노즐 형태로 구비된 트랜지션 피스(130), 및 상기 연소실(110b) 내부를 관측 가능하도록 설치되는 관측수단(140)을 포함하여 구성된다.As shown in the drawings, a
여기서, 상기 가스버너(105)의 일측으로는 가스터빈의 특성에 맞는 다양한 종류의 연료가 공급되는 다수의 연료공급관(P)이 연통되게 구비된다. 이러한 다수의 연료공급관(P)들을 통해 파일롯 연료, 주연료, 및 보조연료 등이 선택적으로 공급될 수 있다.Here, a plurality of fuel supply pipes P to which various kinds of fuel suited to the characteristics of the gas turbine are connected are connected to one side of the
또, 상기 케이싱(110)은 내, 외측 몸체(111)(112)를 갖는 2중 구조로 이루어져 상기 압축공기 유입구(110a)를 통해 유입되는 압축공기(a)가 구획된 2중 구조 내부의 구획된 유로를 통해 별도 유동될 수 있게 된다.The
또, 상기 라이너(120)는 상기 가스버너(105)를 통해 연소가 이루어진 연소 가스(G)가 외주면 일측에 관통 형성된 다수의 희석용 통기구(120a)와, 냉각용 통기구(120b)를 통해 외부 공기와 섞인 후, 상기 트랜지션 피스(130) 측으로 유동되게 이루어진다.The
한편, 상기 관측수단(140)은 상기 연소실(110b)과 인접한 벽면 측의 라이 너(120)를 대체하여 고온, 고압으로부터 내구성을 가지도록 설치되는 환형의 내부 석영관(141)과, 상기 내부 석영관(141)과 대응되는 상기 케이싱(110)의 내측 몸체(111) 일부를 대체하되 상기 내부 석영관(141)을 일정 간격을 두고 둘러싸듯 설치되는 환형의 외부 석영관(142), 및 상기 외부 석영관(142)과 대응되는 상기 케이싱(110)의 외측 몸체(112) 일부를 대체하되 상기 외부 석영관(142)을 일정 간격을 두고 둘러싸듯 설치되는 강화 유리 재질의 관측창(143)으로 이루어진다.The observation means 140 includes an annular
이러한 상기 관측수단(140)의 내부 석영관(141)은 흑연(graphite)이나 석면 재질의 고정용 실재(S)를 이용해 양단이 각각 상기 가스버너(105) 일측 및 상기 라이너(120) 일측에 실링 결합된다. 더불어, 상기 외부 석영관(142) 및 관측창(143) 또한 양단이 상기 고정용 실재(S)를 이용하여 상기 케이싱(110)의 내, 외부 몸체(111)(112)의 양측에 각각 실링 결합되어 이루어진다.The
아울러, 상기 내,외부 석영관(141)(142)들은 모두 빛이 투과가능하게 형성되어 외측에서 관측이 용이하게 이루어지며, 내압을 견딜 수 있도록 2중 및 적정 두께를 갖도록 형성됨이 바람직하다.In addition, the inner and
상술한 바에서 미 도시된 도면부호인 "150"은 점화기이고, "110c"는 내부 몸체(111) 상에 설치되는 다수의 공기 연통구이다.Reference numeral " 150 "not shown in the above description denotes an igniter, and
이하, 도면을 참조하여 상술한 본 발명의 가스터빈 연소기(100)의 작용에 대해 살펴본다.Hereinafter, the operation of the
도 1에 도시된 바와 같이 연료공급관(P)과 압축공기 유입구(110a)를 통해 연료와 압축공기(a)가 공급됨으로써 가스버너(105) 측에서 혼합 및 점화되어 화염(F) 을 발생시키게 된다.Fuel and compressed air (a) are supplied through the fuel supply pipe (P) and the compressed air inlet (110a) as shown in FIG. 1 to mix and ignite at the
이와 같이, 가스버너(105)를 통해 화염이 발생됨과 아울러, 연소 가스(G)가 발생되는데, 이 연소 가스(G)는 라이너(120)를 통과하면서 외부 공기와 희석 및 냉각되고, 트랜지션 피스(130)를 통해 미도시된 터빈 측으로 유출된다.In this way, a flame is generated through the
한편, 사용자는 관측수단(140)의 관측창(143)을 통해 외부에서 연소실(110b) 내부의 화염(F)을 육안으로 직접 관찰할 수 있을 뿐만 아니라, 레이저 유도형광기법(Laser Induced Fluorescence)이나 영상증폭 고속촬영기법(High Speed Intensified Imaging Method) 등을 통해 연소현상을 자세히 정밀하게 관찰할 수 있게 된다.The user can directly observe the flame F inside the
아울러, 압축공기 유입구(110a)를 통해 공급되는 대부분의 압축공기(a)는 외부 석영관(142)과 관측창(143)을 냉각시키면서 가스버너(105) 측으로 공급되며, 일부 압축공기(a)는 내부 몸체(111) 상의 다수의 공기 연통구(110c)들을 통해 외부 석영관(142)과 관측창(143) 사이로 유동하여 외부 석영관(142)과 관측창(143)을 냉각시키게 된다.Most of the compressed air a supplied through the
상기 외부 석영관(142)과 관측창(143)을 냉각시키고 난 후, 압축공기(a)는 헤드(H) 일측을 통해 외부로 유출되어 플랜트 제어용 공기로 사용되거나, 가스터빈의 효율을 높일 수 있도록 다시 압축기로 공급되어 사용된다.After cooling the
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 이에 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수 정 및 변형 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, It should be understood that various modifications and variations are possible within the scope of equivalents.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화염 가시화가 가능한 가스터빈 연소기를 나타내 보인 개략도, 및1 is a schematic diagram showing a gas turbine combustor capable of flame visualization according to an embodiment of the present invention, and
도 2는 도 1의 A-A'선 단면도이다.2 is a sectional view taken along the line A-A 'in Fig.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS
100: 연소기 110: 케이싱100: combustor 110: casing
120: 라이너 130: 트랜지션 피스120: liner 130: transition piece
140: 관측수단 141: 내부 석영관140: observation means 141: internal quartz tube
142: 외부 석영관 143: 관측창142: outer quartz tube 143: observation window
150: 점화기 a: 압축공기150: Igniter a: Compressed air
G: 연소가스 H: 헤드G: Combustion gas H: Head
P: 연료공급관 S: 고정용 실재P: Fuel pipe S: Fixture
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080107770A KR101035170B1 (en) | 2008-10-31 | 2008-10-31 | Gas turbine combustion device capable of flame visualization |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080107770A KR101035170B1 (en) | 2008-10-31 | 2008-10-31 | Gas turbine combustion device capable of flame visualization |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20100048554A true KR20100048554A (en) | 2010-05-11 |
KR101035170B1 KR101035170B1 (en) | 2011-05-17 |
Family
ID=42275304
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020080107770A KR101035170B1 (en) | 2008-10-31 | 2008-10-31 | Gas turbine combustion device capable of flame visualization |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101035170B1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111765492A (en) * | 2020-06-12 | 2020-10-13 | 南京航空航天大学 | Visual full-ring model combustion chamber with replaceable head structure |
KR20210090509A (en) | 2020-01-10 | 2021-07-20 | 한국전력공사 | Flame position measurement system and measuring method the same |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3272074B2 (en) * | 1993-01-18 | 2002-04-08 | 株式会社東芝 | Combustion flame monitor for gas turbine combustor |
KR20050019281A (en) * | 2003-08-18 | 2005-03-03 | 한국전력공사 | Combustor sample port structure with view port |
-
2008
- 2008-10-31 KR KR1020080107770A patent/KR101035170B1/en active IP Right Grant
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20210090509A (en) | 2020-01-10 | 2021-07-20 | 한국전력공사 | Flame position measurement system and measuring method the same |
CN111765492A (en) * | 2020-06-12 | 2020-10-13 | 南京航空航天大学 | Visual full-ring model combustion chamber with replaceable head structure |
CN111765492B (en) * | 2020-06-12 | 2021-08-06 | 南京航空航天大学 | Visual full-ring model combustion chamber with replaceable head structure |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR101035170B1 (en) | 2011-05-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6050821B2 (en) | Combustor and method for supplying fuel to combustor | |
US9341376B2 (en) | Combustor and method for supplying fuel to a combustor | |
US8800289B2 (en) | Apparatus and method for mixing fuel in a gas turbine nozzle | |
US10087844B2 (en) | Bundled tube fuel nozzle assembly with liquid fuel capability | |
US20190032561A1 (en) | Torch igniter for a combustor | |
JP6516996B2 (en) | Combustor and gas turbine engine | |
CN102954492A (en) | System and method for reducing combustion dynamic performance in combustor | |
US7565807B2 (en) | Heat shield for a fuel manifold and method | |
US20120058437A1 (en) | Apparatus and method for mixing fuel in a gas turbine nozzle | |
JP2012149881A (en) | Combustor nozzle, and method for manufacturing the same | |
CN107091485B (en) | Gas-only cartridge for premix fuel nozzle | |
Therkelsen et al. | Parametric study of low-swirl injector geometry on its operability | |
US20130115561A1 (en) | Combustor and method for supplying fuel to a combustor | |
CN102997236A (en) | System and method for damping combustor nozzle vibrations | |
KR20190041933A (en) | Aft frame assembly for gas turbine transition piece | |
Runyon et al. | Experimental analysis of confinement and swirl effects on premixed ch4-h2 flame behavior in a pressurized generic swirl burner | |
KR101035170B1 (en) | Gas turbine combustion device capable of flame visualization | |
US9322557B2 (en) | Combustor and method for distributing fuel in the combustor | |
Ćosić et al. | Experimental and Numerical Advancement of the MGT Combustor Towards Higher Hydrogen Capabilities | |
US9052112B2 (en) | Combustor and method for purging a combustor | |
CN109519968B (en) | High-pressure visual combustor | |
US9010083B2 (en) | Apparatus for mixing fuel in a gas turbine | |
US20130122437A1 (en) | Combustor and method for supplying fuel to a combustor | |
JP2013181744A (en) | Fuel nozzle assembly used in turbine engine and assembly method of the same | |
NAMAZIAN | Effect of Air Velocity on The Length of Flame In Turbulent Non-Premixed Flames |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140502 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150504 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160502 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180430 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190426 Year of fee payment: 9 |