KR20210123375A - 연소기 및 가스 터빈 - Google Patents

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Abstract

연소기(10)는 외통(11)과, 내통(12)과, 복수의 메인 노즐(22)과, 공기 유로부(R)와, 복수의 물 분사부(30)를 구비한다. 복수의 메인 노즐(22)은 내통(12)의 내부에 마련되어 있다. 복수의 메인 노즐(22)은 연료를 분사한다. 공기 유로부(R)는 외부로부터 외통(11)의 내주면(11f)과 내통(12)의 외주면(12g) 사이에 도입한 공기를, 내통(12) 내에 송입한다. 복수의 물 분사부(30)는, 외통(11)의 내주면(11f)에 중심축(O) 주위의 둘레방향(Dc)으로 간격을 두고 마련되어 있다. 복수의 물 분사부(30)는, 공기 유로부(R)를 흐르는 공기에 물을 분사한다. 물 분사부(30)는 제 1 노즐(32)과, 제 2 노즐(33)을 구비한다. 제 1 노즐(32)은 둘레방향(Dc)의 제 1 측(Dc1)에 물을 분사한다. 제 2 노즐(33)은 둘레방향(Dc)의 제 2측(Dc2)에 물을 분사한다.

Description

연소기 및 가스 터빈
본 발명은 연소기 및 가스 터빈에 관한 것이다.
본 원은 2019년 4월 5일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제 2019-072829 호에 대해 우선권을 주장하며, 그 내용을 여기에 원용한다.
가스 터빈에 이용되는 연소기로서는, 가스 연료와 오일 연료를 연소할 수 있는 듀얼 연소 연소기가 알려져 있다. 이와 같은 듀얼 연소 연소기로 오일 연료를 연소하는 경우, 연소통 내에 오일 연료와 함께 물을 분사하는 기술이 알려져 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에는 외통의 내주면과 내통의 외주면 사이에 형성된 공기 유로에, 물 공급부를 구비하는 연소기가 개시되어 있다. 이 특허문헌 1의 연소기에 형성된 공기 유로는, 내통의 후단에서 유통방향이 반전되는 반전부를 구비하고 있다. 이 반전부를 거친 공기는, 내통 내에 연료를 분사하는 연료 노즐에 공급된다. 물 공급부는 공기 유로의 반전부 이전에 마련되며, 공기 유로를 흐르는 공기에 물 또는 증기를 공급한다. 이 특허문헌 1의 연소기에서는, 물 공급부에서 공기에 물 또는 증기를 공급하는 것에 의해, 연소기의 화염 온도의 저감을 도모하여, NOx(질소산화물)나 그을음 등을 저감하고 있다.
일본 특허 공개 제 2014-145563 호 공보
특허문헌 1에 개시된 연소기에서는, 외통과 내통 사이의 공기 유로의 공기에 물이 공급된다. 그 때문에, 물 공급부로부터 공기 유로 내에 공급된 물은, 반전부에서 물에 작용하는 원심력에 의해, 반전부의 직경방향 외측의 내주면에 부착되기 쉽다. 물이 반전부의 내주면에 부착되면, 물이 화염까지 도달하기 어려워진다. 그 결과, 연소기에 있어서의 화염 온도의 저감을 도모하여, NOx나 그을음 등의 저감을 실행한다는 효과에 개선의 여지가 있다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, NOx나 그을음 등의 저감을 더욱 도모할 수 있는 연소기 및 가스 터빈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해, 이하의 수단을 채용한다.
본 발명의 제 1 태양에 의하면, 연소기는 외통과, 내통과, 복수의 연료 노즐과, 공기 유로부와, 복수의 물 분사부를 구비한다. 상기 외통은 축선방향으로 연장되는 통형상이다. 상기 내통은 상기 외통의 직경방향 내측에 마련되어 있다. 내통은 상기 축선방향으로 연장되는 통형상이다. 복수의 상기 연료 노즐은 상기 내통의 내부에 마련되어 있다. 복수의 상기 연료 노즐은 연료를 분사한다. 상기 공기 유로부는, 외부로부터 상기 외통의 내주면과 상기 내통의 외주면 사이에 도입한 공기를, 상기 내통 내에 송입한다. 복수의 상기 물 분사부는, 상기 외통의 내주면에, 상기 축선 주위의 둘레방향으로 간격을 두고 마련되어 있다. 복수의 상기 물 분사부는 상기 외통의 직경방향 내측을 향하여 물을 분사한다. 상기 물 분사부는 제 1 노즐과, 제 2 노즐을 구비한다. 상기 제 1 노즐은 상기 둘레방향 제 1 측에 물을 분사한다. 상기 제 2 노즐은 상기 둘레방향 제 2 측에 물을 분사한다.
이와 같이 구성하는 것에 의해, 물 분사부에서는, 외통의 내주면으로부터 물을 분사한다. 분사된 물의 액적은 공기와 함께 내통 내로 송입된다. 따라서, 연료 노즐로부터 연료가 분사되는 부분에 도달할 때까지의 사이에, 액적이 미립화되어 증발하기 쉬워진다. 또한, 물은 외통의 내주면으로부터 외통의 직경방향 내측으로 분사되므로, 원심력이 작용하여도, 물의 액적은 직경방향 외측으로 편향되기 어려워진다. 따라서, 연료 노즐로부터 연료가 분사되는 부분에 도달하는 액적의 양이 줄어드는 것이 억제된다. 또한, 제 1 노즐은 둘레방향 제 1 측에 물을 분사한다. 제 2 노즐은 둘레방향 제 2 측에 물을 분사한다. 이에 의해, 공기 유로부 내에 있어서의 액적의 분포가 불균일하게 되어, 액적의 분산성이 높아진다. 따라서, NOx나 그을음 등의 저감을 더욱 도모하는 것이 가능해진다.
본 발명의 제 2 태양에 의하면, 제 1 태양에 따른 상기 물 분사부는, 상기 외통의 내주면에 고정된 브래킷을 구비하도록 하여도 좋다. 상기 제 1 노즐 및 상기 제 2 노즐은 상기 브래킷에 마련되어 있도록 하여도 좋다.
이와 같이 구성하는 것에 의해, 제 1 노즐 및 제 2 노즐이 마련된 브래킷을 외통의 내주면에 장착하는 것만으로, 물 분사부의 설치를 용이하게 실행할 수 있다.
본 발명의 제 3 태양에 의하면, 제 2 태양에 따른 상기 브래킷은, 제 1 경사면과 제 2 경사면을 갖도록 하여도 좋다. 상기 제 1 경사면은 상기 둘레방향 제 1 측으로 경사지며, 상기 제 1 노즐이 마련되어 있다. 상기 제 2 경사면은 상기 둘레방향 제 2 측으로 경사지며, 상기 제 2 노즐이 마련되어 있다.
이와 같이 구성하는 것에 의해, 브래킷의 제 1 경사면에 마련된 제 1 노즐은, 둘레방향 제 1 측에 물을 분사한다. 또한, 브래킷의 제 2 경사면에 마련된 제 2 노즐은 둘레방향 제 2 측에 물을 분사한다. 이와 같은 브래킷을 이용하는 것에 의해, 제 1 노즐 및 제 2 노즐을, 소정의 방향으로 경사지게 한 상태로 용이하게 설치할 수 있다.
본 발명의 제 4 태양에 의하면, 제 1 내지 제 3 태양 중 어느 하나의 태양에 따른 연소기는, 둘레방향에서 서로 이웃하는 상기 물 분사부끼리에 있어서, 한쪽의 상기 물 분사부의 상기 제 1 노즐과, 다른쪽의 상기 물 분사부의 상기 제 2 노즐이, 상기 축선방향으로 서로 상이한 위치에 마련되어 있도록 하여도 좋다.
이와 같이 구성하는 것에 의해, 둘레방향에서 서로 이웃하는 물 분사부끼리에 있어서, 한쪽의 물 분사부의 제 1 노즐로부터 분사된 물의 액적과, 다른쪽의 물 분사부의 제 2 노즐로부터 분사된 물의 액적이, 서로 간섭하는 것이 억제된다. 이에 의해, 액적끼리가 합체하여 대형화되는 것이 억제된다. 따라서, 액적이 증발되기 쉬워진다.
본 발명의 제 ５ 태양에 의하면, 제 1 내지 제 4 태양 중 어느 하나의 태양에 따른 연소기는, 둘레방향에서 서로 이웃하는 상기 물 분사부끼리에 있어서, 상기 제 1 노즐과 상기 제 2 노즐은, 물을 분사하는 노즐 구멍의 직경이 서로 상이하도록 하여도 좋다.
이와 같이 구성하는 것에 의해, 제 1 노즐과 제 2 노즐은 분사되는 물(액적)의 기세(유속)가 상이하다. 이에 의해, 제 1 노즐과 제 2 노즐은, 각각으로부터 분사된 물의 액적이 분사방향을 따라서 도달하는 거리가 상이하다. 또한, 제 1 노즐과 제 2 노즐은 액적의 입경도 상이하다. 이에 의해, 공기 유로부 내에 있어서의 액적의 분포가 불균일하게 되어, 액적의 분산성이 높아진다.
본 발명의 제 6 태양에 의하면, 제 1 내지 제 ５ 태양 중 어느 하나의 태양에 따르는 연소기는, 둘레방향에서 서로 이웃하는 상기 물 분사부끼리에 있어서, 상기 제 1 노즐과 상기 제 2 노즐은, 물의 분사방향이 상기 축선방향으로 서로 상이하게 되도록 하여도 좋다.
이와 같이 구성하는 것에 의해, 둘레방향에서 서로 이웃하는 상기 물 분사부끼리에 있어서, 한쪽의 물 분사부의 제 1 노즐로부터 분사된 물의 액적과, 다른쪽의 물 분사부의 제 2 노즐로부터 분사된 물의 액적이, 서로 간섭하는 것이 억제된다. 이에 의해, 액적끼리가 합체하여 대형화되는 것이 억제된다. 따라서, 액적이 증발되기 쉬워진다.
본 발명의 제 7 태양에 의하면, 제 1 내지 제 6 태양 중 어느 하나의 태양에 따른 연소기는, 환상 유로부와, 물 공급 구멍을 구비하도록 하여도 좋다. 상기 환상 유로부는 상기 외통의 외주면에 마련되어 있다. 상기 환상 유로부는, 둘레방향으로 연속하여 외부로부터 물이 공급된다. 상기 물 공급 구멍은 상기 외통을 직경방향으로 관통하고 있다. 상기 물 공급 구멍은, 상기 환상 유로부로부터 복수의 상기 물 분사부의 각각에 물을 공급한다.
이와 같이 구성하는 것에 의해, 외부로부터 공급되는 물이, 환상 유로부에 도달할 때까지는, 물이 연소기의 외통 내에서 열에 노출되는 것이 억제된다. 이에 의해, 물을 공급하는 계통의 배관 등이 열응력의 영향을 받는 것이 억제된다.
본 발명의 제 8 태양에 의하면, 가스 터빈은 제 1 내지 제 7 태양 중 어느 하나의 태양에 따른 연소기를 구비한다.
이와 같이 하는 것에 의해, 가스 터빈의 상품성을 향상할 수 있다.
상기 연소기에 의하면, NOx나 그을음 등의 저감을 더욱 도모하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 연소기의 내부 구성을 도시하는 단면도이다.
도 2는 상기 연소기의 요부를 도시하는 확대 단면도이다.
도 3은 도 2의 A-A선을 따르는 단면도이다.
도 4는 상기 연소기의 물 분사부를, 외통의 직경방향 내측으로부터 본 도면이다.
도 5는 상기 연소기의 제 2 실시형태에 있어서의 연소기의 요부를 도시하는 확대 단면도이다.
도 6은 상기 연소기의 제 2 실시형태에 있어서의 물 분사부를, 외통의 직경방향 내측으로부터 본 도면이다.
도 7은 상기 연소기의 제 3 실시형태에 있어서의 물 분사부를, 외통의 직경방향 내측으로부터 본 도면이다.
도 8은 상기 연소기의 제 4 실시형태에 있어서의 연소기의 요부를 도시하는 확대 단면도이다.
도 9는 상기 연소기의 제 4 실시형태에 있어서의 물 분사부를, 외통의 직경방향 내측으로부터 본 도면이다.
도 10은 상기 연소기의 제 ５ 실시형태에 있어서의 연소기의 요부를 도시하는 확대 단면도이다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 연소기 및 가스 터빈을 도면에 근거하여 설명한다.
(제 1 실시형태)
도 1은 이 실시형태의 연소기의 내부 구성을 도시하는 단면도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 이 실시형태의 연소기(10)는 가스 터빈(1)의 차실(2)에 마련되어 있다. 연소기(10)는 가스 연소와 오일 연소의 양쪽이 가능한 듀얼 방식의 것이다. 연소기(10)에는, 가스 터빈(1)의 압축기(도시 없음)에서 생성된 압축 공기가 도입된다. 연소기(10)는 도입된 압축 공기에 연료를 분사하여, 고온·고압의 연소 가스를 발생시킨다.
연소기(10)는 외통(11)과, 내통(12)과, 미통(13)과, 배면벽(14)과, 파일럿 노즐(21)과, 메인 노즐(연료 노즐)(22)과, 공기 유로부(R)와, 물 분사부(30)를 주로 구비하고 있다.
외통(11)은 가스 터빈(1)의 차실(2)에 지지되어 있다. 외통(11)은 그 중심 축(O)이 연장되는 축선방향(Da)으로 연장되는 통형상으로 형성되어 있다.
내통(12)은 외통(11)에 대해, 중심 축(O)을 중심으로 한 직경방향 내측에 마련되어 있다. 내통(12)은 축선방향(Da)으로 연장되는 통형상이다. 축선방향(Da)에 있어서의 내통(12)의 제 1 측(Da1)의 단부(12a)는, 축선방향(Da)에 있어서의 외통(11)의 제 1 측(Da1)의 단부(11a)의 중심 축(O)을 중심으로 한 직경방향 내측에 배치되어 있다. 축선방향(Da)에 있어서의 내통(12)의 제 2 측(Da2)의 단부(12b)는, 축선방향(Da)에 있어서의 외통(11)의 축선방향(Da)의 제 2 측(Da2)의 단부(11b)보다 제 2 측(Da2)에 배치되어 있다. 또한, 이 실시형태에 있어서의 내통(12)은 축선방향(Da)의 제 1 측(Da1)의 단부(12a)에 원통부(51)(후술함)를 갖고 있는 경우를 예시하고 있다.
미통(13)은 내통(12)의 제 2 측(Da2)의 단부(12b)의 직경방향 외측에 마련되어 있다. 미통(13)은 축선방향(Da)으로 연장되는 통형상이다.
배면벽(14)은 외통(11)의 축선방향(Da)의 제 1 측(Da1)의 단부(11a)를 폐색 한다. 배면벽(14)은 중심 축(O) 주위의 둘레방향(Dc)으로 연속하는 안내면(15)을갖는다. 안내면(15)은 중심 축(O)에 직교하는 방향으로 보아, 축선방향(Da)의 제 1 측(Da1)으로 오목해지는 만곡면이다. 안내면(15)은 내통(12)의 제 1 측(Da1)의 단부(12a)에 대해 간격을 두고 배치되어 있다.
파일럿 노즐(21)은 내통(12)의 중심 축(O)을 따라서 마련되어 있다. 파일럿 노즐(21)은, 외부로부터 공급되는 연료를 선단부(21a)로부터 분사한다. 파일럿 노즐(21)로부터 분사된 연료에 착화하는 것에 의해, 화염을 생성한다.
파일럿 노즐(21)은 파일럿 콘(24)을 구비하고 있다. 파일럿 콘(24)은 파일럿 노즐(21)의 선단부(21a)를 외주측으로부터 둘러싸는 통형상으로 형성되어 있다. 파일럿 콘(24)은 테이퍼 콘부(24c)를 갖고 있다. 테이퍼 콘부(24c)는, 파일럿 노즐(21)의 선단부(21a) 근방으로부터, 화염의 생성 방향을 향하여, 그 내경이 점차 확대된다. 테이퍼 콘부(24c)는 화염의 확산 범위, 방향을 규제하여, 보염성을 높인다.
파일럿 노즐(21)의 외주면과 파일럿 콘(24)의 내주면 사이에는, 파일럿 스월러(28)가 마련되어 있다. 파일럿 스월러(28)는 파일럿 콘(24) 내에 공급되는 공기를 정류한다.
메인 노즐(22)은 내통(12) 내에 복수 개가 마련되어 있다. 복수 개의 메인 노즐(22)은 파일럿 노즐(21)의 직경방향 외측에, 둘레방향(Dc)으로 간격을 두고 배치되어 있다. 각 메인 노즐(22)은 내통(12)의 축선방향(Da)으로 연장되어 있다.
메인 노즐(22)의 선단부(22a)의 외주측에는, 메인 버너(25)가 마련되어 있다. 메인 버너(25)는 통형상이며, 내통(12)의 중심측의 파일럿 콘(24)에 근접하는 측(25a)이, 화염의 생성 방향을 향하며 점차 외주측으로 경사져 형성되어 있다.
메인 노즐(22)의 선단부(22a)의 외주면과 메인 버너(25)의 내주면 사이에는, 메인 스월러(29)가 마련되어 있다. 메인 스월러(29)는 메인 버너(25) 내에 공급되는 공기를 정류한다.
도 2는 연소기의 요부를 도시하는 확대 단면도이다.
도 1, 도 2에 도시하는 바와 같이, 공기 유로부(R)는 도입 유로부(R1)와, 반전 유로부(R2)와, 내부 유로부(R3)를 구비하고 있다.
도입 유로부(R1)는 외통(11)의 내주면(11f)과 내통(12)의 외주면(12g) 사이에 형성되어 있다. 도입 유로부(R1)는, 외통(11)의 축선방향(Da)의 제 2 측(Da2)의 단부(11b)와 내통(12)의 외주면(12g)의 간극에 형성되는 개구(16)로부터, 공기가 도입된다. 개구(16)에는 펀치 메탈(27)이 마련되어 있다. 펀치 메탈(27)은, 다수의 구멍이 형성된 다공판이다. 펀치 메탈(27)은 가스 터빈(1)의 압축기(도시 없음)로부터 유입되는 공기를 정류한다. 도입 유로부(R1)에 도입된 공기는, 도입 유로부(R1)에 있어서, 축선방향(Da)의 제 1 측(Da1)을 향하여 흐른다.
반전 유로부(R2)는 도입 유로부(R1)에 도입된 공기의 유통방향을, 축선방향(Da)의 제 2 측(Da2)으로 반전시킨다. 반전 유로부(R2)에는, 원통부(51)와, 가이드 베인(52)이 마련되어 있다. 원통부(51)는 상술한 내통(12)의 제 1 측(Da1)의 단부(12a)를 형성하고 있다. 원통부(51)는 직경방향 외측으로 부풀어 오른 벨 마우스 구조이다. 가이드 베인(52)은 둘레방향(Dc)에서 이웃하는 메인 노즐(22) 사이에 마련되어 있다. 가이드 베인(52)은 원통부(51)의 제 1 측(Da1)의 선단(51a)의 근방으로부터, 축선방향(Da)의 제 2 측(Da2)을 향하여 직경방향 내측으로 만곡되어 연장되어 있다.
반전 유로부(R2)는, 도입 유로부(R1)에 도입된 공기를, 배면벽(14)의 안내면(15), 및 가이드 베인(52)에 의해, 직경방향 내측으로부터 축선방향(Da)의 제 2 측(Da2)을 흐르도록 반전시킨다. 반전 유로부(R2)에서 유통방향이 변환된 공기는 내통(12) 내의 내부 유로부(R3)에 송입한다.
내부 유로부(R3)는 내통(12)의 직경방향 내측에 형성되어 있다. 반전 유로부(R2)로 유통방향이 반전된 공기는, 내통(12)의 축선방향(Da)의 제 1 측(Da1)의 단부(12a)측으로부터, 축선방향(Da)의 제 2 측(Da2)의 단부(12b)를 향하여 내부 유로부(R3)를 흐른다.
도 3은 도 2의 A-A선을 따르는 단면도이다.
도 2, 도 3에 도시하는 바와 같이, 물 분사부(30)는 중심 축(O) 주위의 둘레방향(Dc)으로 등간격을 두고 복수 마련되어 있다. 각 물 분사부(30)는 내통(12)의 단부(12a)의 직경방향 외측에 배치되어 있다. 각 물 분사부(30)는 반전 유로부(R2)의 유통방향 상류측에 배치되어 있다. 물 분사부(30)는 공기 유로부(R)를 흐르는 공기에 물을 분사한다. 물 분사부(30)는 외통(11)의 내주면(11f)에 마련되어 있다. 물 분사부(30)는, 외통(11)의 내주면(11f)측으로부터, 연소기(10)의 직경방향 내측의 도입 유로부(R1)를 향하여 물을 분사한다.
도 4는 연소기의 물 분사부를, 외통의 직경방향 내측으로부터 본 도면이다.
도 3, 도 4에 도시하는 바와 같이, 각 물 분사부(30)는 브래킷(31)과, 제 1 노즐(32)과, 제 2 노즐(33)을 구비하고 있다.
브래킷(31)은 외통(11)의 내주면(11f)에 고정되어 있다. 브래킷(31)은 고정면(31b)과, 제 1 경사면(31s)과, 제 2 경사면(31t)을 갖고 있다.
고정면(31b)은 외통(11)의 내주면(11f)에 부딪치고 있다. 브래킷(31)은, 고정면(31b)을 내주면(11f)에 부딪히게 한 상태에서, 용접이나 볼트 등의 적정 고정 수단에 의해 내주면(11f)에 고정되어 있다.
제 1 경사면(31s)은 외통(11)의 중심 축(O)을 향하는 직경방향(Dr)에 대해 둘레방향(Dc)의 제 1 측(Dc1)으로 경사져 있다. 제 2 경사면(31t)은 외통(11)의 중심 축(O)을 향하는 직경방향(Dr)에 대해 둘레방향(Dc)의 제 2 측(Dc2)으로 경사져 있다. 환언하면, 제 1 경사면(31s) 및 제 2 경사면(31t)은, 중심 축(O)을 중심으로 한 직경방향의 가장 내측에서 서로 접하는 동시에, 직경방향의 외측을 향함에 따라서(환언하면, 내주면(11f)에 가까워질수록) 서로 이격되도록 경사져 있다. 이 실시형태에 있어서의 제 1 경사면(31s)과 제 2 경사면(31t)은 각각 둘레방향으로 대칭으로 형성되며, 각각 경사가 일정한 평면형상으로 형성되어 있지만, 이 구성으로 한정되지 않는다.
제 1 노즐(32)은 제 1 경사면(31s)에 마련되어 있다. 제 1 노즐(32)에는, 물을 분사하는 노즐 구멍(32h)이 형성되어 있다. 제 2 노즐(33)은 제 2 경사면(31t)에 마련되어 있다. 제 2 노즐(33)에는 물을 분사하는 노즐 구멍(33h)이 형성되어 있다.
이 제 1 실시형태에서 예시하는 제 1 노즐(32)의 노즐 구멍(32h)의 구멍 직경과, 제 2 노즐(33)의 노즐 구멍(33h)의 구멍 직경은 동일하다. 노즐 구멍(32h, 33h)의 유효 면적의 범위는, 예를 들면, 0.01㎟ 내지 2.0㎟로 할 수 있다. 또한, 노즐 구멍(32h, 33h)의 유효 면적의 범위는, 예를 들면, 2.0㎟ 내지 20.0㎟로 하여도 좋다. 또한, 유효 면적=질량 유량/(2×차압×수 밀도)0.5이다.
이와 같은 복수의 물 분사부(30)에는, 외부의 물 공급원(도시 없음)으로부터 물이 공급된다. 그 때문에, 도 2에 도시하는 바와 같이, 배면벽(14)에는, 각 물 분사부(30)에 물을 공급하는 공급 유로(35)가 형성되어 있다. 물 분사부(30)는, 공급 유로(35)와 브래킷(31)을 접속하고, 물을 브래킷(31)에 공급하는 유로 형성 부재(36)를 구비한다. 유로 형성 부재(36)는 축선방향(Da)으로 연장되며, 외통(11)의 내주면(11f)과의 사이에, 물의 유로(36r)를 형성한다. 브래킷(31)에는, 유로 형성 부재(36)에 의해 형성되는 유로(36r)를 통하여, 공급 유로(35)로부터 물이 공급된다.
이와 같은 물 분사부(30)에서는, 외부의 물 공급원(도시하지 않음)으로부터 공급 유로(35), 유로(36r)를 통하여 브래킷(31)에 물이 공급된다. 브래킷(31)에 공급된 물은, 브래킷(31) 내에서 제 1 노즐(32)과 제 2 노즐(33)에 분배된다. 제 1 노즐(32), 제 2 노즐(33)에서는, 브래킷(31)에서 분배된 물이, 노즐 구멍(32h, 33h)으로부터 분사된다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 브래킷(31)의 제 1 경사면(31s)에 마련된 제 1 노즐(32)은 둘레방향(Dc)의 제 1 측(Dc1)에 물을 분사한다. 또한, 브래킷(31)의 제 2 경사면(31t)에 마련된 제 2 노즐(33)은 둘레방향(Dc)의 제 2 측(Dc2)에 물을 분사한다.
이와 같이 하여, 물 분사부(30)에서는, 외통(11)의 내주면(11f)으로부터 물을 분사한다. 물 분사부(30)로부터 분사되는 물의 액적은, 반전 유로부(R2)의 바로 상류측에서, 공기 유로부(R)를 흐르는 공기 중에 분사된다. 분사된 물의 액적은 공기와 함께, 내통(12) 내로 송입된다. 액적은 메인 버너(25)에서 생성되는 화염의 열에 의해 증발한다.
따라서, 상술한 제 1 실시형태의 연소기(10)에 의하면, 물 분사부(30)에서는, 외통(11)의 내주면(11f)으로부터 물을 분사한다. 이에 의해, 메인 버너(25)로부터 연료가 분사되는 부분에 도달할 때까지의 사이에, 액적이 미립화되어 증발하기 쉬워진다. 또한, 물은 외통(11)의 내주면(11f)으로부터 외통(11)의 직경방향(Dr) 내측을 향하여 분사된다. 이에 의해, 반전 유로부(R2)에서 원심력이 작용하여도, 물의 액적은 직경방향(Dr) 외측으로 편향되기 어려워진다. 그 때문에, 메인 노즐(22)로부터 연료가 분사되는 부분에 도달하는 액적의 양의 감소를 억제할 수 있다. 또한, 제 1 노즐(32)은 둘레방향(Dc)의 제 1 측(Dc1)에 물을 분사한다. 제 2 노즐(33)은 둘레방향(Dc)의 제 2 측(Dc2)에 물을 분사한다. 이에 의해, 공기 유로부(R) 내에 있어서의 액적의 분포가 불균일하게 되어, 액적의 분산성이 높아진다. 그 결과, 연소기(10)에 있어서의 화염 온도의 저감을 도모하여, NOx나 그을음 등의 저감을 더욱 도모하는 것이 가능해진다. 또한, 액적이 증발되어 증기가 생성되는 것에 의해, 증기를 포함하는 공기의 체적이 증가하여 가스 터빈(1)의 출력이 향상한다.
제 1 실시형태의 물 분사부(30)는, 외통(11)의 내주면(11f)에 고정된 브래킷(31)을 구비하고 있다. 제 1 노즐(32) 및 제 2 노즐(33)은 브래킷(31)에 마련되어 있다. 이와 같이 구성하는 것에 의해, 제 1 노즐(32) 및 제 2 노즐(33)이 마련된 브래킷(31)을, 외통(11)의 내주면(11f)에 장착하기만 하는 것으로, 물 분사부(30)의 설치를 용이하게 실행할 수 있다.
제 1 실시형태의 브래킷(31)은 제 1 경사면(31s)과, 제 2 경사면(31t)을 갖고 있다. 이에 의해, 브래킷(31)의 제 1 경사면(31s)에 마련된 제 1 노즐(32)은 둘레방향(Dc)의 제 1 측(Dc1)에 물을 분사한다. 또한, 브래킷(31)의 제 2 경사면(31t)에 마련된 제 2 노즐(33)은 둘레방향(Dc)의 제 2 측(Dc2)에 물을 분사한다. 이와 같은 브래킷(31)을 이용하는 것에 의해, 제 1 노즐(32) 및 제 2 노즐(33)을 소정의 방향으로 경사지게 한 상태로 용이하게 설치할 수 있다.
(제 2 실시형태)
다음에, 본 발명에 따른 연소기의 제 2 실시형태에 대해 설명한다. 이하에 설명하는 제 2 실시형태에 있어서는, 제 1 실시형태와 제 1 노즐(32B), 제 2 노즐(33B)의 구성만이 상이하므로, 제 1 실시형태와 동일 부분에 동일 부호를 부여하여 설명하는 동시에, 중복 설명을 생략한다.
도 5는 상기 연소기의 제 2 실시형태에 있어서의 연소기의 요부를 도시하는 확대 단면도이다. 도 6은 상기 연소기의 제 2 실시형태에 있어서의 물 분사부를, 외통의 직경방향 내측으로부터 본 도면이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 이 실시형태에 있어서의 연소기(10B)는 외통(11)과, 내통(12)과, 미통(13)과, 배면벽(14)과, 파일럿 노즐(21)과, 메인 노즐(22)과, 공기 유로부(R)와, 물 분사부(30B)를 주로 구비하고 있다.
도 5, 도 6에 도시하는 바와 같이, 각 물 분사부(30B)는 브래킷(31)과, 제 1 노즐(32B)과, 제 2 노즐(33B)을 구비하고 있다.
제 1 노즐(32B)은 제 1 경사면(31s)에 마련되어 있다. 제 1 노즐(32B)에는, 물을 분사하는 노즐 구멍(32h)이 형성되어 있다.
제 2 노즐(33B)은 제 2 경사면(31t)에 마련되어 있다. 제 2 노즐(33B)에는, 물을 분사하는 노즐 구멍(33h)이 형성되어 있다.
둘레방향(Dc)에서 서로 이웃하는 물 분사부(30)끼리(도 3 참조)의 제 1 노즐(32B)과 제 2 노즐(33B)은 축선방향(Da)으로 서로 상이한 위치에 마련되어 있다. 환언하면, 둘레방향(Dc)에서 서로 이웃하는 물 분사부(30)에 있어서, 한쪽의 물 분사부(30B)의 제 1 노즐(32B)과, 다른쪽의 물 분사부(30B)의 제 2 노즐(33B)은 축선방향(Da)으로 서로 상이한 위치에 마련되어 있다.
도 4, 도 5에 도시하는 바와 같이, 이 제 2 실시형태에서는, 한쪽의 물 분사부(30B)의 제 1 노즐(32B)은, 브래킷(31)의 제 1 경사면(31s) 중, 축선방향(Da)의 제 1 측(Da1)측의 위치에 마련되어 있다. 또한, 다른쪽의 물 분사부(30B)의 제 2 노즐(33B)은 브래킷(31)의 제 2 경사면(31t) 중, 축선방향(Da)의 제 2 측(Da2)측의 위치에 마련되어 있다. 또한, 각각의 물 분사부(30B)에 있어서, 브래킷(31)의 제 1 경사면(31s)에 마련된 제 1 노즐(32B)과, 제 2 경사면(31t)에 마련된 제 2 노즐(33B)은 축선방향(Da)에 있어서의 위치가 서로 상이하다. 이에 의해, 도 4에 도시하는 바와 같이, 제 1 노즐(32B)로부터 분사되는 물의 액적과, 제 2 노즐(33B)로부터 분사되는 물의 액적은, 축선방향(Da)에서 서로 위치가 상이하다.
따라서, 상술한 제 2 실시형태의 연소기(10B)에 의하면, 둘레방향(Dc)에서 서로 이웃하는 물 분사부(30B)끼리에 있어서, 한쪽의 물 분사부(30B)의 제 1 노즐(32B)로부터 분사된 물의 액적과, 다른쪽의 물 분사부(30B)의 제 2 노즐(33B)로부터 분사된 물의 액적이, 서로 간섭하는 것이 억제된다. 이에 의해, 액적끼리가 합체하여 대형화되는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 액적을 증발하기 쉽게 할 수 있다.
제 2 실시형태에서는, 상기 제 1 실시형태와 마찬가지로, 연소기(10B)에 있어서의 화염 온도의 저감을 도모하여, NOx나 그을음 등의 저감을 더욱 도모하는 것이 가능해진다. 또한, 액적이 증발되어 증기가 생성되는 것에 의해, 증기를 포함하는 공기의 체적이 증가하여, 가스 터빈(1)의 출력이 향상한다.
(제 3 실시형태)
다음에, 본 발명에 따른 연소기의 제 3 실시형태에 대해 설명한다. 이하에 설명하는 제 3 실시형태에 있어서는, 제 1 실시형태와 제 1 노즐(32C), 제 2 노즐(33C)의 구성만이 상이하므로, 제 1 실시형태와 동일 부분에 동일 부호를 부여하여 설명하는 동시에, 중복 설명을 생략한다.
도 7은 상기 연소기의 제 3 실시형태에 있어서의 물 분사부를, 외통의 직경방향 내측으로부터 본 도면이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 이 실시형태에 있어서의 연소기(10C)는 외통(11)과, 내통(12)과, 미통(13)과, 배면벽(14)과, 파일럿 노즐(21)과, 메인 노즐(22)과, 공기 유로부(R)와, 물 분사부(30C)를 주로 구비하고 있다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 각 물 분사부(30C)는 브래킷(31)과, 제 1 노즐(32C)과, 제 2 노즐(33C)을 구비하고 있다.
제 1 노즐(32C)은 제 1 경사면(31s)에 마련되어 있다. 제 1 노즐(32C)에는, 물을 분사하는 노즐 구멍(32j)이 형성되어 있다.
제 2 노즐(33C)은 제 2 경사면(31t)에 마련되어 있다. 제 2 노즐(33C)에는, 물을 분사하는 노즐 구멍(33j)이 형성되어 있다.
이 제 3 실시형태에 있어서, 둘레방향(Dc)에서 서로 이웃하는 제 1 노즐(32C)과, 제 2 노즐(33C)은, 물을 분사하는 노즐 구멍(32j, 33j)의 직경이 서로 상이하다. 즉, 각 물 분사부(30C)에 있어서, 브래킷(31)의 제 1 경사면(31s)에 마련된 제 1 노즐(32C)의 노즐 구멍(32j)의 직경(d1)과, 브래킷(31)의 제 2 경사면(31t)에 마련된 제 2 노즐(33C)의 노즐 구멍(33j)의 직경(d2)은 서로 상이하다. 이에 의해, 둘레방향(Dc)에 있어서, 서로 이웃하는 물 분사부(30C)끼리에 있어서, 한쪽의 물 분사부(30C)에 마련된 제 1 노즐(32C)의 노즐 구멍(32j)의 직경(d1)과, 다른쪽의 물 분사부(30C)에 마련된 제 2 노즐(33C)의 노즐 구멍(33j)의 직경(d2)은 서로 상이하다.
이 실시형태에 있어서, 노즐 구멍(32j)의 유효 면적의 범위는 예를 들면, 0.01㎟ 내지 2.0㎟로 할 수 있다. 노즐 구멍(32j)의 유효 면적의 범위는, 또한, 예를 들면 2.0㎟ 내지 20.0㎟로 하여도 좋다. 이에 대해, 노즐 구멍(33j)의 유효 면적의 범위는, 예를 들면 0.01㎟ 내지 2.0㎟로 할 수 있다. 노즐 구멍(33j)의 유효 면적의 범위는, 또한, 예를 들면 2.0㎟ 내지 20.0㎟로 할 수 있다.
상술한 제 3 실시형태의 연소기(10C)에 의하면, 제 1 노즐(32C)과 제 2 노즐(33C)은, 노즐 구멍(32j, 33j)의 직경(d1, d2)이 서로 상이하다. 이에 의해, 제 1 노즐(32C)과 제 2 노즐(33C)은, 분사되는 물(액적)의 기세(유속)가 상이하다. 그 때문에, 제 1 노즐(32C)과 제 2 노즐(33C)은, 각각으로부터 분사된 물의 액적이, 분사방향을 따라서 도달하는 거리가 상이하다. 또한, 제 1 노즐(32C)과 제 2 노즐(33C)은 액적의 입경도 상이하다. 이에 의해, 공기 유로부(R) 내에 있어서의 액적의 분포가 불균일하게 되어, 액적의 분산성이 높아진다. 그 결과, 연소기(10C)에 있어서의 화염 온도의 저감을 도모하여, NOx나 그을음 등의 저감을 더욱 도모하는 것이 가능해진다. 또한, 액적이 증발되어 증기가 생성되는 것에 의해, 증기를 포함하는 공기의 체적이 증가하여 가스 터빈(1)의 출력이 향상한다.
(제 4 실시형태)
다음에, 본 발명에 따른 연소기의 제 4 실시형태에 대해 설명한다. 이하에 설명하는 제 4 실시형태에 있어서는, 제 1 실시형태와 제 1 노즐(32D), 제 2 노즐(33D)의 구성만이 상이하므로, 제 1 실시형태와 동일 부분에 동일 부호를 부여하여 설명하는 동시에, 중복 설명을 생략한다.
도 8은 상기 연소기의 제 4 실시형태에 있어서의 연소기의 요부를 도시하는 확대 단면도이다. 도 9는 상기 연소기의 제 4 실시형태에 있어서의 물 분사부를, 외통의 직경방향 내측으로부터 본 도면이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 이 실시형태에 있어서의 연소기(10D)는 외통(11)과, 내통(12)과, 미통(13)과, 배면벽(14)과, 파일럿 노즐(21)과, 메인 노즐(22)과, 공기 유로부(R)와, 물 분사부(30D)를 주로 구비하고 있다.
도 8, 도 9에 도시하는 바와 같이, 각 물 분사부(30D)는 브래킷(31)과, 제 1 노즐(32D)과, 제 2 노즐(33D)을 구비하고 있다.
제 1 노즐(32D)은 제 1 경사면(31s)에 마련되어 있다. 제 1 노즐(32D)에는, 물을 분사하는 노즐 구멍(32k)이 형성되어 있다.
제 2 노즐(33D)은 제 2 경사면(31t)에 마련되어 있다. 제 2 노즐(33D)에는, 물을 분사하는 노즐 구멍(33k)이 형성되어 있다.
둘레방향(Dc)에서 서로 이웃하는 제 1 노즐(32D), 및 제 2 노즐(33D)은, 물의 분사방향이 축선방향(Da)으로 서로 상이하다. 각 물 분사부(30D)에 있어서, 브래킷(31)의 제 1 경사면(31s)에 마련된 제 1 노즐(32D)과, 브래킷(31)의 제 2 경사면(31t)에 마련된 제 2 노즐(33D)은 노즐 구멍(32k, 33k)으로부터의 물의 분사방향이 축선방향(Da)으로 서로 상이하다. 이 제 3 실시형태에 있어서, 제 1 노즐(32D)의 노즐 구멍(32k)은 축선방향(Da)에 직교하는 방향에 대해, 제 1 측(Da1)으로 경사진 방향으로 물을 분사한다. 제 2 노즐(33D)의 노즐 구멍(33k)은, 축선방향(Da)에 직교하는 방향에 대해 제 2 측(Da2)으로 경사진 방향으로 물을 분사한다. 이에 의해, 도 3에 도시하는 바와 같이, 둘레방향(Dc)에 있어서, 서로 이웃하는 물 분사부(30D)끼리에 있어서, 한쪽의 물 분사부(30D)에 마련된 제 1 노즐(32D)과, 다른쪽의 물 분사부(30D)에 마련된 제 2 노즐(33D)은 노즐 구멍(32k, 33k)으로부터의 물의 분사방향이 축선방향(Da)으로 서로 상이하다.
따라서, 상술한 제 4 실시형태의 연소기(10D)에 의하면, 둘레방향(Dc)에서 서로 이웃하는 물 분사부(30D)끼리, 한쪽의 물 분사부(30D)의 제 1 노즐(32D)로부터 분사된 물의 액적과, 다른쪽의 물 분사부(30D)의 제 2 노즐(33D)로부터 분사된 물의 액적이 서로 간섭하는 것이 억제된다. 이에 의해, 액적끼리가 합체하여 대형화되는 것이 억제된다. 따라서, 액적이 증발되기 쉬워진다. 이에 의해, 연소기(10D)에 있어서의 화염 온도의 저감을 도모하여, NOx나 그을음 등의 저감을 더욱 도모하는 것이 가능해진다. 또한, 액적이 증발하여 증기가 생성되는 것에 의해, 증기를 포함하는 공기의 체적이 증가하여, 가스 터빈(1)의 출력이 향상한다.
또한, 상기 제 4 실시형태에서는, 제 1 노즐(32D)은 축선방향(Da)의 제 1 측(Da1)으로 경사진 방향으로 물을 분사하고, 제 2 노즐(33D)은 축선방향(Da)의 제 2 측(Da2)으로 경사진 방향으로 물을 분사하도록 했지만, 이것으로 한정되지 않는다. 제 1 노즐(32D), 제 2 노즐(33D)의 양쪽에서, 예를 들면, 축선방향(Da)의 제 1 측(Da1)으로 경사진 방향으로 물을 분사하면서, 그 경사 각도가 서로 상이하여도 좋다. 또한, 제 1 노즐(32D), 제 2 노즐(33D)의 양쪽에서, 예를 들면, 축선방향(Da)의 제 2 측(Da2)으로 경사진 방향으로 물을 분사하면서, 그 경사 각도가 서로 상이하여도 좋다.
또한, 제 1 노즐(32D) 및 제 2 노즐(33D) 중 어느 한쪽은, 축선방향(Da)의 제 1 측(Da1) 또는 제 2 측(Da2)으로 경사지지 않고, 축선방향(Da)에 직교하는 방향으로 물을 분사하여도 좋다. 이 경우, 제 1 노즐(32D) 및 제 2 노즐(33D)의 다른쪽은, 축선방향(Da)의 제 1 측(Da1) 또는 제 2 측(Da2)으로 경사진 방향으로 물을 분사한다.
(제 ５ 실시형태)
다음에, 본 발명에 따른 연소기의 제 ５ 실시형태에 대해 설명한다. 이하에 설명하는 제 ５ 실시형태에 있어서는, 제 1 실시형태와 제 1 노즐(32), 제 2 노즐(33)의 구성만이 상이하므로, 제 1 실시형태와 동일 부분에 동일 부호를 부여하여 설명하는 동시에, 중복 설명을 생략한다.
도 10은 상기 연소기의 제 ５ 실시형태에 있어서의 연소기의 요부를 도시하는 확대 단면도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 이 실시형태에 있어서의 연소기(10E)는 외통(11)과, 내통(12)과, 미통(13)과, 배면벽(14)과, 파일럿 노즐(21)과, 메인 노즐(22)과, 공기 유로부(R)와, 물 분사부(30E)를 주로 구비하고 있다.
물 분사부(30E)는 중심 축(O) 주위의 둘레방향으로 등간격을 두고 복수가 마련되어 있다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 각 물 분사부(30E)는 브래킷(31)과, 제 1 노즐(32)과, 제 2 노즐(33)을 구비하고 있다.
복수의 물 분사부(30E)에는, 외부의 물 공급원(도시 없음)으로부터 물이 공급된다. 이 때문에, 연소기(10E)는 환상 유로부(40)와, 물 공급 구멍(41)을 구비하고 있다.
환상 유로부(40)는 외통(11)의 직경방향(Dr) 외측에 마련되어 있다. 환상 유로부(40)는 외통(11)의 외주면(11g)에 마련되어 있다. 환상 유로부(40)는 둘레방향(Dc)으로 연속하고 있다. 환상 유로부(40)에는, 물 공급관(42)을 거쳐서, 외부로부터 물이 공급된다. 물 공급관(42)은 가스 터빈(1)의 차실(2)(도 1 참조)의 내주면과, 연소기(10E)의 외주면의 간극를 통하여 마련되어 있다.
물 공급 구멍(41)은 외통(11)을 직경방향(Dr)으로 관통하고 있다. 물 공급 구멍(41)은, 복수의 물 분사부(30E)의 직경방향 외측에 각각 형성되어 있다. 물 공급 구멍(41)은, 환상 유로부(40)로부터 복수의 물 분사부(30B)의 각각에 물을 공급한다.
이와 같은 물 분사부(30E)에서는, 외부의 물 공급원(도시 없음)으로부터 물 공급관(42), 환상 유로부(40), 각 물 공급 구멍(41)을 통하여 브래킷(31)에 물이 공급된다. 브래킷(31)에 공급된 물은 제 1 노즐(32)과 제 2 노즐(33)에 분배된다. 제 1 노즐(32), 제 2 노즐(33)에서는, 브래킷(31)에서 분배된 물이 분사된다.
따라서, 상술한 제 ５ 실시형태의 연소기(10E)에 의하면, 외부로부터 공급되는 물이, 환상 유로부(40)에 도달할 때까지는, 물 공급관(42)이나 환상 유로부(40)가, 연소기(10E)의 외통(11) 내에서 열에 노출되는 것이 억제된다. 이에 의해, 물 공급관(42)이나 환상 유로부(40)가, 열응력의 영향을 받는 것이 억제된다.
또한, 상기 제 1 내지 제 4 실시형태와 마찬가지로, 제 1 노즐(32)은, 둘레방향(Dc)의 제 1 측(Dc1)에 물을 분사한다. 제 2 노즐(33D)은 둘레방향(Dc)의 제 2 측(Dc2)에 물을 분사한다. 이에 의해, 공기 유로부(R) 내에 있어서의 액적의 분포가 불균일하게 되어, 액적의 분산성이 높아진다. 따라서, NOx나 그을음 등의 저감을 더욱 도모하는 것이 가능해진다. 또한, 액적이 증발하여 증기가 생성되는 것에 의해, 증기를 포함하는 공기의 체적이 증가하여, 가스 터빈(1)의 출력이 향상한다.
(그 외의 변형예)
또한, 본 발명은 상술한 실시형태로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 상술한 실시형태로 여러 가지의 변경을 가한 것을 포함한다. 즉, 실시형태에서 예로 든 구체적인 형상이나 구성 등은 일 예에 지나지 않으며, 적절히 변경이 가능하다. 예를 들면, 상기 제 1 내지 제 ５ 실시형태에서 나타낸 구성을 적절히 조합하는 것도 가능하다.
상기 연소기에 의하면, NOx나 그을음 등의 저감을 더욱 도모하는 것이 가능해진다.
1: 가스 터빈 2: 차실
10, 10B, 10C, 10D, 10E: 연소기 11: 외통
11a: 단부 11b: 단부
11f: 내주면 11g: 외주면
12: 내통 12a: 단부
12b: 단부 12g: 외주면
13: 미통 14: 배면벽
15: 안내면 16: 개구
21: 파일럿 노즐 21a: 선단부
22: 메인 노즐(연료 노즐) 22a: 선단부
24: 파일럿 콘 24c: 테이퍼 콘부
25: 메인 버너 25a: 파일럿 콘에 근접하는 측
27: 펀치 메탈 28: 파일럿 스월러
29: 메인 스월러
30, 30B, 30C, 30D, 30E: 물 분사부 31: 브래킷
31b: 고정면 31s: 제 1 경사면
31t: 제 2 경사면
32, 32B, 32C, 32D: 제 1 노즐 32h, 32j, 32k: 노즐 구멍
33, 33B, 33C, 33D: 제 2 노즐 33h, 33j, 33k: 노즐 구멍
35: 공급 유로 36: 유로 형성 부재
36r: 유로 40: 환상 유로부
41: 물 공급 구멍 42: 물 공급관
51: 원통부 51a: 선단
52: 가이드 베인 O: 중심축
R: 공기 유로부 R1: 도입 유로부
R2: 반전 유로부 R3: 내부 유로부

Claims (8)

  1. 축선방향으로 연장되는 통형상의 외통과,
    상기 외통의 직경방향 내측에 마련되며, 상기 축선방향으로 연장되는 통형상의 내통과,
    상기 내통의 내부에 마련되며, 연료를 분사하는 복수의 연료 노즐과,
    외부로부터 상기 외통의 내주면과 상기 내통의 외주면 사이에 도입된 공기를, 상기 내통 내에 송입하는 공기 유로부와,
    상기 외통의 내주면에, 상기 축선을 중심으로 한 둘레방향으로 간격을 두고 마련되며, 상기 외통의 직경방향 내측을 향하여 물을 분사하는 복수의 물 분사부를 구비하고,
    상기 물 분사부는,
    상기 둘레방향 제 1 측에 물을 분사하는 제 1 노즐과,
    상기 둘레방향 제 2 측에 물을 분사하는 제 2 노즐을 구비하는
    연소기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 물 분사부는 상기 외통의 내주면에 고정된 브래킷을 구비하고,
    상기 제 1 노즐 및 상기 제 2 노즐은 상기 브래킷에 마련되어 있는
    연소기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 브래킷은,
    상기 둘레방향 제 1 측으로 경사지며, 상기 제 1 노즐이 마련된 제 1 경사면과,
    상기 둘레방향 제 2 측으로 경사지며, 상기 제 2 노즐이 마련된 제 2 경사면을 갖는
    연소기.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    둘레방향에서 서로 이웃하는 상기 물 분사부끼리에 있어서, 한쪽의 상기 물 분사부의 상기 제 1 노즐과, 다른쪽의 상기 물 분사부의 상기 제 2 노즐이, 상기 축선방향으로 서로 상이한 위치에 마련되어 있는
    연소기.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    둘레방향에서 서로 이웃하는 상기 물 분사부끼리에 있어서, 상기 제 1 노즐과 상기 제 2 노즐은, 물을 분사하는 노즐 구멍의 직경이 서로 상이한
    연소기.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    둘레방향에서 서로 이웃하는 상기 물 분사부끼리에 있어서, 상기 제 1 노즐과 상기 제 2 노즐은, 물의 분사방향이 상기 축선방향으로 서로 상이한
    연소기.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외통의 외주면에 마련되며, 둘레방향으로 연속하여 외부로부터 물이 공급되는 환상 유로부와,
    상기 외통을 직경방향으로 관통하며, 상기 환상 유로부로부터 복수의 상기 물 분사부의 각각에 물을 공급하는 물 공급 구멍을 구비하는
    연소기.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 연소기를 구비하는
    가스 터빈.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5669218A (en) * 1995-05-31 1997-09-23 Dresser-Rand Company Premix fuel nozzle
JP2014145563A (ja) 2013-01-30 2014-08-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃焼器
KR20160068851A (ko) * 2013-11-29 2016-06-15 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 노즐, 연소기, 및 가스 터빈

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51110114A (ja) * 1975-03-25 1976-09-29 Hitachi Ltd Gasutaabinyonenshoki
JPS60149828A (ja) * 1984-01-13 1985-08-07 Hitachi Ltd 燃焼器
JPH01114623A (ja) * 1987-10-27 1989-05-08 Toshiba Corp ガスタービン燃焼器
US7523614B2 (en) 2006-02-27 2009-04-28 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Combustor
US20090077972A1 (en) 2007-09-21 2009-03-26 General Electric Company Toroidal ring manifold for secondary fuel nozzle of a dln gas turbine
US20110005189A1 (en) 2009-07-08 2011-01-13 General Electric Company Active Control of Flame Holding and Flashback in Turbine Combustor Fuel Nozzle
EP2436979A1 (en) 2010-09-30 2012-04-04 Siemens Aktiengesellschaft Burner for a gas turbine
WO2016024977A1 (en) 2014-08-14 2016-02-18 Siemens Aktiengesellschaft Multi-functional fuel nozzle with an atomizer array
CN106574777B (zh) 2014-08-26 2020-02-07 西门子能源公司 用于涡轮发动机中的燃烧器内的燃料喷嘴的冷却系统
JP2019072829A (ja) 2017-10-19 2019-05-16 野村マイクロ・サイエンス株式会社 中空軸の製造方法及び製造装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5669218A (en) * 1995-05-31 1997-09-23 Dresser-Rand Company Premix fuel nozzle
JP2014145563A (ja) 2013-01-30 2014-08-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃焼器
KR20160068851A (ko) * 2013-11-29 2016-06-15 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 노즐, 연소기, 및 가스 터빈

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