KR20140101825A

KR20140101825A - 연소기

Info

Publication number: KR20140101825A
Application number: KR1020147017846A
Authority: KR
Inventors: 소스케 나카무라; 요시카즈 마츠무라; 히카루 가타노; 가츠노리 다나카; 고이치 니시다
Original assignee: 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
Priority date: 2012-01-05
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2014-08-20
Also published as: EP2801761A4; JP6154988B2; WO2013103109A1; EP2801761B1; CN103988023B; JP2013139967A; EP2801761A1; KR101626692B1; US9347666B2; US20150226434A1; CN103988023A

Abstract

이 연소기는 연소기 외통과, 연소기 외통 내부에 설치되는 통 형상의 연소기 내통과, 연소기 외통과 연소기 내통 사이에 획정된 압축 공기 유로와, 연소기 내통 내부에 설치된 복수의 연료 노즐을 구비하고, 압축 공기 유로를 흐르는 압축 공기가, 연소기 내통의 단부에서 유동 방향이 대략 반전되어 복수의 연료 노즐에 도입되는 연소기이며, 압축 공기 유로에는 상류측 연료를 분사하는 상류측 연료 분사 페그와, 하류측 연료를 분사하는 하류측 연료 분사 페그를 포함하는 연료 분사 페그가 설치되어 있고, 연소기 내의 압력 변동에 기인하는 상류측 연료의 농도 변동이, 연소기의 연소 개시 위치에 있어서, 하류측 연료의 농도 변동의 피크를 저감시키도록 구성되어 있다.

Description

연소기 {BURNER}

본 발명은 가스 터빈 등의 연소기에 관한 것이다.

본원은 2012년 1월 5일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2012-000605호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

최근, 화력 발전소 등에서 사용되고 있는 산업용 가스 터빈에 있어서는, 고출력화ㆍ고효율화와 함께 저NOx(질소산화물)화를 도모하는 것이 요청되고 있다. 이에 따라서, 가스 터빈을 구성하는 연소기에 있어서는, 다음과 같은 저NOx형의 연소기가 채용되어 있다.

예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 터빈의 연소 가스 입구에 접속되어, 공급된 연료를 연소시켜, 생성한 연소 가스를 터빈에 공급하는 연소기 내통과, 이 연소기 내통의 중심에 배치되어, 연소기 내통 내에 연료를 분사하여 확산 화염을 형성하는 파일럿 노즐과, 이 파일럿 노즐의 주위에 배치되어, 압축 공기와 연료의 예혼합기를 연소기 내통 내에 분사하고, 확산 화염에 의해 착화하여 예혼합염을 형성하는 복수의 메인 예혼합 노즐을 구비한 연소기가 개시되어 있다.

즉, 파일럿 노즐에 의한 확산 연소에서는, 연소에 있어서의 국소적인 연공비가 비교적 높아지므로, 연소 안정성이 양호하지만, 고온 연소로 되어 NOx 생성량이 커진다. 한편, 메인 예혼합 노즐에 의한 예혼합 연소에서는, 균일한 연공비가 달성됨으로써, 저온 연소로 하여 NOx 생성량을 저감시킬 수 있다. 즉, 하기 특허문헌 1의 연소기에서는, 안정된 확산 화염을 형성함과 함께, 이 확산 화염에 의해 예혼합기를 착화하여, 저NOx화와 비교적 높은 연소 안정성을 양립시키고 있다.

그러나, 상기의 예혼합 연소 방식은 언뜻 보면 저NOx화에 대해 우수하지만, 연소 진동이 발생하기 쉽다. 연소 진동은 연소에 의해 연소기 내에서 발생하는 압력 변동과, 노즐부에서 발생하는 연료 농도의 시간 변동에 의해 발생하는 발열 변동이 연소 위치에서 동기함으로써 발진하는 현상이다. 연소 진동은 연소를 불안정으로 하고, 이에 의해 연소기를 안정적으로 운전할 수 없게 되므로, 연소 진동의 발생은 최대한 억제할 필요가 있다.

이 연소 진동을 억제하는 연소기로서는, 특허문헌 2에 기재되어 있는 바와 같은 연소기가 있다. 이 연소기에서는 예혼합기를 분사하는 메인 예혼합 노즐을, 예를 들어 복수조 설치한 후, 이들 복수조의 메인 예혼합 노즐을 축방향으로 교대로 배치하고 있다. 한편, 메인 예혼합 노즐로부터 분사되는 예혼합기는 발열 변동을 수반한다. 복수조의 메인 예혼합 노즐은 각각의 메인 예혼합 노즐로부터 분사되는 연료의 발열 변동이, 서로의 발열 변동을 상쇄하는 위치 관계에 배치되어 있다. 이에 의해, 발열 변동이 상쇄되어, 연소 진동을 저감시키고 있다.

일본 특허 출원 공개 제2001-289441호 공보 일본 특허 출원 공개 제2009-281720호 공보

그러나, 메인 예혼합 노즐에 의해 혼합되는 연료와 공기의 비율은, 가연 한계보다도 높게 설정되어 있으므로, 상기 특허문헌 2의 연소기 경우, 플래쉬 백(역화)이 발생해 버릴 가능성이 높아진다. 즉, 상기 특허문헌 2에 기재된 연소기에 있어서, 서로의 발열 변동을 상쇄하도록 메인 예혼합 노즐을 배치하려고 하면, 압축 공기의 유속 및 발열 변동의 주기에 기초하여 산출되는 2개의 메인 예혼합 노즐끼리의 거리는 적어도 100㎜ 이상이 된다. 상술한 바와 같이, 메인 예혼합 노즐이 설치되는 내통 내는, 가연성이 높은 상태에 있으므로, 플래쉬 백을 회피하는 것이 어렵다. 또한, 메인 예혼합 노즐에 의해 혼합되는 연료와 공기의 예혼합기는 유속이 높게 유지되어 있고, 대상으로 하는 연소 진동의 주파수에 따라서는, 메인 예혼합 노즐끼리의 간격을 상당히 크게 취할 필요가 있다.

본 발명은 이와 같은 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 연소 진동의 발생을 억제함으로써, 가스 터빈의 운전 여유도(안전 운전 가능 범위)를 확대할 수 있는 연소기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 이하의 수단을 제공하고 있다.

본 발명의 제1 형태에 따르면, 연소기는 연소기 외통과, 상기 연소기 외통 내부에 설치되는 통 형상의 연소기 내통과, 상기 연소기 외통의 내주면과 상기 연소기 내통의 외주면 사이에 획정된 압축 공기 유로와, 상기 연소기 내통 내부에 설치되어, 상기 연소기 내통의 중심축에 대해 대략 평행하게 연장되어, 그 적어도 하나로부터 예혼합 연소용 연료를 분사하는 복수의 연료 노즐을 구비하고, 상기 압축 공기 유로를 흐르는 압축 공기가, 상기 연소기 내통의 단부에서 유동 방향이 대략 반전되어 상기 복수의 연료 노즐에 도입되고, 상기 압축 공기 유로에는 상류측 연료를 분사하는 상류측 연료 분사 페그와, 하류측 연료를 분사하는 하류측 연료 분사 페그를 포함하는 연료 분사 페그가 설치되어 있고, 연소기 내의 압력 변동에 기인하는 상류측 연료의 농도 변동이, 연소기의 연소 개시 위치에 있어서, 상기 하류측 연료의 농도 변동의 피크를 저감시키도록 구성되어 있다.

상기 구성에 따르면, 하류측 연료의 농도 변동에 기인하는 화염 위치에 있어서의 발열 변동이, 상류측 연료의 농도 변동에 기인하는 화염 위치에 있어서의 발열 변동에 의해 상쇄되므로, 연소 진동의 발생을 억제할 수 있다. 이에 의해, 이 연소기를 구비하는 가스 터빈의 운전 여유도를 확대할 수 있다.

또한, 본 발명의 제2 형태에 따르면, 본 발명의 제1 형태에 관한 연소기에 있어서, 상기 상류측 연료 분사 페그와 상기 하류측 연료 분사 페그의 거리는, 상기 하류측 연료 분사 페그에 도달한 위치에 있어서의 상기 상류측 연료의 농도 변동의 위상이, 상기 하류측 연료의 농도 변동의 위상에 대해 역위상이 되도록 설정되어 있는 것이 바람직하다.

상기 구성에 따르면, 농도 변동의 위상에 기초하여 상류측 연료 분사 페그의 위치를 결정할 수 있으므로, 연소 진동의 발생의 억제를 보다 엄밀하게 실시할 수 있다.

또한, 본 발명의 제3 형태에 따르면, 본 발명의 제1 형태 또는 제2 형태에 관한 연소기에 있어서, 상기 연료 분사 페그에 의해 혼합되는 연료와 공기의 비율은 가연 한계보다 낮게 설정되어 있는 것이 바람직하다.

상기 구성에 따르면, 보다 확실하게 플래쉬 백(역화)의 발생을 방지한 후에, 연소 진동을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 제4 형태에 따르면, 본 발명의 제1 형태로부터 제3 형태 중 어느 하나의 형태에 관한 연소기에 있어서, 상기 복수의 연료 노즐은 상기 내통 내부의 중심축 상에 설치되는 파일럿 노즐과, 상기 파일럿 노즐에 대해 대략 평행하게 연장되어, 상기 연소기 내통 내부에 중심 각도가 동등해지는 간격으로 설치되는 예혼합 노즐을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 제5 형태에 따르면, 본 발명의 제1 형태로부터 제3 형태 중 어느 하나의 형태에 관한 연소기에 있어서, 상기 복수의 연료 노즐 중 적어도 하나는, 예혼합 연소용 연료 분사 구멍과 확산 연소용 연료 분사 구멍의 양쪽을 구비해도 된다.

상기의 연소기에 따르면, 하류측 연료의 농도 변동에 기인하는 화염 위치에 있어서의 발열 변동이, 상류측 연료의 농도 변동에 기인하는 화염 위치에 있어서의 발열 변동에 의해 상쇄되므로, 연소 진동의 발생을 억제할 수 있다. 이에 의해, 이 연소기를 구비하는 가스 터빈의 운전 여유도를 확대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 가스 터빈의 개략 전체 구성을 도시하는 도면이며, 가스 터빈의 반단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 관한 연소기의 단면도이다.
도 3은 도 2의 부분 확대도이다.
도 4는 제1 연료 분사 페그 및 제2 연료 분사 페그의 발열 변동과, 연소기의 압력 변동을 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 실시 형태의 가스 터빈은, 도 1에 도시한 바와 같이, 외기를 압축하여 압축 공기를 생성하는 압축기(51)와, 연료 공급원으로부터의 연료를 압축 공기에 혼합하여 연소시켜 연소 가스를 생성하는 복수의 연소기(1)와, 연소 가스에 의해 구동하는 터빈(52)을 구비하고 있다.

터빈(52)은 케이싱(53)과, 이 케이싱(53) 내에서 회전하는 터빈 로터(54)를 구비하고 있다. 이 터빈 로터(54)는, 예를 들어 이 터빈 로터(54)의 회전으로 발전하는 발전기(도시하지 않음)와 접속되어 있다. 복수의 연소기(1)는 터빈 로터(54)의 회전 축선 S를 중심으로 하여, 주위 방향으로 서로 등간격으로 케이싱(53)에 고정되어 있다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 연소기(1)는 연소기 외통(2)과, 연소기 외통(2)의 내부에 설치되어 있는 통 형상의 연소기 내통(3)과, 연소기 내통(3)과 연접되어 있는 연소통(4)과, 연소기 내통(3)의 중심축 상에 설치되는 파일럿 노즐(5)과, 파일럿 노즐(5)의 주위에 배치된 복수의 메인 예혼합 노즐(6)을 갖고 있다. 본 실시 형태의 연료 노즐은 파일럿 노즐(5)과 메인 예혼합 노즐(6)에 의해 구성되어 있다.

연소기 외통(2)은 연소기 외통(2)과 동축이 되도록 연소기 내통(3)을 수용하고 있음과 함께, 연소기 내통(3)과의 사이에 압축 공기(연소용 공기)의 유로인 압축 공기 유로(7)를 획정하고 있다. 즉, 압축 공기 유로(7)는 연소기 외통(2)의 내주면과 연소기 내통(3)의 외주면 사이에 획정되어 있다. 또한, 연소기 내통(3)은 일단부측이 스테이(9)에 고정됨과 함께, 타단부가 연소통(4)에 연결되어 있다.

파일럿 노즐(5)의 주위에는 파일럿 선회 베인(10)이 배치되어 있다. 파일럿 노즐(5)의 선단부에는 연료를 분출하기 위한 연료 분사 구멍(11)이 형성되어 있다.

파일럿 노즐(5)의 선단부는 파일럿 확산 화염을 형성하고 있고, 메인 예혼합 노즐(6)로부터 분출되는 혼합기가 연소통(4)으로 보내지고, 파일럿 확산 화염에 접촉하여 주화염을 형성하여 연소된다. 연소 후의 연소 가스는 터빈에 도입된다.

연소기 외통(2)에는 압축기로 압축된 공기를 공급하기 위한 공기 흡입부(12)가 설치되어 있다. 압축 공기 유로(7)는 공기 흡입부(12)의 하류에 연접되어 있다. 또한, 연소기 내통(3)의 연소통(4)이 연접되어 있는 측과 반대측의 단부 근방에는 압축 공기 유로(7)로부터 유입되어 온 공기가 흐르는 방향을 대략 180° 구부리기 위한 기류 도입부(13)가 설치되어 있고, 기류 도입부(13)에는 단면 반원 형상의 방향 전환 부재(14)가 구비되어 있다.

메인 예혼합 노즐(6)에는 연료를 공급하는 메인 연료봉(16)이 설치되어 있다. 메인 예혼합 노즐(6)의 내부에는 메인 예혼합 노즐(6)에 흐르는 기류를 메인 연료봉(16)의 주위로 선회하는 선회류를 발생하기 위한 예혼합 선회 베인(17)이 구비되어 있다. 또한, 예혼합 선회 베인(17)의 하류측에는 메인 연료봉(16)보다 직경 방향 외측으로 연장되는 주연료 분사 구멍(18)이 형성되어 있다.

또한, 메인 예혼합 노즐(6)에 있어서, 메인 연료봉(16)에 설치된 주연료 분사 구멍(18) 대신에, 예혼합 선회 베인(17)의 내부에 연료 통로를 형성하여, 예혼합 선회 베인(17)의 표면으로부터 연료를 분사하는 구성으로 해도 된다.

파일럿 노즐(5)과 메인 예혼합 노즐(6)의 메인 연료봉(16)은 연소기(1)의 연소기 외통(2)의 단부를 관통하고 있고, 연료는 연소기(1)의 외부로부터 공급된다.

압축 공기 유로(7)에는 연소기 외통(2)보다 반경 방향 내측으로 연신되어, 중심 각도가 동등해지는 간격으로 복수개(예를 들어, 16개) 배치되는 제1 연료 분사 페그(19)와, 제1 연료 분사 페그(19)의 기류 흐름 방향의 하류측에 연소기 외통(2)보다 반경 방향 내측으로 연신되어, 중심 각도가 동등해지는 간격으로 복수개(예를 들어, 16개) 배치되는 제2 연료 분사 페그(20)를 갖고 있다. 제1 연료 분사 페그(19) 및 제2 분사 페그(20)는 연료를 분사하기 위한 복수의 연료 분사 구멍(21)을 구비하고 있다.

제1 연료 분사 페그(19)와 제2 연료 분사 페그(20)는, 톱 해트 노즐이라고도 불리는 것으로, 연료 노즐의 더욱 상류측에 배치되어 있다. 또한, 제1 연료 분사 페그(19) 및 제2 연료 분사 페그(20)에 의한 혼합기는 가연 한계 농도(또는 착화 한계 농도)보다도 얇아지도록 설정되어 있다. 가연 한계 농도라 함은, 이것보다도 농도가 옅으면 연소(또는 착화)될 수 없는 한도의 연료 가스 농도를 나타내는 것이다.

이하, 제1 연료 분사 페그(19)로부터 공급되는 연료를 제1 연료(F1), 제2 연료 분사 페그(20)로부터 공급되는 연료를 제2 연료(F2)라고 칭한다.

제1 연료 분사 페그(19) 및 제2 연료 분사 페그(20)로부터는, 일정량의 연료가 분사되어 있다. 한편, 연소기(1) 내는 그 내부 전체가 압력 변동을 갖고 있으므로, 제1 연료(F1) 및 제2 연료(F2)는 일정한 주기로 농도가 변동되는 연료 농도파로서, 압축 공기 유로(7)를 흐른다. 연료의 농도 변동의 주파수는 압력 변동의 주파수에 의해 결정된다.

이상과 같이, 제1 연료(F1) 및 제2 연료(F2)의 농도가 주기적으로 변동됨으로써, 화염 위치(P)에 있어서 발열 변동이 발생한다.

제1 연료 분사 페그(19)와 제2 연료 분사 페그(20) 사이의 거리(L)는 이하와 같이 결정된다. 즉, 거리(L)는 제1 연료 분사 페그(19)로부터 분사된 제1 연료(F1)가 제2 연료 분사 페그(20)에 도달한 위치에 있어서의 제1 연료(F1)의 연료 농도파의 위상이, 제2 연료(F2)의 연료 농도파의 위상에 대해 역위상, 즉 180° 위상이 어긋나도록 설정된다. 이하, 이 위상의 어긋남, 즉 노즐로부터 분사된 연료가 시간적으로 보내어 도달하는 경우의 위상의 지연을, 위상 지연이라고 칭한다.

이하, 거리(L)의 산출 방법을 설명한다.

농도 변동(연료 농도파)의 주파수를 f(각 주파수 ω), 제1 연료 분사 페그(19)로부터 분사된 제1 연료(F1)가 제2 연료 분사 페그(20)에 도달할 때까지의 시간을 Δτ로 하면, 위상 지연 d는 이하의 수학식 1로 산출할 수 있다.

각 주파수 ω＝2πf이므로, 압축 공기의 속도를 v로 하면, 상기 수학식 1은 이하의 수학식 2와 같이 변형할 수 있다.

즉, 거리(L)는 이하의 수학식 3으로 산출할 수 있다.

여기서, 예를 들어 압축 공기의 속도 v＝50(m/s), 주파수 f＝100㎐로 하면, 위상 지연을 180°로 하는 거리(L)는 250㎜로 산출할 수 있다. 이 거리(L)가 압축 공기 유로(7)의 길이보다도 짧은, 즉 설치 가능한 경우는, 이 거리(L)를 채용할 수 있다.

또한, 제1 연료 분사 페그(19) 및 제2 연료 분사 페그(20)에는 복수의 연료 분사 구멍(21)을 형성할 수 있다(예를 들어, 6개소).

다음에, 이와 같이 구성된 본 실시 형태의 연소기(1)의 작용에 대해 설명한다.

압축기(51)로 압축된 고온ㆍ고압의 압축 공기의 공기 흐름은 연소기(1)의 공기 흡입부(12)에 공급된다. 계속해서, 이 압축 공기는 압축 공기 유로(7)에 도입된다. 압축 공기 유로(7)에 유입되어 온 압축 공기에 대해, 제1 연료 분사 페그(19)로부터 제1 연료(F1)를 분사함으로써 매우 희박한 압축 공기와 연료의 제1 혼합기가 형성된다. 그 후, 제1 혼합기는 압축 공기 유로(7)의 더욱 하류측으로 유입됨과 함께, 제2 연료 분사 페그(20)에 의해, 더욱 연료가 분사되어 제2 혼합기로 된다.

제2 혼합기는 기류 도입부(13)에 구비된 방향 전환 부재(14)를 따라서 유동 방향을 구부러져, 연소기 내통(3)에 유입된다. 연소기 내통(3)에 유입된 제2 혼합기의 대부분은 메인 예혼합 노즐(6)에 유입되고, 나머지의 제2 혼합기의 일부는 파일럿 노즐(5)의 주위에 유입된다.

파일럿 노즐(5)의 주위에 유입된 제2 혼합기는 파일럿 선회 베인(10)을 통과한다. 제2 혼합기는, 그 후, 연료 분사 구멍(11)으로부터 분사된 연료와 함께 연소통(4)에서 연소되어, 파일럿 화염이 형성된다.

제2 혼합기는 메인 연료봉(16)을 따라서 유동함과 함께, 메인 예혼합 노즐(6)에 있어서, 메인 연료와 혼합되어, 제3 혼합기(예혼합기)가 형성된다. 예혼합기는 예혼합 선회 베인(17)을 통과함으로써, 나선 형상의 기류가 되어, 연료와 공기가 균일해지도록 교반된다. 메인 예혼합 노즐(6)로부터 연소통(4)으로 유입된 예혼합기가 파일럿 확산 화염에 접촉함으로써 주화염이 형성된다.

여기서, 화염 위치(P)에 있어서의 연소기(1)의 압력 변동과, 제1 연료(F1) 및 제2 연료(F2)의 발열 변동에 대해 설명한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 화염 위치(P)에 있어서의 제1 연료(F1)의 발열 변동과 제2 연료(F2)의 발열 변동은 모두 압력 변동에 기인하는 일정한 주기로 진동하고 있다. 여기서는, 예를 들어 제1 연료(F1)의 진동은 압력 변동과 겹쳐져 있다.

한편, 제1 연료 분사 페그(19)와 제2 연료 분사 페그(20)의 거리(L)에 의해, 제2 연료(F2)가 제1 연료(F1)에 대해 역위상으로 되어 있음으로써, 화염 위치(P)에 있어서의 각각의 발열 진동은 역위상, 즉 약 180° 위상이 어긋나 있다.

상기 실시 형태에 따르면, 연소기 외통(2)과 연소기 내통(3) 사이에 획정된 압축 공기 유로(7)에 설치된 제1 연료 분사 페그(19)와 제2 연료 분사 페그(20)로 연료를 분사하여 제2 혼합기를 생성한 후, 메인 예혼합 노즐(6)로 연료 혼합을 행하여 예혼합기를 생성하였다. 이에 의해, 파일럿 노즐(5)로부터의 파일럿 연료의 분사량을 억제하여, 확산 화염의 국소적인 고온 화염을 회피하면서 보염성을 유지할 수 있다.

또한, 화염 위치(P)에 있어서, 제2 연료(F2)가 제1 연료(F1)에 대해 역위상으로 되어 있음으로써, 제1 연료(F1)에 의한 발열 진동과 제2 연료(F2)에 의한 발열 진동이 상쇄되므로, 연소 진동을 억제할 수 있다.

또한, 압축 공기 유로(7)에 있어서는, 각 연료 분사 페그(19, 20)에 의해 혼합되는 연료와 공기의 비율은 가연 한계보다 낮게 설정되어 있으므로, 보다 확실하게 플래쉬 백(역화)의 발생을 방지한 후, 연소 진동을 억제할 수 있다.

또한, 파일럿 노즐(5)에 있어서, 예혼합 연소용 연료 계통을 설치하여, 예혼합 연소에 의해 파일럿 화염을 형성하는 구성으로 해도 된다. 이 경우, 가스 터빈의 출력에 따라서, 확산 연소만으로 파일럿 화염을 형성하는 운전, 예혼합 연소만으로 파일럿 화염을 형성하는 운전 및 확산 연소와 예혼합 연소를 병용하는 운전이 가능해진다. 이로 인해, 가스 터빈의 고부하 영역에서는 파일럿 화염 중, 확산 연소의 비율을 저감시키고, 예혼합 연소의 비율을 증가시킴으로써, NOx를 더욱 저감시키는 것이 가능해진다. 또한, 파일럿 화염을 예혼합 연소만으로 형성하면 NOx를 가장 저감시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 연소기 내통(3)의 중심축 상에 파일럿 노즐(5)을 구비하여, 파일럿 노즐(5)에 대해 대략 평행하게 연장되어, 연소기 내통(3)의 내부에 중심 각도가 동등해지는 간격으로 설치되는 메인 예혼합 노즐(6)을 구비하는 구성에 대해 설명해 왔지만, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 변경이 가능하다.

예를 들어, 연소기 내통의 내부에 예혼합 연료를 분사하는 연료 노즐을 구비하는 연소기이면 본 발명을 적용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 연소기가 복수의 연료봉을 구비하고, 각각의 연료봉이 예혼합 연소와 확산 연소를 병용할 수 있는 연료 분사 구멍의 양쪽을 구비하여, 예혼합 연소와 확산 연소를 전환 가능한 구성으로 해도 된다. 혹은, 예혼합 연소용 연료봉과 확산 연소용 연료봉이 독립되어 설치되고, 복수의 노즐봉을 포함하는 노즐군을 형성하는 구성으로 해도 된다.

1 : 연소기
2 : 연소기 외통
3 : 연소기 내통
5 : 파일럿 노즐
6 : 메인 예혼합 노즐
7 : 압축 공기 유로
19 : 제1 연료 분사 페그(상류측 연료 분사 페그)
20 : 제2 연료 분사 페그(하류측 연료 분사 페그)
F1 : 제1 연료(상류측 연료)
F2 : 제2 연료(하류측 연료)
P : 화염 위치(연소 개시 위치)
L : 거리

Claims

연소기 외통과,
상기 연소기 외통 내부에 설치되는 통 형상의 연소기 내통과,
상기 연소기 외통의 내주면과 상기 연소기 내통의 외주면 사이에 획정된 압축 공기 유로와,
상기 연소기 내통 내부에 설치되어, 상기 연소기 내통의 중심축에 대해 대략 평행하게 연장되어, 그 적어도 하나로부터 예혼합 연소용 연료를 분사하는 복수의 연료 노즐을 구비하고,
상기 압축 공기 유로를 흐르는 압축 공기가, 상기 연소기 내통의 단부에서 유동 방향이 대략 반전되어 상기 복수의 연료 노즐에 도입되고,
상기 압축 공기 유로에는, 상류측 연료를 분사하는 상류측 연료 분사 페그와, 하류측 연료를 분사하는 하류측 연료 분사 페그를 포함하는 연료 분사 페그가 설치되어 있고,
연소기 내의 압력 변동에 기인하는 상류측 연료의 농도 변동이, 연소기의 연소 개시 위치에 있어서, 상기 하류측 연료의 농도 변동의 피크를 저감시키도록 구성되어 있는, 연소기.
제1항에 있어서, 상기 상류측 연료 분사 페그와 상기 하류측 연료 분사 페그의 거리는,
상기 하류측 연료 분사 페그에 도달한 위치에 있어서의 상기 상류측 연료의 농도 변동의 위상이, 상기 하류측 연료의 농도 변동의 위상에 대해 역위상이 되도록 설정되어 있는, 연소기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연료 분사 페그에 의해 혼합되는 연료 가스의 농도는 가연 한계 농도보다 낮게 설정되어 있는, 연소기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 연료 노즐은 상기 내통 내부의 중심축 상에 설치되는 파일럿 노즐과, 상기 파일럿 노즐에 대해 대략 평행하게 연장되어, 상기 연소기 내통 내부에 중심 각도가 동등해지는 간격으로 설치되는 예혼합 노즐을 포함하는, 연소기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 연료 노즐 중 적어도 하나는 예혼합 연소용 연료 분사 구멍과 확산 연소용 연료 분사 구멍의 양쪽을 구비하는, 연소기.