연소기 및 이를 포함하는 가스 터빈장치
COMBUSTOR AND GAS TURBINE APPARATUS HAVING THE SAME
특허 요약
개시된 본 발명에 의한 연소기는, 내부에 압축된 공기가 유입되는 유입실 및 압축된 공기에 연료를 혼합하여 연소 가스를 발생시키는 연소실이 마련되는 몸체부, 몸체부 내부의 유입실 및 연소실 사이에 마련되어, 압축된 공기의 일부를 연료와 혼합시키는 연소부 및, 연소부로 유입되지 않은 압축된 공기 중 나머지를 연소실로 경사지게 분사하여 연소실을 냉각시키는 냉각부를 포함하며, 압축된 공기 중 연소부로 유입되는 압축된 공기의 일부는 전체 압축된 공기의 85% 이상이고, 압축된 공기의 나머지는 15% 이하이다. 이러한 구성에 의하면, 연소실 온도를 냉각시켜, 고온의 연소 가스가 연소실 내부에서 재순환에 의해 체류시간 증가에 따른 효율 감소를 방지할 수 있다. 즉, 연료의 완전 연소를 통해, 연소 효율을 향상시킬 수 있다.
청구항
번호청구항
1

내부에 압축된 공기가 유입되는 유입실 및 상기 압축된 공기에 연료를 혼합하여 연소 가스를 발생시키는 연소실이 마련되는 몸체부; 상기 몸체부 내부의 상기 유입실 및 연소실 사이에 마련되어, 상기 압축된 공기의 일부를 상기 연료와 혼합시키는 연소부;상기 연소부로 유입되지 않은 상기 압축된 공기 중 나머지를 상기 연소실로 경사지게 분사하여, 상기 연소실을 냉각시키는 냉각부; 및상기 몸체부의 외부에 마련되고 복수의 연소 노즐과 연통하도록 상기 몸체부의 축 방향으로 마련된 연료 유로에 연결되어, 상기 복수의 연소 노즐로 상기 연료를 공급하는 연료 공급부를 포함하며,상기 연소부는,상기 유입실로 유입된 상기 압축된 공기의 흐름에 대해 수직한 방향으로 마련되어, 상기 유입실 및 연소실 사이를 상호 격리시키도록 마련되는 구획부재; 및상기 압축된 공기의 흐름에 나란한 방향으로 상기 구획부재에 복수개 관통 형성된 복수의 연소 노즐; 을 포함하고,상기 복수의 연소 노즐의 내부에서 상기 압축된 공기의 일부에 대해 상기 연료가 수직한 방향으로 공급되어 상호 혼합되고,상기 몸체부는, 상기 유입실과 연소실이 내부에 마련되며, 상기 압축된 공기가 유입 및 배출되도록 양단이 개방된 케이스; 및상기 압축된 공기의 흐름 방향을 기준으로 상기 케이스의 하류에 상기 연소실과 마주하도록 마련되되, 상기 케이스의 내면과 소정 간격 이격되어 상기 유입실로 유입된 상기 압축된 공기의 나머지가 유입되는 공간을 제공하는 라이너; 를 포함하고,상기 구획부재는 상기 몸체부의 중심에 마련된 연소축과 축 결합되고, 상기 연료 공급부는 상기 연소축의 내부에 축 방향을 따라 연장되어 상기 구획부재의 내부로 연장되는 연료 유로를 통해, 상기 몸체부의 외부로부터 상기 구획부재에 마련된 상기 복수의 연소 노즐로 상기 연료를 공급하고,상기 구획부재의 테두리는 상기 라이너와 연결되어, 상기 유입실로 유입된 상기 압축된 공기의 나머지가 상기 케이스와 라이너 사이의 공간으로 유입된 후에, 상기 냉각부에 의해 상기 연소실로 분사되고,상기 냉각부는 상기 케이스와 라이너 사이의 이격된 공간으로 유입된 상기 압축된 공기의 나머지를 경사지게 배출시키는 복수의 경사홀을 포함하며, 상기 복수의 경사홀은 상기 압축된 공기의 나머지의 배출 방향을 기준으로 상기 라이너에 대해 30° 내지 45°의 각도로 경사지도록, 상기 라이너에 관통 형성되고,상기 연소실로 상기 압축된 공기의 일부와 상기 연료를 혼합하여 분사하는 복수의 연소 노즐의 출구 직경(d)을 기준으로, 연소 가스(G)의 출구는 입구보다 직경이 더 작도록 마련되되, 상기 복수의 경사홀의 직경은 0.2 내지 0.3d이고,상기 복수의 연소 노즐의 출구 직경(d)을 기준으로, 상기 복수의 연소 노즐의 입구 직경은 1.11.3d이고, 상기 복수의 연소 노즐의 길이는 2.53.2d이고, 상기 복수의 연소 노즐에 관통 형성되어 상기 연료를 공급하는 연료 공급구의 직경은 0.20.3d이고, 상기 연소실의 축 방향 길이는 3040d이고, 상기 연소실의 내부 및 외부 직경은 각각 2228d 및 2530d로 마련되고,상기 압축된 공기 중 상기 연소부로 유입되는 상기 압축된 공기의 일부는 전체 상기 압축된 공기의 85% 이상으로 복수의 연소 노즐을 경유하여 연료와 혼합하여 연소실로 배출하고, 상기 압축된 공기의 나머지는 15% 이하로 우회하여 연소실로 직접 분사하고, 상기 연소실의 연소 조건의 당량비는 0.03 내지 0.09를 포함하는 연소기.

2

제1항에 있어서, 상기 몸체부는 상기 압축된 공기를 제공하는 압축기 및 상기 연소부로부터 배출되는 연소 가스를 제공받는 가스 터빈 사이에 마련되는 중공의 챔버를 포함하는 연소기.

3

삭제

4

삭제

5

삭제

6

삭제

7

삭제

8

삭제

9

삭제

10

삭제

11

삭제

12

공기를 압축하는 압축기; 상기 압축기로부터 압축된 상기 공기를 제공받아 연소시키는, 제1항 및 제2항 중 어느 한 항에 기재된 연소기; 및상기 연소기로부터 발생된 연소 가스를 제공받아 구동력을 발생시키는 터빈; 을 포함하는 가스 터빈장치.

13

제12항에 있어서, 상기 터빈으로부터 발생된 구동력 중 적어도 일부는 상기 압축기를 구동시키는 가스 터빈장치.