KR20220069683A - Combustion control system and method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 터빈으로 가스를 공급하는 가스 터빈 연소 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a gas turbine combustion apparatus for supplying gas to a turbine.
순산소 연소 기술은 기존 발전 기술과는 달리 순수 산소를 사용한다. Pure oxygen combustion technology uses pure oxygen unlike conventional power generation technology.
순산소 연소 기술은 이론적으로 연소 배가스(burnt gas) 중 이산화탄소와 수증기(H2O)만 생성되며 미세먼지의 주범인 질소산화물(NOx)이 발생하지 않는다.In the pure oxygen combustion technology, only carbon dioxide and water vapor (H2O) are generated in the burnt gas, and nitrogen oxides (NOx), the main culprit of fine dust, are not generated.
또한, 수증기 응축을 통해 고농도의 이산화탄소를 쉽게 회수할 수 있으므로 이산화탄소 감축 기법과 결합에 유리하다.In addition, since a high concentration of carbon dioxide can be easily recovered through water vapor condensation, it is advantageous in combination with a carbon dioxide reduction technique.
초임계 이산화탄소를 작동 유체로 하는 발전 사이클은 질량 유량 대비 체적 유량이 작기 때문에, 기존 증기 발전 방식에 비해 시스템의 크기를 대폭 축소할 수 있는 장점이 있다.Since the power generation cycle using supercritical carbon dioxide as a working fluid has a small volume flow rate compared to the mass flow rate, there is an advantage in that the size of the system can be significantly reduced compared to the existing steam power generation method.
또한, 비압축성 특성이 강하기 때문에 기존 증기 발전에 비해 압축에 필요한 일이 크게 감소하여 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, since the incompressible characteristic is strong, the work required for compression is greatly reduced compared to the conventional steam power generation, and thus the efficiency can be improved.
도 1을 참조하면, 순산소 연소 기술은 순산소 연소의 높은 단열화염온도를 억제하고자 희석기체로 이산화탄소(또는 H2O)를 함께 공급한다.Referring to FIG. 1 , in the pure oxygen combustion technology, carbon dioxide (or H 2 O) is supplied together as a diluent gas in order to suppress the high adiabatic flame temperature of pure oxygen combustion.
특히, 이산화탄소의 임계점은 상온에 가까운 31 ℃, 7.37 MPa 으로 임계점보다 높은 온도와 압력에서 초임계 상태로 존재한다.In particular, the critical point of carbon dioxide is 31 °C close to room temperature, 7.37 MPa, and exists in a supercritical state at a temperature and pressure higher than the critical point.
초임계 이산화탄소는 액체와 같은 높은 밀도를 가지고 있지만 기체와 가까운 낮은 점도나 높은 확산 계수로 인하여 자유표면을 갖지 않는 특징을 가진다.Supercritical carbon dioxide has a high density like a liquid, but has a characteristic that it does not have a free surface due to its low viscosity close to that of a gas or a high diffusion coefficient.
발전 시스템의 최저 작동 압력을 임계 조건 이상으로 유지하면, 전체 사이클을 임계압력이상에서 구성할 수 있다. If the minimum operating pressure of the power generation system is maintained above the critical condition, the entire cycle can be configured above the critical pressure.
종래의 초임계 순산소 발전 사이클은 고압의 운전 조건을 유지하기 위해 주로 폐회로(closed loop) 사이클을 구성하며 이러한 특성 때문에 사이클 내부에서 불완전 연소 생성물 생성될 경우 지속적으로 축적되어 가스터빈의 성능에 큰 저하를 야기한다. The conventional supercritical oxygen power generation cycle mainly constitutes a closed loop cycle to maintain high pressure operating conditions. causes
문제가 되는 주요 불완전 연소 생성물로는 대표적으로 일산화탄소가 있고, 일산화탄소는 연소영역에서 CO2+H↔CO+OH 반응으로 생성되며, 희석영역에서 급격하게 냉각되면서 약 900K 이하의 온도에서 고착화된다.The main incomplete combustion product that is a problem is typically carbon monoxide. Carbon monoxide is generated by the reaction of CO 2 +H↔CO+OH in the combustion zone, and is rapidly cooled in the dilution zone and solidified at a temperature of about 900K or less.
이러한 경우, 불완전 연소로 인한 연소 효율 감소와 함께 고착화된 불완전 연소 생성물 제거를 위한 추가 과정에 의한 비용이 발생되므로, 연소실(combustion chamber) 내부에서의 불완전 연소생성물을 최소화하는 기술이 요구된다. In this case, since the cost of an additional process for removing the stuck incomplete combustion products is incurred along with a decrease in combustion efficiency due to incomplete combustion, a technique for minimizing incomplete combustion products in the combustion chamber is required.
본 발명의 목적은 배출가스의 유량에 따라 복수의 연소실에 공급되는 희석가스의 비율을 변화하여 불완전 연소가스를 제거하는 가스 터빈 연소 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a gas turbine combustion apparatus for removing incomplete combustion gas by changing a ratio of dilution gas supplied to a plurality of combustion chambers according to the flow rate of exhaust gas.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 가스 터빈 연소 장치는, 산소와 초임계 이산화탄소를 이용한 연소동작으로 생성된 배출가스를 터빈으로 공급하는 연소 장치에 있어서, 산소 및 상기 터빈을 통과한 순환가스를 연소시켜 화염 및 상기 배출가스가 발생하는 연소영역; 및 상기 배출가스가 유입되어 상기 배출가스에 포함된 불완전 연소가스를 희석하고, 상기 배출가스의 온도를 상기 터빈의 작동 온도로 냉각시키는 희석영역을 포함하고,A gas turbine combustion apparatus according to one aspect for realizing the object of the present invention is a combustion apparatus for supplying an exhaust gas generated by a combustion operation using oxygen and supercritical carbon dioxide to a turbine, the oxygen and the turbine a combustion region in which a flame and the exhaust gas are generated by burning the passed circulating gas; and a dilution region in which the exhaust gas is introduced to dilute the incomplete combustion gas included in the exhaust gas and cool the temperature of the exhaust gas to the operating temperature of the turbine,
상기 순환가스는, 상기 초임계 이산화탄소이며, 상기 불완전 연소가스는 소정 온도에서 화학반응에 의해 고착되는 가스이고, 상기 희석영역은 상기 불완전 연소가스를 희석하는 희석가스가 유입되어 상기 화학반응을 저지한다.The circulating gas is the supercritical carbon dioxide, the incomplete combustion gas is a gas that is fixed by a chemical reaction at a predetermined temperature, and the dilution gas for diluting the incomplete combustion gas is introduced into the dilution region to block the chemical reaction .
그리고, 상기 희석영역은 상기 연소가스가 유입되는 복수의 희석실을 포함하고, 상기 복수의 희석실은 유입되는 상기 희석가스의 비율이 다르다.The dilution region includes a plurality of dilution chambers into which the combustion gas flows, and the dilution chambers have different ratios of the dilution gas introduced therein.
또한, 상기 복수의 희석실은 제1 내지 제5 희석실로 구분되고, 상기 제1 내지 제5 희석실은 상기 희석가스가 5단계로 분배되어 주입된다.In addition, the plurality of dilution chambers are divided into first to fifth dilution chambers, and the dilution gas is distributed and injected into the first to fifth dilution chambers in five stages.
또한, 상기 희석가스는 상기 희석영역으로 유입되는 상기 배출가스의 유량에 따라 상기 희석영역으로 유입되는 전체 양이 달라지고, 상기 배출가스의 유량에 따라 상기 제1 내지 제5 희석실로 유입되는 비율이 서로 다르다.In addition, the total amount of the dilution gas flowing into the dilution region varies according to the flow rate of the exhaust gas flowing into the dilution region, and the ratio of the dilution gas flowing into the first to fifth dilution chambers according to the flow rate of the exhaust gas is different from each other
또한, 상기 제1 내지 제5 희석실은 희석가스 공급라인과 결합되는 복수의 결합홀이 형성된다.In addition, the first to fifth dilution chambers are formed with a plurality of coupling holes coupled to the dilution gas supply line.
그리고, 상기 제1 내지 제5 희석실은 상기 배출가스의 유량에 따라 상기 복수의 결합홀의 크기가 다르게 형성된다.In addition, the first to fifth dilution chambers have different sizes of the plurality of coupling holes according to the flow rate of the exhaust gas.
또한, 상기 제1 내지 제5 희석실은 상기 배출가스의 유량에 따라 상기 복수의 결합홀의 개수가 다르게 형성된다.In addition, the number of the plurality of coupling holes is formed differently in the first to fifth dilution chambers according to the flow rate of the exhaust gas.
그리고, 상기 희석영역의 온도는, 1500K 내지 1700K이다.And, the temperature of the dilution region is 1500K to 1700K.
또한, 상기 희석영역을 통과한 상기 배출가스는 900K 내지 1000K의 온도로 냉각되어 상기 터빈으로 공급된다.In addition, the exhaust gas passing through the dilution region is cooled to a temperature of 900K to 1000K and supplied to the turbine.
그리고, 상기 희석영역의 압력은 270bar이다.And, the pressure in the dilution region is 270 bar.
상기 불완전 연소가스는, 일산화탄소이고, 상기 희석가스는, CH4O2 및 CO2가 혼합된 가스이다.The incomplete combustion gas is carbon monoxide, and the dilution gas is a gas in which CH 4 O 2 and CO 2 are mixed.
여기서, 상기 희석가스는, 100 중량부에 대하여, 상기 CH4O2가 5 내지 6 중량부를 차지하고, 상기 CO2가 94 내지 95 중량부를 차지한다.Here, the dilution gas, with respect to 100 parts by weight, the CH 4 O 2 It accounts for 5 to 6 parts by weight, and the CO 2 accounts for 94 to 95 parts by weight.
본 발명의 실시예에 따른 가스 터빈 연소 장치에 따르면,According to the gas turbine combustion apparatus according to an embodiment of the present invention,
첫째, 배출가스의 유량에 따라 복수의 연소실에 공급되는 희석가스의 비율을 변화하여 불완전 연소가스의 제거를 최대화할 수 있다.First, it is possible to maximize the removal of incomplete combustion gas by changing the ratio of the dilution gas supplied to the plurality of combustion chambers according to the flow rate of the exhaust gas.
둘째, 제1 내지 제4 희석부에 상대적으로 낮은 비율의 희석가스를 공급하여 온도를 1500K 내지 1700K로 유지함으로써, 일산화탄소의 산화반응을 촉진할 수 있다.Second, by supplying a relatively low ratio of the dilution gas to the first to fourth dilution units to maintain the temperature at 1500K to 1700K, the oxidation reaction of carbon monoxide can be promoted.
셋째, 제5 희석부에 상대적으로 높은 비율의 희석가스를 공급하여 터빈 입구 온도로 냉각할 수 있다.Third, by supplying a relatively high ratio of the dilution gas to the fifth dilution unit can be cooled to the turbine inlet temperature.
넷째, 복수의 결합홀의 크기 또는 개수를 조절하여 유입되는 희석가스의 양을 조절할 수 있다.Fourth, it is possible to adjust the amount of dilution gas introduced by adjusting the size or number of the plurality of coupling holes.
도 1은 종래의 가스 터빈 연소 장치를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가스 터빈 연소 장리를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 3은 도 2에 도시된 희석영역을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 4는 제1 실시예에 따른 희석가스 분배비율을 나타낸 단면도이다.
도 5는 제2 실시예에 따른 희석가스 분배비율을 나타낸 단면도이다.
도 6은 유동 위치에 따른 일산화탄소의 몰분율을 나타낸 그래프이다.
도 7은 유동 위치에 따른 온도 분포를 나타낸 그래프이다.1 is a conceptual diagram schematically showing a conventional gas turbine combustion apparatus.
2 is a conceptual diagram schematically illustrating a gas turbine combustion apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view schematically illustrating the dilution region shown in FIG. 2 .
4 is a cross-sectional view illustrating a dilution gas distribution ratio according to the first embodiment.
5 is a cross-sectional view illustrating a dilution gas distribution ratio according to the second embodiment.
6 is a graph showing the mole fraction of carbon monoxide according to the flow position.
7 is a graph showing the temperature distribution according to the flow position.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성 요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. In this case, it should be noted that in the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals as much as possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may obscure the gist of the present invention will be omitted. For the same reason, some components are exaggerated, omitted, or schematically illustrated in the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가스 터빈 연소 장리를 개략적으로 나타낸 개념도이고, 도 3은 도 2에 도시된 희석영역을 개략적으로 나타낸 사시도이다.2 is a conceptual diagram schematically illustrating a gas turbine combustion apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a perspective view schematically illustrating a dilution region shown in FIG. 2 .
도 4는 제1 실시예에 따른 희석가스 분배비율을 나타낸 단면도이고, 도 5는 제2 실시예에 따른 희석가스 분배비율을 나타낸 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing the dilution gas distribution ratio according to the first embodiment, and FIG. 5 is a cross-sectional view showing the dilution gas distribution ratio according to the second embodiment.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명은 산소와 초임계 이산화탄소를 이용한 연소동작으로 생성된 배출가스를 터빈(200)으로 공급하는 가스 터빈 연소 장치(100)이다.2 and 3 , the present invention is a gas
본 발명의 가스 터빈 연소 장치(100)는 캔 형 연소실(can-type combustion chamber)로 가스 터빈 연소 장치(100)는 연소영역(primary reaction zone)(110)과 희석영역(dilution zone)(120)으로 구분된다. The gas
연소영역(110)은 산소 및 터빈(200)을 통과한 순환가스를 연소시켜 화염 및 배출가스가 발생하고, 연료와 산화제가 선회기를 거쳐 부분적 예혼합되고 희석기체의 일부가 함께 주입되며, 적절한 기체의 재순환을 통해 안정적인 화염을 형성한다. The
희석영역(120)은 연소영역(110)에서 생성된 배출가스가 유입되고, 배출가스에 포함된 불완전 연소가스를 희석하며, 배출가스의 온도를 터빈(200)의 작동 온도로 냉각시킨다.The
또한, 희석영역(120)은 연소영역(110)에서 발생한 고온의 화염과 배출가스로부터 가스 터빈 연소 장치(100)를 보호하고, 바이패스(bypass) 된 희석가스의 혼합을 통해 배출가스를 터빈입구온도(turbine inlet temperature; TIT)까지 냉각시켜 가스 터빈 연소 장치(100)의 출구 온도 분포를 균일하게 만든다.In addition, the
그리고, 연소영역(110)에서 발생한 각종 오염물질을 반응시켜 오염물질 배출 저감에 기여한다. And, by reacting various pollutants generated in the
여기서, 순환가스는 초임계 이산화탄소로서, 터빈(200)을 통과하여 순환라인(210)을 통해 연소영역(110)에 포함된 예혼합부로 공급된다.Here, the circulation gas is supercritical carbon dioxide, which passes through the
불완전 연소가스는, 소정 온도에서 화학반응에 의해 고착되는 가스이고, 대표적인 예로 일산화탄소가 있다.The incomplete combustion gas is a gas that is fixed by a chemical reaction at a predetermined temperature, and a representative example is carbon monoxide.
그리고, 희석영역(120)은 불완전 연소가스를 희석하는 희석가스가 유입되어 불완전 연소가스의 화학반응을 저지한다.In addition, the
여기서, 희석영역(120)의 압력은 270bar이고, 희석가스는 CH4O2 및 CO2의 혼합가스이며, 희석가스는 100 중량부에 대하여, CH4O2가 5 내지 6 중량부를 차지하고, CO2가 94 내지 95 중량부를 차지한다.Here, the pressure of the
또한, 희석영역(120)의 온도는 1500K 내지 1700K를 유지한다.In addition, the temperature of the
희석영역(120)은 배출가스가 유입되는 복수의 희석실(121, 122, 123, 124, 125)을 포함하고, 복수의 희석실(121, 122, 123, 124, 125)은 희석가스의 비율이 다르게 유입된다.The
복수의 희석실(121, 122, 123, 124, 125)은 제1 내지 제5 희석실(121, 122, 123, 124, 125)로 구분되고, 제1 내지 제5 희석실(121, 122, 123, 124, 125)에는 희석가스가 5단계로 분배되어 주입된다.The plurality of
희석가스는 희석영역(120)으로 유입되는 상기 배출가스의 유량에 따라 희석영역(120)으로 유입되는 전체 양이 달라지고, 배출가스의 유량에 따라 제1 내지 제5 희석실(121, 122, 123, 124, 125)로 유입되는 비율이 서로 다르다.The total amount of the dilution gas flowing into the
또한, 제1 내지 제5 희석실(121, 122, 123, 124, 125)에는 희석가스 공급라인(미도시)과 결합되는 복수의 결합홀(126)이 형성된다.In addition, a plurality of
여기서, 제1 내지 제5 희석실(121, 122, 123, 124, 125)에 형성된 복수의 결합홀(126)은 희석영역(120)으로 유입되는 배출가스의유량에 따라 크기가 다르게 형성된다.Here, the plurality of coupling holes 126 formed in the first to
또한, 제1 내지 제5 희석실(121, 122, 123, 124, 125)에 형성된 복수의 결합홀(126)은 희석영역(120)으로 유입되는 배출가스의유량에 따라 개수가 다르게 형성된다.In addition, the number of the plurality of coupling holes 126 formed in the first to
도 4 및 도 5를 참조하여 를 참조하여, 배출가스 유입량에 따른 희석가스 분배비율에 대해 설명한다.With reference to FIGS. 4 and 5, the dilution gas distribution ratio according to the exhaust gas inflow amount will be described.
도 4를 참조하여 제1 실시예에따른 희석가스 분배비율을 설명한다.A dilution gas distribution ratio according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 4 .
제1 실시예는 배출가스의 유입량이 0.792kg/s 일때, 제1 내지 제5 희석실(121, 122, 123, 124, 125)에 분배되는 희석가스의 비율이다.The first embodiment is a ratio of the dilution gas distributed to the first to
이 경우, 희석영역(120)에 유입되는 희석가스의 양 100%에 대하여, 제1 희석부(121)에는 30%가 유입되고, 제2 희석부(122)에는 10%가, 제3 희석부(123) 및 제4 희석부(124)에는 각각 5%가, 제5 희석부(125)에는 50%가 분배되어 유입된다. In this case, with respect to 100% of the amount of the dilution gas flowing into the
제1 실시예의 경우, 유입되는 배출가스가 일산화탄소의 산화반응이 활발한 온도인 1500K ~ 1700K로 냉각된 후 1500K ~ 1700K의 온도에서 최대한 노출될 수 있도록 제1 내지 제4 희석부(121, 122, 123, 124)에 희석가스의 주입을 최소화 한다.In the case of the first embodiment, the first to
그리고, 제5 희석부(125)에서 나머지 희석가스를 주입하여 터빈입구온도에 도달할 수 있도록 냉각한다.Then, the remaining dilution gas is injected from the
도 5를 참조하여 제2 실시예에따른 희석가스 분배비율을 설명한다.A dilution gas distribution ratio according to the second embodiment will be described with reference to FIG. 5 .
제1 실시예는 배출가스의 유입량이 0.410kg/s 일때, 제1 내지 제5 희석실(121, 122, 123, 124, 125)에 분배되는 희석가스의 비율이다.The first embodiment is a ratio of the dilution gas distributed to the first to
이 경우, 희석영역(120)에 유입되는 희석가스의 전체 양 100%에 대하여, 제1 희석부(121)에는 10%가 유입되고, 제2 희석부(122)에도 10%가, 제3 희석부(123) 및 제4 희석부(124)에는 각각 5%가, 제5 희석부(125)에는 70%가 분배되어 유입된다. In this case, with respect to 100% of the total amount of the dilution gas flowing into the
제2 실시예의 경우도 제1 실시예와 마찬가지로, 배출가스를 1500K ~ 1700K의 온도에서 최대한 노출될 수 있도록 제1 내지 제4 희석부(121, 122, 123, 124)에 희석가스의 주입을 최소화하고, 제5 희석부(125)에서 나머지 희석가스를 주입하여 터빈입구온도에 도달할 수 있도록 배출가스를 냉각한다.In the case of the second embodiment, as in the first embodiment, injection of the dilution gas into the first to
도 6은 유동 위치에 따른 일산화탄소의 몰분율을 나타낸 그래프이고, 도 7은 유동 위치에 따른 온도 분포를 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the mole fraction of carbon monoxide according to the flow position, and FIG. 7 is a graph showing the temperature distribution according to the flow position.
도 6 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 가스 터빈 연소 장치(100)의 동작에 따른 불완전 연소가스의 희석반응을 설명한다.A dilution reaction of incomplete combustion gas according to the operation of the gas
도 6 및 도 7의 결과는 plug flow reactor 기반 chemical reactor network 모델과 detailed chemistry 시뮬레이션 결과이고, 상세화학반응 메커니즘은 Reduced ITV mechanism이 활용되었다.The results of FIGS. 6 and 7 are the plug flow reactor-based chemical reactor network model and detailed chemistry simulation results, and the Reduced ITV mechanism was utilized as the detailed chemical reaction mechanism.
희석가스가 한번에 주입되는 경우, 일산화탄소가 평형상태에 도달하여 더이상 반응하지 않으면서 고착화된 상태로 터빈으로 배출된다. When the diluent gas is injected at once, the carbon monoxide reaches an equilibrium state and is discharged to the turbine in a solidified state without any further reaction.
이는 폐회로로 구성된 시스템의 특성에서 지속적으로 축적되어 시스템의 효율에 큰 저하를 초래할 수 있다.This may continuously accumulate in the characteristics of a system composed of a closed circuit and cause a significant decrease in the efficiency of the system.
희석영역(120)의 제1 내지 제4 희석실(121, 122, 123, 124)에서 소량의 희석기체를 주입함으로써 약 1600K의 온도를 유지함으로써 많은 일산화탄소를 빠르게 반응시키고, 제5 희석실(125)에서 많은 양의 희석가스를 주입하여 점차적인 냉각을 통해 소량의 잔류하고 있던 일산화탄소를 산화시킴으로써 종래 대비 80% 이상 저감할 수 있다. By injecting a small amount of dilution gas into the first to
도 6 및 도 7에 도시된 것처럼, 일산화탄소 배출량을 최소화 하기 위해서는 제1 내지 제5 희석실(121, 122, 123, 124, 125)에 적절한 비율로 희석가스를 분배하여 주입하는 것이 중요성을 도출할 수 있다. 6 and 7, in order to minimize the amount of carbon monoxide, it is important to distribute and inject the dilution gas in an appropriate ratio into the first to
따라서, 본 발명의 가스 터빈 연소 장치(100)는 희석영역(120) 내부를 일산화탄소의 산화반응에 대한 최적의 반응 온도를 유지함으로써 일산화탄소 산화 반응을 최대화할 수 있다.Accordingly, the gas
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although it has been described with reference to the above embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. will be able
110...연소영역
120...희석영역
121...제1 희석실
122...제2 희석실
123...제3 희석실
124...제4 희석실
125...제5 희석실
126...결합홀
200...터빈
210...순환라인110...
121...
123...
125...
200...
Claims (12)
산소 및 상기 터빈을 통과한 순환가스를 연소시켜 화염 및 상기 배출가스가 발생하는 연소영역; 및
상기 배출가스가 유입되어 상기 배출가스에 포함된 불완전 연소가스를 희석하고, 상기 배출가스의 온도를 상기 터빈의 작동 온도로 냉각시키는 희석영역
을 포함하고,
상기 순환가스는, 상기 초임계 이산화탄소이며,
상기 불완전 연소가스는 소정 온도에서 화학반응에 의해 고착되는 가스이고,
상기 희석영역은 상기 불완전 연소가스를 희석하는 희석가스가 유입되어 상기 화학반응을 저지하는, 가스 터빈 연소 장치.In the combustion device for supplying the exhaust gas generated by the combustion operation using oxygen and supercritical carbon dioxide to a turbine,
a combustion region in which oxygen and the circulating gas passing through the turbine are burned to generate a flame and the exhaust gas; and
A dilution area in which the exhaust gas is introduced to dilute the incomplete combustion gas included in the exhaust gas and cool the temperature of the exhaust gas to the operating temperature of the turbine
including,
The circulation gas is the supercritical carbon dioxide,
The incomplete combustion gas is a gas that is fixed by a chemical reaction at a predetermined temperature,
In the dilution region, a dilution gas for diluting the incomplete combustion gas is introduced to block the chemical reaction.
상기 희석영역은
상기 배출가스가 유입되는 복수의 희석실을 포함하고,
상기 복수의 희석실은 유입되는 상기 희석가스의 비율이 다른, 가스 터빈 연소 장치.According to claim 1,
The dilution area is
and a plurality of dilution chambers into which the exhaust gas flows;
The plurality of dilution chambers have different ratios of the dilution gas introduced thereto.
상기 복수의 희석실은 제1 내지 제5 희석실로 구분되고,
상기 제1 내지 제5 희석실은 상기 희석가스가 5단계로 분배되어 주입되는, 가스 터빈 연소 장치.3. The method of claim 2,
The plurality of dilution chambers are divided into first to fifth dilution chambers,
In the first to fifth dilution chambers, the dilution gas is distributed and injected in five stages.
상기 희석가스는
상기 희석영역으로 유입되는 상기 배출가스의 유량에 따라 상기 희석영역으로 유입되는 전체 양이 달라지고,
상기 배출가스의 유량에 따라 상기 제1 내지 제5 희석실로 유입되는 비율이 서로 다른, 가스 터빈 연소 장치.4. The method of claim 3,
The diluent gas is
The total amount flowing into the dilution region varies according to the flow rate of the exhaust gas flowing into the dilution region,
According to the flow rate of the exhaust gas, the flow rate into the first to fifth dilution chambers is different from each other, a gas turbine combustion device.
상기 제1 내지 제5 희석실은
희석가스 공급라인과 결합되는 복수의 결합홀이 형성되는, 가스 터빈 연소 장치.5. The method of claim 4,
The first to fifth dilution chambers are
A gas turbine combustion apparatus in which a plurality of coupling holes coupled to the dilution gas supply line are formed.
상기 제1 내지 제5 희석실은
상기 배출가스의 유량에 따라 상기 복수의 결합홀의 크기가 다르게 형성되는, 가스 터빈 연소 장치.6. The method of claim 5,
The first to fifth dilution chambers are
The size of the plurality of coupling holes is formed differently according to the flow rate of the exhaust gas, a gas turbine combustion device.
상기 제1 내지 제5 희석실은
상기 배출가스의 유량에 따라 상기 복수의 결합홀의 개수가 다르게 형성되는, 가스 터빈 연소 장치.6. The method of claim 5,
The first to fifth dilution chambers are
The number of the plurality of coupling holes is formed differently according to the flow rate of the exhaust gas, a gas turbine combustion device.
상기 희석영역의 온도는, 1500K 내지 1700K인, 가스 터빈 연소 장치.3. The method of claim 2,
The temperature of the dilution zone is 1500K to 1700K, a gas turbine combustion device.
상기 희석영역을 통과한 상기 배출가스는 900K 내지 1000K의 온도로 냉각되어 상기 터빈으로 공급되는, 가스 터빈 연소 장치.3. The method of claim 2,
The exhaust gas passing through the dilution zone is cooled to a temperature of 900K to 1000K and supplied to the turbine, a gas turbine combustion device.
상기 희석영역의 압력은 270bar 인, 가스 터빈 연소 장치.3. The method of claim 2,
The pressure in the dilution zone is 270 bar, gas turbine combustion device.
상기 불완전 연소가스는, 일산화탄소이고,
상기 희석가스는, CH4O2 및 CO2가 혼합된 가스인, 가스 터빈 연소 장치.According to claim 1,
The incomplete combustion gas is carbon monoxide,
The dilution gas is a gas in which CH4O2 and CO2 are mixed, a gas turbine combustion device.
상기 희석가스는,
100 중량부에 대하여, 상기 CH4O2가 5 내지 6 중량부를 차지하고, 상기 CO2가 94 내지 95 중량부를 차지하는, 가스 터빈 연소 장치.12. The method of claim 11,
The diluent gas is
Based on 100 parts by weight, the CH4O2 accounts for 5 to 6 parts by weight and the CO2 accounts for 94 to 95 parts by weight.
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| KR1020200157058A KR102628440B1 (en) | 2020-11-20 | 2020-11-20 | Combustion control system and method |
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|---|---|---|---|---|
| KR101648054B1 (en) * | 2009-02-26 | 2016-08-12 | 팔머 랩스, 엘엘씨 | Apparatus and method for combusting a fuel at high pressure and high temperature, and associated system and device |
| KR20190123322A (en) * | 2017-03-07 | 2019-10-31 | 8 리버스 캐피탈, 엘엘씨 | Systems and Methods for Operation of a Flexible Fuel Combustor for a Gas Turbine |
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- 2020-11-20 KR KR1020200157058A patent/KR102628440B1/en active IP Right Grant
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| KR101648054B1 (en) * | 2009-02-26 | 2016-08-12 | 팔머 랩스, 엘엘씨 | Apparatus and method for combusting a fuel at high pressure and high temperature, and associated system and device |
| KR20190123322A (en) * | 2017-03-07 | 2019-10-31 | 8 리버스 캐피탈, 엘엘씨 | Systems and Methods for Operation of a Flexible Fuel Combustor for a Gas Turbine |
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