KR20190048903A - Fuel nozzle, combustor and gas turbine having the same - Google Patents

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KR20190048903A
KR20190048903A KR1020170144195A KR20170144195A KR20190048903A KR 20190048903 A KR20190048903 A KR 20190048903A KR 1020170144195 A KR1020170144195 A KR 1020170144195A KR 20170144195 A KR20170144195 A KR 20170144195A KR 20190048903 A KR20190048903 A KR 20190048903A
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Abstract

According to one embodiment of the present invention, a fuel nozzle includes: an injection cylinder extended to one direction and supplying fuel fluid to a combustion chamber; and a plurality of swirlers radially provided on an outer circumferential surface in the middle of the injection cylinder. Each of the plurality of swirlers includes: a swirler body having a flow path communicating with the inside of the injection cylinder; and a plurality of spraying holes spraying the fuel fluid introduced in the flow path to the outside. At least one of the spraying holes is formed so as to vary in diameter from the inside to the outside. According to embodiments of the present invention, one side smoothly mixes fuel and air introduced in the combustion chamber, thereby being possible to stably combust and reduce generation of emissions such as nitrogen oxide (NO_x).

Description

연료 노즐, 이를 포함하는 연소기 및 가스 터빈{FUEL NOZZLE, COMBUSTOR AND GAS TURBINE HAVING THE SAME}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a fuel nozzle, a combustor and a gas turbine including the fuel nozzle,

본 발명은 연료 노즐, 이를 포함하는 연소기 및 가스 터빈에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel nozzle, a combustor including the same, and a gas turbine.

가스 터빈은 압축기에서 압축된 압축 공기와 연료를 혼합하여 연소시키고, 연소로 발생된 고온의 가스로 터빈을 회전시키는 동력 기관이다. 가스 터빈은 발전기, 항공기, 선박, 기차 등을 구동하는데 사용된다. A gas turbine is a power engine that mixes and combusts compressed air and fuel compressed in a compressor and rotates the turbine with hot gases generated by combustion. Gas turbines are used to drive generators, aircraft, ships, trains, and so on.

일반적으로 가스 터빈은 압축기, 연소기 및 터빈을 포함한다. 압축기는 외부 공기를 흡입하여 압축한 후 연소기로 전달한다. 압축기에서 압축된 공기는 고압 및 고온의 상태가 된다. 연소기는 압축기에서 유입된 압축 공기와 연료를 혼합해서 연소시킨다. 연소로 인해 발생된 연소 가스는 터빈으로 배출된다. 연소 가스에 의해 터빈 내부의 터빈 블레이드가 회전하게 되며, 이를 통해 동력이 발생된다. 발생된 동력은 발전, 기계 장치의 구동 등 다양한 분야에 사용된다.Generally, a gas turbine includes a compressor, a combustor, and a turbine. The compressor sucks the external air, compresses it, and transfers it to the combustor. The compressed air in the compressor is in a state of high pressure and high temperature. The combustor mixes and combusts the compressed air and the fuel introduced from the compressor. The combustion gas generated by the combustion is discharged to the turbine. The combustion gas causes the turbine blades inside the turbine to rotate, thereby generating power. The generated power is used in various fields such as power generation, driving of machinery and the like.

대한민국 공개특허 10-2006-0096319호 (명칭 : 캔형 연소기)Korean Patent Laid-Open No. 10-2006-0096319 (Name: Can-type Combustor)

본 발명의 일측면은 연소실로 유입되는 연료 및 공기가 원활하게 혼합될 수 있는 연료 노즐, 이를 포함하는 연소기 및 가스 터빈을 제공하는 것이다.An aspect of the present invention is to provide a fuel nozzle, a combustor, and a gas turbine including the same, wherein the fuel and air introduced into the combustion chamber can be smoothly mixed.

본 발명의 일 실시예에 따른 연료 노즐은, 일 방향으로 연장 형성되어 연소실에 연료 유체를 공급하는 주입 실린더; 및 주입 실린더 중간의 외주면에 방사형으로 배열되는 복수개의 스월러;를 포함한다. 스월러는, 주입 실린더의 내부와 연통하는 유로를 구비한 스월러 몸체 및 유로로 유입된 연료 유체를 외부로 분사하는 복수개의 분사구를 포함한다. 분사구 중 적어도 하나는, 내부에서 외부까지 구경이 상이하게 변하도록 형성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a fuel nozzle comprising: an injection cylinder extended in one direction to supply a fuel fluid to a combustion chamber; And a plurality of swirlers arranged radially on the outer peripheral surface of the middle of the injection cylinder. The swirler includes a swirler body having a flow path communicating with the inside of the injection cylinder and a plurality of injection holes for spraying the fuel fluid introduced into the flow path to the outside. At least one of the ejection openings is formed so as to vary in diameter from inside to outside.

본 발명의 일 실시예에 따른 연료 노즐에 있어서, 분사구는 내부에서 외부로 갈수록 구경이 증가하도록 형성될 수 있다. In the fuel nozzle according to an embodiment of the present invention, the injection port may be formed to increase the diameter from the inside to the outside.

본 발명의 일 실시예에 따른 연료 노즐에 있어서, 분사구는 내부에서 외부로 갈수록 구경이 감소하도록 형성될 수 있다.In the fuel nozzle according to the embodiment of the present invention, the injection port may be formed so as to decrease in diameter from the inside to the outside.

본 발명의 일 실시예에 따른 연료 노즐에 있어서, 분사구는, 내부에서 외부로 갈수록 감소하다가 증가하도록 형성될 수 있다.In the fuel nozzle according to an embodiment of the present invention, the injection port may be formed so as to decrease and increase from the inside to the outside.

본 발명의 일 실시예에 따른 연료 노즐에 있어서, 복수개의 분사구는 주입 실린더의 연장 방향과 교차하는 방향으로 배열되며, 스월러 몸체의 중심선을 기준으로, 주입 실린더에서 가까운 영역에 형성되는 내측 분사구는 내부에서 외부로 갈수록 구경이 증가하도록 형성되고, 주입 실린더에서 먼 영역에 형성되는 외측 분사구는 내부에서 외부로 갈수록 구경이 감소하도록 형성될 수 있다.In the fuel nozzle according to the embodiment of the present invention, the plurality of injection ports are arranged in a direction crossing the extending direction of the injection cylinder, and the inner injection port formed in the region near the injection cylinder with respect to the center line of the swirler body The outer diameter of the outer injection port formed in a region remote from the injection cylinder may be formed so as to decrease in diameter from the inside to the outer side.

본 발명의 다른 실시예에 따른 연료 노즐은, 일 방향으로 연장 형성되어 연소실에 연료 유체를 공급하는 주입 실린더; 및 주입 실린더 중간의 외주면에 방사형으로 배열되는 복수개의 스월러;를 포함한다. 복수개의 스월러 각각은, 주입 실린더의 내부와 연통하는 유로를 구비한 스월러 몸체 및 주입 실린더의 연장 방향과 교차하는 방향으로 배열되며, 유로로 유입된 연료 유체를 외부로 분사하는 복수개의 분사구를 포함한다. 분사구는, 스월러 몸체의 중심선을 기준으로, 주입 실린더에서 가까운 영역에 형성되는 내측 분사구와, 주입 실린더에서 먼 영역에 형성되는 분사구로 구분되며, 내측 분사구 및 외측 분사구는 서로 연료 유체의 분사 형상 또는 분사 속도가 상이하도록 형성된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a fuel nozzle comprising: an injection cylinder extended in one direction to supply a fuel fluid to a combustion chamber; And a plurality of swirlers arranged radially on the outer peripheral surface of the middle of the injection cylinder. Each of the plurality of swirlers includes a swirler body having a flow path communicating with the interior of the injection cylinder and a plurality of injection openings arranged in a direction intersecting the extending direction of the injection cylinder and discharging the fuel fluid introduced into the flow path to the outside . The injection port is divided into an inner injection port formed in an area close to the injection cylinder and an injection port formed in an area far from the injection cylinder with reference to the center line of the swirler body, and the inner injection port and the outer injection port are connected to each other, The injection speed is different.

본 발명의 다른 실시예에 따른 연료 노즐에 있어서, 내측 분사구는 외측 분사구보다 연료 유체가 넓게 펴져 분사될 수 있다.In the fuel nozzle according to another embodiment of the present invention, the inner injection hole may be injected with the fuel fluid spreading more widely than the outer injection hole.

본 발명의 다른 실시예에 따른 연료 노즐에 있어서, 외측 분사구는 내측 분사구보다 연료 유체의 분사 속도가 빠르게 분사될 수 있다.In the fuel nozzle according to another embodiment of the present invention, the injection port of the fuel fluid may be injected faster than the inner injection port.

본 발명의 일 실시예에 따른 연소기는, 연료 유체가 연소하는 연소실을 포함하는 연소실 조립체; 연소실로 연료 유체를 분사하는 복수개의 연료 노즐을 포함하는 연료 노즐 조립체;를 포함한다. 연료 노즐은, 일 방향으로 연장 형성되어 연소실에 연료 유체를 공급하는 주입 실린더; 및 주입 실린더 중간의 외주면에 방사형으로 배열되는 복수개의 스월러;를 포함한다. 복수개의 스월러 각각은, 주입 실린더의 내부와 연통하는 유로를 구비한 스월러 몸체 및 유로로 유입된 연료 유체를 외부로 분사하는 복수개의 분사구를 포함하고, 분사구 중 적어도 하나는, 내부에서 외부까지 구경이 상이하게 변하도록 형성된다.A combustor according to an embodiment of the present invention includes a combustion chamber assembly including a combustion chamber in which a fuel fluid is combusted; And a fuel nozzle assembly including a plurality of fuel nozzles for injecting fuel fluid into the combustion chamber. The fuel nozzle includes an injection cylinder extended in one direction to supply a fuel fluid to the combustion chamber; And a plurality of swirlers arranged radially on the outer peripheral surface of the middle of the injection cylinder. Each of the plurality of swirlers includes a swirler body having a flow path communicating with the inside of the injection cylinder and a plurality of injection holes for spraying the fuel fluid introduced into the flow path to the outside, and at least one of the injection holes extends from the inside to the outside And are formed so as to have different diameters.

본 발명의 일 실시예에 따른 연소기에 있어서, 분사구는 내부에서 외부로 갈수록 구경이 증가하도록 형성될 수 있다.In the combustor according to an embodiment of the present invention, the injection port may be formed to increase the diameter from the inside to the outside.

본 발명의 일 실시예에 따른 연소기에 있어서, 분사구는 내부에서 외부로 갈수록 구경이 감소하도록 형성될 수 있다.In the combustor according to the embodiment of the present invention, the injection port may be formed so as to decrease in diameter from the inside to the outside.

본 발명의 일 실시예에 따른 연소기에 있어서, 복수개의 분사구는 주입 실린더의 연장 방향과 교차하는 방향으로 배열되며, 스월러 몸체의 중심선을 기준으로, 주입 실린더에서 가까운 영역에 형성되는 내측 분사구는 내부에서 외부로 갈수록 구경이 감소하도록 형성되고, 주입 실린더에서 먼 영역에 형성되는 외측 분사구는 내부에서 외부로 갈수록 구경이 감소하도록 형성될 수 있다. In the combustor according to the embodiment of the present invention, the plurality of injection ports are arranged in a direction crossing the extending direction of the injection cylinder, and the inner injection port formed in the region near the injection cylinder with respect to the center line of the swirler body, And the outer injection port formed in a region distant from the injection cylinder may be formed so as to decrease in diameter as going from the inside to the outside.

본 발명의 다른 실시예에 따른 연소기는, 연료 유체가 연소하는 연소실을 포함하는 연소실 조립체; 및 연소실로 연료 유체를 분사하는 복수개의 연료 노즐을 포함하는 연료 노즐 조립체;를 포함한다. 연료 노즐은, 일 방향으로 연장 형성되어 연소실에 연료 유체를 공급하는 주입 실린더; 주입 실린더 중간의 외주면에 방사형으로 배열되는 복수개의 스월러;를 포함한다. 복수개의 스월러 각각은, 주입 실린더의 내부와 연통하는 유로를 구비한 스월러 몸체 및 주입 실린더의 연장 방향과 교차하는 방향으로 배열되며, 유로로 유입된 연료 유체를 외부로 분사하는 복수개의 분사구를 포함한다. 분사구는, 스월러 몸체의 중심선을 기준으로, 주입 실린더에서 가까운 영역에 형성되는 내측 분사구와, 주입 실린더에서 먼 영역에 형성되는 분사구로 구분되며, 내측 분사구 및 외측 분사구는 서로 연료 유체의 분사 형상 또는 분사 속도가 상이하도록 형성된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a combustor comprising: a combustion chamber assembly including a combustion chamber in which a fuel fluid is combusted; And a plurality of fuel nozzles for injecting fuel fluid into the combustion chamber. The fuel nozzle includes an injection cylinder extended in one direction to supply a fuel fluid to the combustion chamber; And a plurality of swirlers radially arranged on an outer peripheral surface of the middle of the injection cylinder. Each of the plurality of swirlers includes a swirler body having a flow path communicating with the interior of the injection cylinder and a plurality of injection openings arranged in a direction intersecting the extending direction of the injection cylinder and discharging the fuel fluid introduced into the flow path to the outside . The injection port is divided into an inner injection port formed in an area close to the injection cylinder and an injection port formed in an area far from the injection cylinder with reference to the center line of the swirler body, and the inner injection port and the outer injection port are connected to each other, The injection speed is different.

본 발명의 다른 실시예에 따른 연소기에 있어서, 내측 분사구는 외측 분사구보다 연료 유체가 넓게 펴져 분사될 수 있다.In the combustor according to another embodiment of the present invention, the inner injection hole may be injected with the fuel fluid spreading more widely than the outer injection hole.

본 발명의 다른 실시예에 따른 연소기에 있어서, 외측 분사구는 내측 분사구보다 연료 유체의 분사 속도가 빠르게 분사될 수 있다. In the combustor according to another embodiment of the present invention, the injection port of the fuel fluid may be injected faster than the inner injection port of the outer injection port.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈은, 유입되는 공기를 압축하는 압축기; 압축기에서 압축된 공기와 연료를 혼합하여 연소시키는 연소기; 및 연소기에서 연소된 가스로 동력을 발생시키는 터빈;을 포함한다. 연소기는, 연료 유체가 연소하는 연소실을 포함하는 연소실 조립체; 연소실로 연료 유체를 분사하는 복수개의 연료 노즐을 포함하는 연료 노즐 조립체;를 포함한다. 연료 노즐은, 일 방향으로 연장 형성되어 연소실에 연료 유체를 공급하는 주입 실린더; 주입 실린더 중간의 외주면에 방사형으로 배열되는 복수개의 스월러;를 포함한다. 복수개의 스월러 각각은, 주입 실린더의 내부와 연통하는 유로를 구비한 스월러 몸체 및 주입 실린더의 연장 방향과 교차하는 방향으로 배열되며, 유로로 유입된 연료 유체를 외부로 분사하는 복수개의 분사구를 포함한다. 분사구는, 스월러 몸체의 중심선을 기준으로, 주입 실린더에서 가까운 영역에 형성되는 내측 분사구와, 주입 실린더에서 먼 영역에 형성되는 분사구로 구분되며, 내측 분사구 및 외측 분사구는 서로 연료 유체의 분사 형상 또는 분사 속도가 상이하도록 형성된다. A gas turbine according to an embodiment of the present invention includes: a compressor that compresses air to be introduced; A combustor which mixes and burns compressed air and fuel in a compressor; And a turbine that generates power from the combusted gas in the combustor. The combustor includes a combustion chamber assembly including a combustion chamber in which the fuel fluid is combusted; And a fuel nozzle assembly including a plurality of fuel nozzles for injecting fuel fluid into the combustion chamber. The fuel nozzle includes an injection cylinder extended in one direction to supply a fuel fluid to the combustion chamber; And a plurality of swirlers radially arranged on an outer peripheral surface of the middle of the injection cylinder. Each of the plurality of swirlers includes a swirler body having a flow path communicating with the interior of the injection cylinder and a plurality of injection openings arranged in a direction intersecting the extending direction of the injection cylinder and discharging the fuel fluid introduced into the flow path to the outside . The injection port is divided into an inner injection port formed in an area close to the injection cylinder and an injection port formed in an area far from the injection cylinder with reference to the center line of the swirler body, and the inner injection port and the outer injection port are connected to each other, The injection speed is different.

본 발명의 실시예들에 따르면 일측면은 연소실로 유입되는 연료 및 공기를 원활하게 혼합하여, 안정적으로 연소하고 질소산화물(NOx)과 같은 배출물의 생성을 저감할 수 있다.According to the embodiments of the present invention, one side can smoothly mix fuel and air introduced into the combustion chamber, stably combust, and reduce the generation of emissions such as nitrogen oxides (NOx).

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 내부가 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연소기가 도시된 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 노즐을 포함하는 연료 노즐 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 노즐을 나타내는 사시도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 노즐에서 다양한 분사구의 변형예를 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 노즐에서 스월러를 확대해서 나타내는 확대도이다.1 is a diagram illustrating an interior of a gas turbine according to an embodiment of the present invention.
2 is a view illustrating a combustor according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view showing a fuel nozzle module including a fuel nozzle according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view showing a fuel nozzle according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 5 to 7 are perspective views showing a modified example of various injection orifices in a fuel nozzle according to an embodiment of the present invention.
8 is an enlarged view showing an enlarged view of a swirl in a fuel nozzle according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 연료 노즐, 이를 포함하는 연소기 및 가스 터빈에 관하여 구체적으로 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, a fuel nozzle, a combustor including the same, and a gas turbine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, “~상에”라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다. Also, throughout the specification, when an element is referred to as " including " an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise. Also, throughout the specification, the term " on " means to be located above or below a target portion, and does not necessarily mean that the target portion is located on the image side with respect to the gravitational direction.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 내부를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연소기를 나타내는 도면이다. 또한, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 노즐을 포함하는 연료 노즐 모듈을 나타내는 사시도이다.FIG. 1 is a view showing the inside of a gas turbine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view showing a combustor according to an embodiment of the present invention. 3 is a perspective view showing a fuel nozzle module including a fuel nozzle according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈은 유입되는 공기를 고압으로 압축하는 압축기(10), 압축기에서 압축된 압축 공기와 연료를 혼합하여 연소하는 연소기(20) 및 연소기에서 발생한 연소 가스로 회전력을 발생시키는 터빈(30)을 포함한다. 본 명세서에서는 연료 또는 공기 흐름의 선후를 기준으로 상류 및 하류를 규정하도록 한다.Referring to FIGS. 1 to 3, a gas turbine according to an embodiment of the present invention includes a compressor 10 for compressing inflow air to a high pressure, a combustor 20 for combusting and burning compressed air and fuel compressed in the compressor, And a turbine (30) generating a rotational force by the combustion gas generated in the combustor. In this specification, upstream and downstream are defined with reference to the front of the fuel or air flow.

가스 터빈의 열역학적 사이클은 이상적으로는 브레이튼 사이클(Brayton cycle)을 따를 수 있다. 브레이튼 사이클은 등엔트로피 압축(단열 압축), 정압 급열, 등엔트로피 팽창(단열 팽창), 정압 방열로 이어지는 4가지 과정으로 구성된다. 즉, 대기의 공기를 흡입하여 고압으로 압축한 후 정압 환경에서 연료를 연소하여 열에너지를 방출하고, 이 고온의 연소가스를 팽창시켜 운동에너지로 변환시킨 후에 잔여 에너지를 담은 배기가스를 대기 중으로 방출한다. 즉, 압축, 가열, 팽창, 방열의 4 과정으로 사이클이 이루어진다. 본 발명의 설명은 도 1에 예시적으로 도시된 가스 터빈(1000)과 동등한 구성을 가진 터빈 기관에 대해서도 폭넓게 적용될 수 있다.The thermodynamic cycle of the gas turbine can ideally follow the Brayton cycle. The Breton cycle consists of four processes leading to isentropic compression (adiabatic compression), constant pressure heat radiation, isentropic expansion (adiabatic expansion), and static pressure heat radiation. In other words, after sucking the air in the air and compressing it to a high pressure, the fuel is burned in a constant pressure environment to release heat energy, and the high temperature combustion gas is expanded to kinetic energy, and then the exhaust gas containing residual energy is discharged to the atmosphere . That is, the cycle is performed in four steps of compression, heating, expansion, and heat radiation. The description of the present invention can be widely applied to a turbine engine having a configuration equivalent to that of the gas turbine 1000 exemplarily shown in FIG.

가스 터빈의 압축기(10)는 공기를 흡입하여 압축하는 역할을 하는 부분으로서, 연소기(20)에 연소용 공기를 공급하는 한편 가스 터빈에서 냉각이 필요한 고온 영역에 냉각용 공기를 공급하는 역할을 한다. 흡입된 공기는 압축기(10)에서 단열압축 과정을 거치게 되므로, 압축기(10)를 통과하는 공기의 압력과 온도는 올라가게 된다.The compressor 10 of the gas turbine serves to suck and compress air and serves to supply air for combustion to the combustor 20 and to supply cooling air to a high temperature region where cooling is required in the gas turbine . The sucked air is adiabatically compressed in the compressor 10, so that the pressure and the temperature of the air passing through the compressor 10 are increased.

가스 터빈을 구성하는 압축기(10)는 보통 원심 압축기(centrifugal compressors)나 축류 압축기(axial compressor)로 설계될 수 있는데, 소형 가스 터빈에서는 원심 압축기가 적용되는 반면, 대형 가스 터빈은 대량의 공기를 압축해야 하기 때문에 도 1에 도시된 바와 같이 다단 축류형 압축기가 적용되는 것이 일반적이다.The compressor 10 constituting the gas turbine can usually be designed as a centrifugal compressor or an axial compressor, whereas in a small gas turbine a centrifugal compressor is applied, while a large gas turbine compresses a large quantity of air A multi-stage axial flow type compressor is generally applied as shown in FIG.

압축기(10)는 터빈(30)에서 출력되는 동력의 일부를 사용하여 구동된다. 이를 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 압축기(10)의 회전축과 터빈(30)의 회전축은 직결된다.The compressor (10) is driven using a part of the power output from the turbine (30). To this end, as shown in Fig. 1, the rotary shaft of the compressor 10 and the rotary shaft of the turbine 30 are directly connected.

연소기(20)는 압축기(10)의 출구로부터 공급되는 압축 공기를 연료와 혼합하여 등압 연소시켜 높은 에너지의 연소가스를 만들어낸다. The combustor 20 mixes the compressed air supplied from the outlet of the compressor 10 with the fuel and burns it under equal pressure to produce a combustion gas of high energy.

연소기(20)는 압축기(10)의 하류에 배치되며, 회전축을 중심으로 환형으로 배치되는 복수개의 버너 모듈(21)을 포함한다. 버너 모듈(21)은 연료 유체가 연소하는 연소실(240)을 포함하는 연소실 조립체(22); 및 연소실(240)로 연료 유체를 분사하는 복수개의 연료 노즐을 포함하는 연료 노즐 조립체(23);를 포함할 수 있다.The combustor 20 is disposed downstream of the compressor 10 and includes a plurality of burner modules 21 disposed annularly about a rotation axis. The burner module (21) includes a combustion chamber assembly (22) comprising a combustion chamber (240) in which fuel fluid is combusted; And a fuel nozzle assembly 23 including a plurality of fuel nozzles that inject fuel fluid into the combustion chamber 240.

가스 터빈에는 가스 연료와 액체 연료, 또는 이들이 조합된 복합 연료가 사용될 수 있는데, 본 발명에서의 연료 유체는 이들을 의미한다. 법적 규제 대상이 되는 일산화탄소와 질소산화물 등의 배출가스 양을 저감하기 위한 연소 환경을 만드는 것이 중요한데, 연소 제어가 상대적으로 어렵지만 연소 온도를 낮추고 균일한 연소를 만들어 배출가스를 줄일 수 있다는 장점이 있어 근래에는 예혼합 연소가 많이 적용된다. The gas turbine may be a gas fuel and a liquid fuel, or a composite fuel in which they are combined, and the fuel fluid in the present invention means them. It is important to make a combustion environment to reduce the amount of emission gas such as carbon monoxide and nitrogen oxides which are subject to the legal regulation. Although it is relatively difficult to control the combustion, there is an advantage that the combustion gas temperature can be lowered, There is a large amount of premixed combustion.

예혼합 연소의 경우에는 연료 노즐 조립체(23)에서 압축기(10)로부터 유입된 압축 공기와 연료가 혼합된 후, 연소실(240) 안으로 들어간다. 예혼합 가스의 최초 점화는 점화기를 이용하여 이루어지며, 이후 연소가 안정되면 연료와 공기를 공급하는 것으로 연소는 유지된다. In the case of premixed combustion, compressed air introduced from the compressor (10) in the fuel nozzle assembly (23) and fuel are mixed and then entered into the combustion chamber (240). The initial ignition of the premixed gas is made using an igniter, and then, when the combustion is stabilized, the combustion is maintained by supplying fuel and air.

연료 노즐 조립체(23)는 연료 유체를 분사하는 복수개의 연료 노즐(100)을 포함하는데, 연료 노즐(100)은 연료가 공기와 적절한 비율로 혼합되어 연소에 적합한 상태를 이룰 수 있도록 한다.The fuel nozzle assembly 23 includes a plurality of fuel nozzles 100 for injecting fuel fluid, wherein the fuel nozzles 100 allow the fuel to mix with air in an appropriate ratio to achieve a condition suitable for combustion.

복수개의 연료 노즐(100)은 도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 내부 연료 노즐을 중심으로 복수개의 외부 연료 노즐이 방사상으로 배치될 수 있다. 연료 노즐(100)에 대한 자세한 설명은 후술한다. A plurality of fuel nozzles 100 may be arranged radially with a plurality of external fuel nozzles centered on one internal fuel nozzle, as shown in FIG. A detailed description of the fuel nozzle 100 will be described later.

연소실 조립체(22)는 연소가 이루어지는 공간인 연소실(240)을 구비하는데, 라이너(250) 및 트랜지션 피스(260)를 포함한다.The combustion chamber assembly 22 includes a combustion chamber 240, which is a space where combustion takes place, including a liner 250 and a transition piece 260.

라이너(liner, 250)는 연료 노즐 조립체(23)의 하류측에 배치되며, 이너 라이너와 아우터 라이너의 이중 구조로 이루어질 수 있다. 즉, 이너 라이너를 아우터 라이너가 둘러싸는 이중 구조로 이루어질 수 있다. 이때, 이너 라이너는 내부가 빈 관형 부재로서, 연소실(240)을 이룬다. 압축 공기는 아우터 라이너 안쪽의 환형 공간 내부로 침투하여 이너 라이너를 냉각시킬 수 있다.The liner 250 is disposed on the downstream side of the fuel nozzle assembly 23 and may be formed of a dual structure of an inner liner and an outer liner. That is, the inner liner can be made of a double structure in which the outer liner surrounds the inner liner. At this time, the inner liner is a tubular member having an inside, and constitutes a combustion chamber 240. The compressed air can penetrate into the annular space inside the outer liner to cool the inner liner.

한편, 라이너(250)의 하류 측에는 트랜지션 피스(transition piece, 260)가 위치하는데, 트랜지션 피스(260)는 연소실(240)에서 발생한 연소 가스를 터빈(30)으로 고속으로 내보낼 수 있다. 트랜지션 피스(260)는 이너 트랜지션 피스와 아우터 트랜지션 피스의 이중 구조로 이루어질 수 있다. 즉, 이너 트랜지션 피스를 아우터 트랜지션 피스가 둘러싸는 이중 구조로 이루어질 수 있다. 이 때, 이너 트랜지션 피스도 이너 라이너와 마찬가지로 내부가 빈 관형 부재로 형성되며, 라이너(250)에서 터빈(30) 측으로 갈수록 직경이 점점 작아지는 형상으로 이루어질 수 있다. A transition piece 260 is positioned downstream of the liner 250 and the transition piece 260 can discharge the combustion gas generated in the combustion chamber 240 to the turbine 30 at a high speed. The transition piece 260 may have a dual structure of an inner transition piece and an outer transition piece. That is, the inner transition piece may be formed of a double structure in which the outer transition piece surrounds the inner transition piece. At this time, the inner transition piece may be formed of an empty tubular member as in the inner liner, and may have a shape in which the diameter gradually decreases from the liner 250 toward the turbine 30 side.

이 때, 이너 라이너와 이너 트랜지션 피스는 플레이트 스프링 씰(미도시)에 의해 서로 결합될 수 있다. 이너 라이너와 이너 트랜지션 피스의 각 단부는 연소기(20)와 터빈(30) 측에 각각 고정되기 때문에, 플레이트 스프링 씰은 열팽창에 의한 길이 및 직경의 신장을 수용할 수 있는 구조로 이너 라이너와 이너 트랜지션 피스를 지지할 수 있다. At this time, the inner liner and the inner transition piece can be coupled to each other by a plate spring seal (not shown). Since the end portions of the inner liner and the inner transition piece are fixed to the side of the combustor 20 and the turbine 30 respectively, the plate spring seal has a structure capable of accommodating the elongation of the length and diameter by thermal expansion. The piece can be supported.

본 실시예에 따른 가스 터빈은, 이너 라이너와 이너 트랜지션 피스를 아우터 라이너와 아우터 트랜지션 피스가 감싸는 구조로 되어 있고, 이너 라이너와 아우터 라이너 사이의 환형 공간과 이너 트랜지션 피스와 아우터 트랜지션 피스 사이의 환경 공간 안으로 압축 공기가 침투할 수 있다. 이와 같은 환형 공간을 침투한 압축 공기는 이너 라이너와 이너 트랜지션 피스를 냉각시킬 수 있다.The gas turbine according to the present embodiment has a structure in which the inner liner and the inner transition piece are surrounded by the outer liner and the outer transition piece, and the annular space between the inner liner and the outer liner, the environmental space between the inner transition piece and the outer transition piece Compressed air can penetrate in. The compressed air that has penetrated the annular space can cool the inner liner and the inner transition piece.

한편, 연소기(20)에서 생산된 고온, 고압의 연소 가스는 라이너(250) 및 트랜지션 피스(260)를 통해 터빈(30)으로 공급된다. 터빈(30)에서는 연소 가스가 단열 팽창하면서 터빈(30)의 회전축에 방사상으로 배치된 다수의 블레이드에 충돌, 반동력을 줌으로써 연소가스의 열에너지가 회전축이 회전하는 기계적인 에너지로 변환된다. 터빈(30)에서 얻은 기계적 에너지의 일부는 압축기에서 공기를 압축하는데 필요한 에너지로 공급되며, 나머지는 발전기를 구동하여 전력을 생산하는 등의 유효 에너지로 활용된다.The high temperature and high pressure combustion gas produced in the combustor 20 is supplied to the turbine 30 through the liner 250 and the transition piece 260. In the turbine (30), thermal energy of the combustion gas is converted into mechanical energy by rotating the rotating shaft by giving a reaction force to the plurality of blades radially arranged on the rotating shaft of the turbine (30) while adiabatically expanding the combustion gas. Some of the mechanical energy obtained from the turbine 30 is supplied as energy required to compress air in the compressor, and the remaining energy is utilized as effective energy such as generating electric power by driving the generator.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 노즐에 대해 설명한다.Hereinafter, a fuel nozzle according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 노즐을 나타내는 사시도이고, 도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 노즐에서 다양한 분사구의 변형예를 나타내는 사시도이다. 또한 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 노즐에서 스월러를 확대해서 나타내는 확대도이다.FIG. 4 is a perspective view showing a fuel nozzle according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 5 to 7 are perspective views showing a modified example of various injection holes in a fuel nozzle according to an embodiment of the present invention. 8 is an enlarged view showing an enlarged view of the swirler in the fuel nozzle according to the embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 연료 노즐(100)은 주입 실린더(110) 및 스월러(120)를 포함한다.The fuel nozzle 100 according to an embodiment of the present invention includes an injection cylinder 110 and a swirler 120.

주입 실린더(110)는 연료를 공급하며 연료와 공기를 예혼합하는 수단으로서, 일 방향으로 연장 형성된다. 주입 실린더(110)는 일반적으로 원통형으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예에서는 원통형의 주입 실린더(110)를 예시로 한다.The injection cylinder 110 is a means for supplying fuel and premixing fuel and air, and is formed in one direction. The injection cylinder 110 may be generally formed in a cylindrical shape, but the present invention is not limited thereto. In an embodiment of the present invention, a cylindrical injection cylinder 110 is exemplified.

주입 실린더(110) 내부에는 연료와 공기가 혼합하는 공간이 형성되며, 주입 실린더(110)의 길이 방향을 따라 연료와 공기가 지나면서 혼합될 수 있다. 주입 실린더(110)에는 그 내부로 공기가 유입되는 공기 유입구(111) 및 공기와 연료가 혼합되어 배출되는 배출구(112)가 형성될 수 있다. 배출구(112)는 주입 실린더(110)의 하류 일단에 형성될 수 있으며, 본 실시예에서는 원통형의 주입 실린더(110)의 바닥면에 형성된 것을 예시로 한다.A space for mixing the fuel and the air is formed in the injection cylinder 110, and the fuel and the air can be mixed along the longitudinal direction of the injection cylinder 110. The injection cylinder 110 may have an air inlet 111 through which air flows into the injection cylinder 110 and an outlet 112 through which air and fuel are mixed. The discharge port 112 may be formed at a downstream end of the injection cylinder 110. In this embodiment, the discharge port 112 is formed on the bottom surface of a cylindrical injection cylinder 110. [

헤드 엔드 플레이트(230)는 연료 노즐 조립체(23)의 외벽을 이루는 노즐 케이싱(230)의 단부에서 노즐 케이싱(230)과 결합하여 케이싱(230)을 밀봉하는데, 주입 실린더(110)에 연료를 공급하는 매니 폴드, 관련 밸브 등과 결합될 수 있다. 또한 헤드 엔드 플레이트(230)는 노즐 케이싱(230) 내에 배열되는 연료 노즐(100)을 지지한다. 연료 노즐(100)은 주입 실린더(110) 일단에 배치된 노즐 플랜지(140)에 의해 헤드 엔드 플레이트(230)에 고정된다.The head end plate 230 is engaged with the nozzle casing 230 at the end of the nozzle casing 230 constituting the outer wall of the fuel nozzle assembly 23 to seal the casing 230. The head end plate 230 supplies fuel to the injection cylinder 110 Manifolds, associated valves, and the like. The head end plate 230 also supports the fuel nozzle 100 arranged in the nozzle casing 230. The fuel nozzle 100 is fixed to the head end plate 230 by a nozzle flange 140 disposed at one end of the injection cylinder 110.

연료는 연료 인젝터(fuel injector, 미도시)를 통해 헤드 엔드 플레이트(220)를 거쳐 유입되어, 연료 노즐(100)의 주입 실린더(110)의 길이 방향을 따라 이동하여 연소실(240)로 분사된다. The fuel flows through the head end plate 220 through a fuel injector (not shown), moves along the longitudinal direction of the injection cylinder 110 of the fuel nozzle 100, and is injected into the combustion chamber 240.

슈라우드(shroud, 150)는 주입 실린더(110)와 이격되어 주입 실린더(110)를 길이방향으로 둘러싸도록 형성되어, 연료 및 공기가 지날 수 있도록 유로를 구성한다. 슈라우드(150)는 주입 실린더(110)의 연장 방향을 따라 연장 형성되는데, 바람직하게는 주입 실린더(110)와 동심축을 갖고 주입 실린더(110)와 일정 간격 이격되어 주입 실린더(110)를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 원통형의 슈라우드(150)를 예시로 한다. 이 경우, 주입 실린더(110) 와 슈라우드(150)에 의해 형성되는 유로의 단면은 환상(環狀)으로 형성될 수 있다.The shroud 150 is spaced apart from the injection cylinder 110 so as to surround the injection cylinder 110 in the longitudinal direction to constitute a flow path so that fuel and air can pass. The shroud 150 is formed to extend along the extending direction of the injection cylinder 110 and is preferably formed to surround the injection cylinder 110 with a concentric axis with the injection cylinder 110 and spaced apart from the injection cylinder 110 . In the embodiment of the present invention, a cylindrical shroud 150 is exemplified. In this case, the cross section of the flow path formed by the injection cylinder 110 and the shroud 150 may be formed in an annular shape.

스월러(swirler, 120)는 주입 실린더(110) 중간의 외주면에 방사형으로 배열되어, 슈라우드(150)와 주입 실린더(110) 사이의 공간으로 유입된 연료 유체에 회전 유동이 발생하도록 한다. A swirler 120 is radially arranged on the outer circumferential surface of the middle of the injection cylinder 110 so that a rotational flow is generated in the fuel fluid introduced into the space between the shroud 150 and the injection cylinder 110.

스월러(120)는 주입 실린더(110)의 내부 공간과 연통하는 유로(123)를 구비한 스월러 몸체(121) 및 유로(123)로 유입된 연료 유체를 외부로 분사하는 복수개의 분사구(122 : 1221, 1222, 1223)를 포함한다.The swirler 120 includes a swirler body 121 having a flow path 123 communicating with the internal space of the injection cylinder 110 and a plurality of injection ports 122 for spraying the fuel fluid introduced into the flow path 123 : 1221, 1222, 1223).

분사구(122)는 스월러 몸체(121)의 외벽(121a)의 관통하여 형성된다. 분사구(122) 중 적어도 하나는, 내부에서 외부까지 구경이 상이하게 변하도록 형성될 수 있다. The jetting port 122 is formed through the outer wall 121a of the swirler body 121. At least one of the ejection openings 122 may be formed so as to vary in diameter from inside to outside.

분사구(122a)는 도 5에 도시된 바와 같이 내부에서 외부로 갈수록 구경이 증가하도록 형성될 수 있다(Rin < Rout). 본 변형예에 따른 분사구(122a)는 증가하는 구경에 의해 형성된 경사면(122a-1)을 갖는데, 이러한 형태에 의해 분사구(122a)를 통해 배출되는 연료 유체는 보다 넓게 퍼져서 분사될 수 있다.As shown in FIG. 5, the injection port 122a may be formed so that the diameter increases from the inside to the outside (R in < R out ). The injection port 122a according to the present modification has an inclined surface 122a-1 formed by an increasing diameter, whereby the fuel fluid discharged through the injection port 122a can be spread more widely.

분사구(122b)는 도 6에 도시된 바와 같이 내부에서 외부로 갈수록 구경이 감소하도록 형성될 수 있다(Rin > Rout). 본 변형예에 따른 분사구(122b)에서는 좁아지는 구경에 의해 배출되는 연료 유체가 보다 빠른 속도로 분사될 수 있다.As shown in FIG. 6, the injection port 122b may be formed so that the diameter decreases from the inside to the outside (R in > R out ). In the injection port 122b according to the present modification, the fuel fluid discharged by the narrowing diameter can be injected at a higher speed.

또한 분사구(122c)는 도 7에 도시된 바와 같이 내부에서 외부로 갈수록 감소하다가 증가하도록 형성될 수 있다(Rin > Rmid , Rmid < Rout). 본 변형예에 따른 분사구(122c)는 좁아지는 구경에 의해 연료 유체가 보다 빠른 속도로 배출되다가, 증가하는 구경에 의해 넓게 퍼져서 분사될 수 있다.Also, as shown in FIG. 7, the injection port 122c may be formed so as to decrease and increase from the inside to the outside, as shown in FIG. 7 (R in > R mid , R mid <R out ). The ejection port 122c according to the present modification can be ejected at a higher speed by the narrowing diameter of the fuel fluid and spread by the increasing diameter.

한편, 복수개의 분사구(1221, 1222, 1223)는 주입 실린더(110)의 연장 방향과 교차하는 방향으로 배열될 수 있는데, 도 8에 도시된 바와 같이 스월러 몸체(121)의 중심선(CL)을 기준으로 주입 실린더(110)에서 가까운 영역에 형성된 내측 분사구(1221)와, 주입 실린더(110)에서 먼 영역에 형성된 분사구(1223)로 구분할 수 있다.The plurality of injection openings 1221, 1222 and 1223 may be arranged in a direction intersecting the extending direction of the injection cylinder 110. The center line CL of the swirler body 121, as shown in FIG. 8, An inner injection hole 1221 formed in a region near the injection cylinder 110 and an injection hole 1223 formed in an area distant from the injection cylinder 110 can be distinguished.

내측 분사구(1221) 및 외측 분사구(1223)는 서로 연료 유체의 분사 형상 또는 분사 속도가 상이하도록 형성될 수 있다. 주입 실린더(110)와 슈라우드(150)에 의해 형성되는 환상 단면의 유로는, 중심부인 주입 실린더(110)에 가까운 구역일수록 공기 유량이 많기 때문에, 유로 내에 균일한 공기 흐름을 유지하기 위해서는 내측 분사구(1221)는 외측 분사구(1223)보다 연료 유체가 넓게 펴져 분사되는 것이 바람직하다. 또한 외측 분사구(1223)는 내측 분사구(1221)보다 연료 유체의 분사 속도가 빠르게 분사되는 것이 바람직하다.The inner injection port 1221 and the outer injection port 1223 may be formed so that the injection shape or the injection speed of the fuel fluid is different from each other. Since the flow rate of the air in the annular section formed by the injection cylinder 110 and the shroud 150 is larger in the region closer to the injection cylinder 110 which is the central portion of the injection cylinder 110, 1221 are preferably injected with the fuel fluid spreading more widely than the outside injection port 1223. Further, it is preferable that the outer injection hole 1223 injects the fuel injection velocity faster than the inner injection hole 1221.

따라서, 주입 실린더(110)에서 가까운 영역에 형성된 내측 분사구(1221)는 내부에서 외부로 갈수록 구경이 증가하는 형태로 형성되거나, 주입 실린더(110)에서 먼 영역에 형성된 외측 분사구(1223)는 내부에서 외부로 갈수록 구경이 감소하도록 형성될 수 있다. 스월러 몸체(121)의 중심선(CL)에 걸려 있는 분사구(1222)는 내부에서 외부로 갈수록 감소하다가 증가하도록 형성될 수 있다. 즉, 복수개 분사구(1221, 1222, 1223)가 그 형성된 위치에 따라 다양한 변형예의 형태로 형성될 수 있다. Accordingly, the inner injection port 1221 formed in the region near the injection cylinder 110 may be formed to have an increased diameter from the inside to the outside, or the outer injection hole 1223 formed in a region distant from the injection cylinder 110 may be formed inside And may be formed so that the aperture decreases toward the outside. The injection port 1222 caught by the center line CL of the swirler body 121 may be formed so as to decrease and increase from the inside to the outside. That is, the plurality of ejection openings 1221, 1222, and 1223 can be formed in various modified forms according to their formed positions.

또한, 복수개 분사구(1221, 1222, 1223)가 같은 형태로 형성된 경우, 그 위치에 따라 구경이 달라질 수도 있다. 예를 들어 복수개 분사구(1221, 1222, 1223)가 모두 도 5에 도시된 변형예와 같이 형성된 경우에는, 외측 분사구(1223)에서 내측 분사구(1221)로 갈수록 외부 구경(Rout)이 증가하거나, 외부 구경(Rout)과 내부 구경(Rin)의 차이가 증가하도록 배치하여 내측 분사구(1221)에서 외측 분사구(1223)보다 연료 유체가 넓게 펴져 분사되도록 할 수 있다. Further, when the plurality of jetting ports 1221, 1222, and 1223 are formed in the same shape, the aperture may vary depending on the position. For example, when the plurality of jetting ports 1221, 1222, and 1223 are formed as shown in FIG. 5, the outer diameter R out increases from the outer jetting port 1223 to the inner jetting port 1221, The fuel fluid may be injected more widely than the outer injection port 1223 in the inner injection port 1221 by arranging the difference between the outer diameter R out and the inner diameter R in .

마찬가지로, 복수개 분사구(1221, 1222, 1223)가 모두 도 6에 도시된 변형예와 같이 형성된 경우에는, 외측 분사구(1223)에서 내측 분사구(1221)로 갈수록 내부 구경(Rout)이 증가하거나, 외부 구경(Rout)과 내부 구경(Rin)의 차이가 증가하도록 배치하여 외측 분사구(1223)에서 내측 분사구(1221)보다 연료 유체가 빠르게 분사되도록 할 수 있다. Similarly, when the plurality of injection ports 1221, 1222, and 1223 are formed as in the modification shown in FIG. 6, the inner diameter R out increases from the outer injection port 1223 to the inner injection port 1221, The fuel fluid can be injected faster than the inner injection port 1221 at the outer injection port 1223 by arranging the difference between the diameter R out and the inner diameter R in .

이와 같이 연료 및 공기의 혼합 성능을 향상시키면, 연소 중에 화염 유지(flame holding)를 유발할 수 있는 재순환 포켓을 방지할 수 있다. 화염 유지는 설계 예상보다 장시간 동안 연소실 내에 남아 있는 화염 또는 불꽃을 의미한다. 화염이 연소실 내에 존재하는 시간이 증가하면, 질소산화물과 같은 배출물이 보다 많이 생성될 수도 있기 때문에, 화염 유지를 방지하는 것이 바람직하다.By improving the mixing performance of the fuel and the air in this manner, it is possible to prevent recirculation pockets that can cause flame holding during combustion. Flame retention refers to flames or sparks that remain in the combustion chamber for a longer period than expected. It is desirable to prevent flame holding because, as the time during which flames are present in the combustion chamber increases, more emissions such as nitrogen oxides may be produced.

상술한 설명에서 서로 다른 요소들 간의 결합 또는 접합(접속)시에는 이들 간을 결합시키기 위한 별도의 결합 부재를 구비한다. 또한, 필요에 따라 접합면에서의 누설을 방지하기 위한 별도의 밀봉 수단이 더 추가될 수도 있다. 또한, 결합 공정의 편의와 누설 방지를 위해 끼워맞춤 형태의 소정의 돌기 또는 홈 등이 형성될 수도 있다. In the above description, when joining or connecting (joining) different elements, a separate joining member for joining the joining elements is provided. Further, additional sealing means for preventing leakage at the joint surface may be added as necessary. In addition, a fitting protrusion or groove may be formed for convenience of the bonding process and leakage prevention.

본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 다양한 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the scope of the present invention.

10 : 압축기 20 : 연소기
21 : 버너 모듈 22 : 연소실 조립체
23 : 연료 노즐 조립체 30 : 터빈
100 : 연료 노즐 110 : 주입 실린더
120 : 스월러 121 : 스월러 본체
121a : 외벽 122, 122a, 122b, 122c : 분사구
123 : 유로10: compressor 20: combustor
21: burner module 22: combustion chamber assembly
23: Fuel nozzle assembly 30: Turbine
100: fuel nozzle 110: injection cylinder
120: Swallar 121: Swallar body
121a: outer wall 122, 122a, 122b, 122c:
123: Euro

Claims (16)

일 방향으로 연장 형성되어 연소실에 연료 유체를 공급하는 주입 실린더; 및
상기 주입 실린더 중간의 외주면에 방사형으로 배열되는 복수개의 스월러;를 포함하고,
상기 복수개의 스월러 각각은,
상기 주입 실린더의 내부와 연통하는 유로를 구비한 스월러 몸체 및
상기 유로로 유입된 연료 유체를 외부로 분사하는 복수개의 분사구를 포함하고,
상기 복수개의 분사구 중 적어도 하나는,
내부에서 외부까지 구경이 상이하게 변하도록 형성되는 연료 노즐.An injection cylinder extending in one direction to supply fuel fluid to the combustion chamber; And
And a plurality of swirlers arranged radially on an outer peripheral surface of the middle of the injection cylinder,
Wherein each of the plurality of swirlers includes:
A swirler body having a flow path communicating with the inside of the injection cylinder;
And a plurality of ejection openings for ejecting the fuel fluid introduced into the flow path to the outside,
Wherein at least one of the plurality of ejection openings comprises:
Wherein the fuel nozzle is formed so as to have a different diameter from inside to outside. 제1항에 있어서,
상기 복수개의 분사구는
내부에서 외부로 갈수록 구경이 증가하도록 형성되는 연료 노즐.The method according to claim 1,
The plurality of ejection openings
Wherein a diameter of the fuel nozzle is increased from the inside to the outside. 제1항에 있어서,
상기 복수개의 분사구는
내부에서 외부로 갈수록 구경이 감소하도록 형성되는 연료 노즐.The method according to claim 1,
The plurality of ejection openings
Wherein the diameter of the fuel nozzle is reduced from the inside to the outside. 제1항에 있어서,
상기 복수개의 분사구는,
내부에서 외부로 갈수록 감소하다가 증가하도록 형성되는 연료 노즐.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of ejection openings
Wherein the fuel nozzle is formed so as to decrease and increase from the inside to the outside. 제1항에 있어서,
상기 복수개의 분사구는 상기 주입 실린더의 연장 방향과 교차하는 방향으로 배열되며,
상기 스월러 몸체의 중심선을 기준으로, 상기 주입 실린더에서 가까운 영역에 형성되는 내측 분사구는 내부에서 외부로 갈수록 구경이 증가하도록 형성되고,
상기 주입 실린더에서 먼 영역에 형성되는 외측 분사구는 내부에서 외부로 갈수록 구경이 감소하도록 형성되는 연료 노즐.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of injection openings are arranged in a direction crossing the extending direction of the injection cylinder,
An inner injection port formed in a region close to the injection cylinder with respect to a center line of the swirler body is formed so as to increase in diameter from the inside to the outside,
Wherein the outer nozzle formed in a region remote from the injection cylinder is formed so as to decrease in diameter from the inside to the outside. 일 방향으로 연장 형성되어 연소실에 연료 유체를 공급하는 주입 실린더; 및
상기 주입 실린더 중간의 외주면에 방사형으로 배열되는 복수개의 스월러;를 포함하고,
상기 복수개의 스월러 각각은,
상기 주입 실린더의 내부와 연통하는 유로를 구비한 스월러 몸체 및
상기 주입 실린더의 연장 방향과 교차하는 방향으로 배열되며, 상기 유로로 유입된 연료 유체를 외부로 분사하는 복수개의 분사구를 포함하고,
상기 복수개의 분사구는,
상기 스월러 몸체의 중심선을 기준으로, 상기 주입 실린더에서 가까운 영역에 형성되는 내측 분사구와, 상기 주입 실린더에서 먼 영역에 형성되는 분사구로 구분되며,
상기 내측 분사구 및 외측 분사구는 서로 연료 유체의 분사 형상 또는 분사 속도가 상이하도록 형성되는 연료 노즐.An injection cylinder extending in one direction to supply fuel fluid to the combustion chamber; And
And a plurality of swirlers arranged radially on an outer peripheral surface of the middle of the injection cylinder,
Wherein each of the plurality of swirlers includes:
A swirler body having a flow path communicating with the inside of the injection cylinder;
And a plurality of ejection openings arranged in a direction intersecting the extending direction of the injection cylinder and ejecting the fuel fluid introduced into the flow path to the outside,
Wherein the plurality of ejection openings
An injection hole formed in an area near the injection cylinder with respect to a center line of the swirler body and an injection hole formed in an area distant from the injection cylinder,
Wherein the inner injection port and the outer injection port are formed so that the injection shape or injection speed of the fuel fluid is different from each other. 제6항에 있어서,
상기 내측 분사구는 상기 외측 분사구보다 연료 유체가 넓게 펴져 분사되는 연료 노즐.The method according to claim 6,
Wherein the inner injection hole is formed such that the fuel fluid is spread more widely than the outer injection hole. 제6항에 있어서,
상기 외측 분사구는 상기 내측 분사구보다 연료 유체의 분사 속도가 빠르게 분사되는 연료 노즐.The method according to claim 6,
Wherein the outer nozzle has a jetting speed of fuel fluid jetted faster than the inner nozzle. 연료 유체가 연소하는 연소실을 포함하는 연소실 조립체;
상기 연소실로 연료 유체를 분사하는 복수개의 연료 노즐을 포함하는 연료 노즐 조립체;를 포함하며,
상기 연료 노즐은,
일 방향으로 연장 형성되어 연소실에 연료 유체를 공급하는 주입 실린더; 및
상기 주입 실린더 중간의 외주면에 방사형으로 배열되는 복수개의 스월러;를 포함하고,
상기 복수개의 스월러 각각은,
상기 주입 실린더의 내부와 연통하는 유로를 구비한 스월러 몸체 및
상기 유로로 유입된 연료 유체를 외부로 분사하는 복수개의 분사구를 포함하고,
상기 복수개의 분사구 중 적어도 하나는,
내부에서 외부까지 구경이 상이하게 변하도록 형성되는 연소기.A combustion chamber assembly including a combustion chamber in which the fuel fluid is combusted;
A fuel nozzle assembly including a plurality of fuel nozzles for injecting fuel fluid into the combustion chamber,
The fuel nozzle
An injection cylinder extending in one direction to supply fuel fluid to the combustion chamber; And
And a plurality of swirlers arranged radially on an outer peripheral surface of the middle of the injection cylinder,
Wherein each of the plurality of swirlers includes:
A swirler body having a flow path communicating with the inside of the injection cylinder;
And a plurality of ejection openings for ejecting the fuel fluid introduced into the flow path to the outside,
Wherein at least one of the plurality of ejection openings comprises:
A combustor having a different diameter from inside to outside. 제9항에 있어서,
상기 복수개의 분사구는
내부에서 외부로 갈수록 구경이 증가하도록 형성되는 연소기.10. The method of claim 9,
The plurality of ejection openings
And the diameter of the burner increases from the inside to the outside. 제9항에 있어서,
상기 복수개의 분사구는
내부에서 외부로 갈수록 구경이 감소하도록 형성되는 연소기.10. The method of claim 9,
The plurality of ejection openings
Wherein a diameter of the burner decreases from the inside to the outside. 제9항에 있어서,
상기 복수개의 분사구는 상기 주입 실린더의 연장 방향과 교차하는 방향으로 배열되며,
상기 스월러 몸체의 중심선을 기준으로, 상기 주입 실린더에서 가까운 영역에 형성되는 내측 분사구는 내부에서 외부로 갈수록 구경이 감소하도록 형성되고,
상기 주입 실린더에서 먼 영역에 형성되는 외측 분사구는 내부에서 외부로 갈수록 구경이 감소하도록 형성되는 연소기.10. The method of claim 9,
Wherein the plurality of injection openings are arranged in a direction crossing the extending direction of the injection cylinder,
An inner injection hole formed in a region near the injection cylinder with respect to a center line of the swirler body is formed so as to decrease in diameter from the inside to the outside,
And an outer injection port formed in a region distant from the injection cylinder is formed so as to decrease in diameter from the inside to the outside. 연료 유체가 연소하는 연소실을 포함하는 연소실 조립체; 및
상기 연소실로 연료 유체를 분사하는 복수개의 연료 노즐을 포함하는 연료 노즐 조립체;를 포함하며,
상기 연료 노즐은,
일 방향으로 연장 형성되어 연소실에 연료 유체를 공급하는 주입 실린더;
상기 주입 실린더 중간의 외주면에 방사형으로 배열되는 복수개의 스월러;를 포함하고,
상기 복수개의 스월러 각각은,
상기 주입 실린더의 내부와 연통하는 유로를 구비한 스월러 몸체 및
상기 주입 실린더의 연장 방향과 교차하는 방향으로 배열되며, 상기 유로로 유입된 연료 유체를 외부로 분사하는 복수개의 분사구를 포함하고,
상기 복수개의 분사구는,
상기 스월러 몸체의 중심선을 기준으로, 상기 주입 실린더에서 가까운 영역에 형성되는 내측 분사구와, 상기 주입 실린더에서 먼 영역에 형성되는 분사구로 구분되며,
상기 내측 분사구 및 외측 분사구는 서로 연료 유체의 분사 형상 또는 분사 속도가 상이하도록 형성되는 연소기.A combustion chamber assembly including a combustion chamber in which the fuel fluid is combusted; And
A fuel nozzle assembly including a plurality of fuel nozzles for injecting fuel fluid into the combustion chamber,
The fuel nozzle
An injection cylinder extending in one direction to supply fuel fluid to the combustion chamber;
And a plurality of swirlers arranged radially on an outer peripheral surface of the middle of the injection cylinder,
Wherein each of the plurality of swirlers includes:
A swirler body having a flow path communicating with the inside of the injection cylinder;
And a plurality of ejection openings arranged in a direction intersecting the extending direction of the injection cylinder and ejecting the fuel fluid introduced into the flow path to the outside,
Wherein the plurality of ejection openings
An injection hole formed in an area near the injection cylinder with respect to a center line of the swirler body and an injection hole formed in an area distant from the injection cylinder,
Wherein the inner injection port and the outer injection port are formed so that the injection shape or the injection speed of the fuel fluid is different from each other. 제13항에 있어서,
상기 내측 분사구는 상기 외측 분사구보다 연료 유체가 넓게 펴져 분사되는 연소기.14. The method of claim 13,
Wherein the inner injection hole is formed such that the fuel fluid is spread and injected over the outer injection hole. 제13항에 있어서,
상기 외측 분사구는 상기 내측 분사구보다 연료 유체의 분사 속도가 빠르게 분사되는 연소기.14. The method of claim 13,
Wherein the outer injection hole injects the fuel injection velocity faster than the inner injection hole. 유입되는 공기를 압축하는 압축기;
상기 압축기에서 압축된 공기와 연료를 혼합하여 연소시키는 연소기; 및
상기 연소기에서 연소된 가스로 동력을 발생시키는 터빈;을 포함하며,
상기 연소기는,
연료 유체가 연소하는 연소실을 포함하는 연소실 조립체;
상기 연소실로 연료 유체를 분사하는 복수개의 연료 노즐을 포함하는 연료 노즐 조립체;를 포함하고,
상기 연료 노즐은,
일 방향으로 연장 형성되어 연소실에 연료 유체를 공급하는 주입 실린더;
상기 주입 실린더 중간의 외주면에 방사형으로 배열되는 복수개의 스월러;
상기 복수개의 스월러 각각은,
상기 주입 실린더의 내부와 연통하는 유로를 구비한 스월러 몸체 및
상기 주입 실린더의 연장 방향과 교차하는 방향으로 배열되며, 상기 유로로 유입된 연료 유체를 외부로 분사하는 복수개의 분사구를 포함하고,
상기 복수개의 분사구는,
상기 스월러 몸체의 중심선을 기준으로, 상기 주입 실린더에서 가까운 영역에 형성되는 내측 분사구와, 상기 주입 실린더에서 먼 영역에 형성되는 분사구로 구분되며,
상기 내측 분사구 및 외측 분사구는 서로 연료 유체의 분사 형상 또는 분사 속도가 상이하도록 형성되는 가스 터빈.
A compressor for compressing the incoming air;
A combustor which mixes and combusts the air and the compressed air in the compressor; And
And a turbine generating power from the combusted gas in the combustor,
The combustor
A combustion chamber assembly including a combustion chamber in which the fuel fluid is combusted;
A fuel nozzle assembly including a plurality of fuel nozzles for injecting fuel fluid into the combustion chamber,
The fuel nozzle
An injection cylinder extending in one direction to supply fuel fluid to the combustion chamber;
A plurality of swathers radially arranged on an outer peripheral surface of the middle of the injection cylinder;
Wherein each of the plurality of swirlers includes:
A swirler body having a flow path communicating with the inside of the injection cylinder;
And a plurality of ejection openings arranged in a direction intersecting the extending direction of the injection cylinder and ejecting the fuel fluid introduced into the flow path to the outside,
Wherein the plurality of ejection openings
An injection hole formed in an area near the injection cylinder with respect to a center line of the swirler body and an injection hole formed in an area distant from the injection cylinder,
Wherein the inner jet port and the outer jet port are formed so that the jetting shape or the jetting speed of the fuel fluid is different from each other.
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