KR20180110070A - 가스 터빈 연소기 및 가스 터빈 - Google Patents

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신이치 후쿠바
겐지 미야모토
게이지로 사이토
사토시 다키구치
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미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

가스 터빈 연소기 및 가스 터빈에 있어서, 연소기 외통(41)과, 연소기 내통(42)과, 연소기 내통(42)의 내부에 배치되는 파일럿 노즐(53) 및 메인 노즐(56)과, 연소기 외통(41)과 연소기 내통(42) 사이에 마련되는 공기 유로(51)와, 공기 유로(51)에 배치되는 제 2 연료 분사부로서의 페그(58, 71)를 마련하고, 페그(58, 71)는, 공기 유로(51)의 하류측에서 연소기 내통(42)에 연통되는 만곡부(41b)에 배치되며, 기단부가 만곡부(41b)의 내면에 지지되며 선단부가 연소기 내통(42)측으로 연장되며, 길이방향의 중심선(O)이 연소기 외통(41)의 만곡면의 접선(T)에 직교하는 수선(P)에 대하여 공기 유로(51)를 흐르는 압축 공기(A)의 흐름 방향의 하류측(또는, 상류측)으로 소정 각도(θ)만큼 경사져서 배치된다.

Description

가스 터빈 연소기 및 가스 터빈
본 발명은, 압축한 고온·고압의 공기에 대하여 연료를 공급하여 연소시키고, 발생한 연소 가스를 터빈에 공급하여 회전 동력을 얻는 가스 터빈에 있어서, 이 가스 터빈에 이용되는 가스 터빈 연소기, 이 가스 터빈 연소기를 구비한 가스 터빈에 관한 것이다.
일반적인 가스 터빈은 압축기와 연소기와 터빈에 의해 구성되어 있다. 그리고, 공기 취입구로부터 취입된 공기가 압축기에 의해 압축되는 것에 의해 고온·고압의 압축 공기가 되고, 연소기에서, 이 압축 공기에 대하여 연료를 공급하여 연소시키는 것에 의해 고온·고압의 연소 가스(작동 유체)를 얻고, 이 연소 가스에 의해 터빈을 구동하고, 이 터빈에 연결된 발전기를 구동한다.
이와 같이 구성된 가스 터빈의 연소기는, 외통의 내측에 내통이 지지되고, 이 내통의 선단부에 미통이 연결되어서 케이싱이 구성되어 있으며, 내통에 파일럿 노즐과 복수의 메인 연료 노즐이 마련되어서 구성되어 있다. 또한, 외통은 내주면에 복수의 톱 햇 노즐(top hat nozzle)이 마련되어 있다. 그 때문에, 압축 공기의 공기 흐름이 공기 유로를 통하여 내통 내에 유입될 때, 톱 햇 노즐로부터 연료가 분사되고, 공기와 연료의 혼합기가 내통 내에서 메인 연료 노즐로부터 분사된 연료와 혼합되고, 예혼합기의 선회류가 되어 미통에 유입된다. 또한, 연료 혼합기는, 파일럿 노즐로부터 분사된 연료와 혼합되고, 불씨에 의해 착화되어 연소하고, 연소 가스가 되어서 미통 내로 분출된다. 이 때, 연소 가스의 일부가 미통 내에 화염을 따라서 주위로 확산되도록 분출되는 것에 의해, 각 메인 연료 노즐로부터 미통에 유입된 예혼합기에 착화되어 연소한다.
이와 같은 가스 터빈 연소기로서는, 예를 들어 하기 특허문헌 1에 기재된 것이 있다.
일본 특허 공개 제 2005-233574 호 공보
상술한 가스 터빈 연소기에서, 압축 공기가 내통에 유입되기 전에, 공기 유로를 흐르는 압축 공기에 대하여 톱 햇 노즐로부터의 연료를 사전에 혼합시키는 것에 의해, 내통 내에서의 혼합기의 연료와 연소용 공기를 보다 균일하게 혼합하는 것이 가능하게 되어 있다. 그런데, 톱 햇 노즐은 압축 공기의 흐름에 대하여 수직으로 돌출되어 있으므로, 톱 햇 노즐 주위의 흐름의 박리가 생겨, 하류측에서 압축 공기의 흐름이 느린 영역이 발생한다. 그러면, 내통이나 미통에서 생성된 화염이 플래시백(flash back)되어 톱 햇 노즐을 손상시켜 버릴 우려가 있다.
본 발명은 상술한 과제를 해결하는 것으로서, 화염의 플래시백을 억제하는 가스 터빈 연소기 및 가스 터빈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가스 터빈 연소기는, 통형상을 이루는 연소기 외통과, 상기 연소기 외통의 내측에 배치되는 연소기 내통과, 상기 연소기 내통의 내부에 배치되는 제 1 연료 분사부와, 상기 연소기 외통과 연소기 내통 사이에 마련되며 압축 공기를 상기 연소기 내통 내에 유입시키는 공기 유로와, 상기 공기 유로에 배치되는 제 2 연료 분사부를 구비하는 가스 터빈 연소기로서, 상기 제 2 연료 분사부는, 상기 공기 유로의 하류측에서 상기 연소기 내통에 연통하는 만곡부에 배치되며, 기단부가 상기 연소기 외통의 만곡되는 내면에 지지되고 선단부가 상기 연소기 내통측으로 연장되며, 길이방향의 중심선이 상기 연소기 외통의 만곡되는 내면의 접선에 직교하는 수선에 대하여 상기 공기 유로를 흐르는 압축 공기의 흐름 방향의 하류측 또는 상류측에 소정 각도만큼 경사져서 배치되는 것을 특징으로 하는 것이다.
따라서, 압축 공기가 공기 유로에 유입되면, 이 압축 공기에 대하여 제 2 연료 분사부로부터 연료가 분사되고 혼합기가 형성되며, 이 혼합기가 연소기 내통 내에 유입되고, 이 혼합기에 대하여 제 1 연료 분사부로부터 연료가 분사되어 예혼합기가 된다. 이 때, 제 2 연료 분사부는, 공기 유로에 있어서의 압축 공기의 흐름 방향의 하류측 또는 상류측에 소정 각도만큼 경사져서 있으므로, 제 2 연료 분사부 주위의 흐름의 박리를 억제할 수 있다. 그 때문에, 제 2 연료 분사부의 하류측에 있어서의 압축 공기의 흐름이 느린 영역이 감소하여, 화염의 플래시백을 억제할 수 있다.
본 발명의 가스 터빈 연소기에서는, 상기 제 2 연료 분사부는 길이방향의 중심선이 상기 수선에 대하여 상기 공기 유로를 흐르는 압축 공기의 흐름 방향의 하류측에 10도 내지 30도의 범위로 경사져서 배치되는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 제 2 연료 분사부가 압축 공기의 흐름 방향의 하류측으로 10도 내지 30도의 범위로 경사지는 것에 의해, 제 2 연료 분사부가 압축 공기의 흐름의 저항이 되기 어려워, 제 2 연료 분사부의 하류측에 있어서의 압축 공기의 흐름이 느린 영역을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 가스 터빈 연소기에서는, 상기 공기 유로를 구성하는 상기 연소기 외통의 내면부는, 상기 연소기 외통의 축방향을 따르는 제 1 직선부와, 상기 연소기 외통의 축방향에 직교하는 방향을 따르는 제 2 직선부와, 상기 제 1 직선부와 상기 제 2 직선부를 접속하는 만곡부를 갖고, 상기 제 2 연료 분사부는, 기단부가 상기 제 1 직선부 및 상기 제 2 직선부가 연장된 교점보다 상기 공기 유로를 흐르는 압축 공기의 흐름 방향의 하류측에 지지되는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 화염의 플래시백을 한층 더 억제할 수 있는 동시에, 연료 분사 위치가 변화하는 것에 의해, 연소성을 개선할 수 있다.
본 발명의 가스 터빈 연소기에서는, 상기 제 2 연료 분사부는, 원기둥 형상을 이루는 동시에, 선단부가 구면 형상을 이루는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 제 2 연료 분사부를 원기둥 형상으로 하고 선단부를 구면 형상으로 하는 것에 의해, 제 2 연료 분사부에 의한 압축 공기의 박리를 억제하여 제 2 연료 분사부 후류(後流)의 저속 영역을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 가스 터빈에 있어서는, 공기를 압축하는 압축기와, 상기 압축기가 압축한 압축 공기와 연료를 혼합하여 연소시키는 연소기와, 상기 연소기가 생성한 연소 가스에 의해 회전 동력을 얻는 터빈을 구비하며, 상기 연소기로서 상기 가스 터빈 연소기가 이용되는 것을 특징으로 하는 것이다.
따라서, 연소기에서, 연소기 외통과 연소기 내통 사이의 공기 유로에 배치되는 제 2 연료 분사부를 압축 공기의 흐름 방향의 하류측 또는 상류측으로 소정 각도만큼 경사져서 배치하고 있어, 제 2 연료 분사부 주위의 흐름의 박리를 억제할 수 있다. 그 때문에, 제 2 연료 분사부의 하류측에 있어서의 압축 공기의 흐름이 느린 영역이 감소하여, 화염의 플래시백을 억제할 수 있다.
본 발명의 가스 터빈 연소기 및 가스 터빈에 의하면, 연소기 외통과 연소기 내통 사이의 공기 유로에 배치되는 제 2 연료 분사부를 압축 공기의 흐름 방향의 하류측 또는 상류측으로 소정 각도만큼 경사져서 배치하므로, 제 2 연료 분사부의 하류측에 있어서의 압축 공기의 흐름이 느린 영역이 감소하여, 화염의 플래시백을 억제할 수 있다.
도 1은 본 실시형태의 가스 터빈 연소기에 있어서의 페그의 장착 상태를 도시하는 도 7의 I-I 단면도이다.
도 2는 페그의 장착 각도를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 본 실시형태의 페그에 있어서의 변형 실시형태를 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 실시형태의 가스 터빈을 도시하는 개략 구성도이다.
도 5는 가스 터빈 연소기를 도시하는 개략도이다.
도 6은 가스 터빈 연소기의 요부를 도시하는 개략도이다.
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ 단면도이다.
이하에 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 가스 터빈 연소기 및 가스 터빈의 바람직한 실시형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이러한 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것이 아니며, 또한 실시형태가 다수 있는 경우에는, 각 실시형태를 조합하여 구성하는 것도 포함하는 것이다.
도 4는 본 실시형태의 가스 터빈을 도시하는 개략 구성도이다.
본 실시형태에 있어서, 도 4에 도시하는 바와 같이, 가스 터빈(10)은 압축기(11)와 연소기(12)와 터빈(13)에 의해 구성되어 있다. 이 가스 터빈(10)은 동축 상에 미도시의 발전기가 연결되어 있으며, 발전 가능하게 되어 있다.
압축기(11)는, 공기를 취입하는 공기 취입구(20)를 갖고, 압축기 차실(21) 내에 입구 안내 날개(IGV：Inlet Guide Vane)(22)가 배설(配設)되는 동시에, 복수의 정익(23)과 동익(24)이 전후 방향[후술하는 로터(32)의 축방향]으로 교대로 배설되어 이루어지며, 그 외측에 추기실(25)이 마련되어 있다. 연소기(12)는, 압축기(11)에서 압축된 압축 공기에 대하여 연료를 공급하고, 점화하는 것에 의해 연소 가능하게 되어 있다. 터빈(13)은 터빈 차실(26) 내에 복수의 정익(27)과 동익(28)이 전후 방향[후술하는 로터(32)의 축방향]으로 교대로 배설되어 있다. 이 터빈 차실(26)의 하류측에는, 배기 차실(29)을 거쳐서 배기실(30)이 배설되어 있으며, 배기실(30)은 터빈(13)에 연속하는 배기 디퓨저(31)를 갖고 있다.
또한, 압축기(11), 연소기(12), 터빈(13), 배기실(30)의 중심부를 관통하도록 로터(회전축)(32)가 위치하고 있다. 로터(32)는, 압축기(11)측의 단부가 베어링부(33)에 의해 회전 가능하게 지지되는 한편, 배기실(30)측의 단부가 베어링부(34)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 이 로터(32)는, 압축기(11)에서, 각 동익(24)이 장착된 디스크가 복수 중첩되어 고정되고, 터빈(13)에서, 각 동익(28)이 장착된 디스크가 복수 중첩되어 고정되어 있으며, 배기실(30)측의 단부에 미도시의 발전기의 구동축이 연결되어 있다.
그리고, 이 가스 터빈(10)은, 압축기(11)의 압축기 차실(21)이 레그부(35)에 지지되며, 터빈(13)의 터빈 차실(26)이 레그부(36)에 의해 지지되며, 배기실(30)이 레그부(37)에 의해 지지되어 있다.
따라서, 압축기(11)의 공기 취입구(20)로부터 취입된 공기가, 입구 안내 날개(22), 복수의 정익(23)과 동익(24)을 통과하여 압축되는 것에 의해 고온·고압의 압축 공기가 된다. 연소기(12)에서, 이 압축 공기에 대하여 소정의 연료가 공급되고 연소한다. 그리고, 이 연소기(12)에서 생성된 작동 유체인 고온·고압의 연소 가스가, 터빈(13)을 구성하는 복수의 정익(27)과 동익(28)을 통과하는 것에 의해 로터(32)를 구동 회전하고, 이 로터(32)에 연결된 발전기를 구동한다. 한편, 터빈(13)을 구동한 연소 가스는 배기 가스로서 대기로 방출된다.
여기서, 본 실시형태의 연소기(가스 터빈 연소기)에 대하여 상세하게 설명한다. 도 5는 가스 터빈 연소기를 도시하는 개략도, 도 6은 가스 터빈 연소기의 요부를 도시하는 개략도, 도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ 단면도이다.
연소기(12)에 있어서, 도 5에 도시하는 바와 같이, 연소기 외통(41)은 내부에 소정 간격을 두고 연소기 내통(42)이 지지되고, 이 연소기 내통(42)의 선단부에 연소기 미통(43)이 연결되어 연소기 케이싱이 구성되어 있다. 연소기 내통(42)은, 내부의 중심에 위치하여 파일럿 연소 버너(44)가 배치되는 동시에, 연소기 내통(42)의 내주면에 둘레방향을 따라서 파일럿 연소 버너(44)를 둘러싸도록 복수의 메인 연소 버너(45)가 배치되어 있다. 또한, 연소기 미통(43)은 바이패스관(46)이 연결되어 있으며, 이 바이패스관(46)에 바이패스 밸브(47)가 마련되어 있다.
상세하게 설명하면, 도 6에 도시하는 바와 같이, 연소기 외통(41)은, 기단부에 연소기 내통(42)의 기단부가 장착되는 것에 의해, 양자 간에 공기 유로(51)가 형성되어 있다. 그리고, 연소기 내통(42)은, 내부의 중심에 위치하여 파일럿 연소 버너(44)가 배치되며, 그 주위에 복수의 메인 연소 버너(45)가 배치되어 있다. 파일럿 연소 버너(44)는, 연소기 내통(42)에 지지된 파일럿 콘(52)과, 파일럿 콘(52)의 내부에 배치된 파일럿 노즐(제 1 연료 분사부)(53)과, 파일럿 노즐(53)의 외주부에 마련되는 선회 날개(스월러 베인)(54)로 구성되어 있다. 또한, 각 메인 연소 버너(45)는, 버너통(55)과, 버너통(55)의 내부에 배치된 메인 노즐(제 1 연료 분사부)(56)과, 메인 노즐(56)의 외주부에 마련되는 선회 날개(스월러 베인)(57)로 구성되어 있다.
연소기 외통(41)과 연소기 내통(42) 사이에 링형상을 이루는 공기 유로(51)가 마련되어 있으며, 이 공기 유로(51)에 복수의 페그(연료 분사부)(58)가 마련되어 있다. 이 복수의 페그(58)는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 기단부가 연소기 외통(41)에 고정되며, 선단부가 연소기 내통(42)측을 향하여 연장되어 있다. 그리고, 복수의 페그(58)는 연소기 외통(41)의 둘레방향으로 소정 간격으로 배치되어 있다.
또한, 도 6에 도시하는 바와 같이, 연소기 외통(41)은, 파일럿 연료 포트(61)와 메인 연료 포트(62)와 톱 햇 연료 포트(63)가 마련되며, 파일럿 연료 포트(61)와 메인 연료 포트(62)와 톱 햇 연료 포트(63)는 각각 파일럿 노즐(53)과 각 메인 노즐(56)과 각 페그(58)에 접속되어 있다. 그리고, 미도시의 파일럿 연료 라인이 파일럿 연료 포트(61)에 연결되고, 미도시의 메인 연소 라인이 각 메인 연료 포트(62)에 연결되며, 미도시의 톱 햇 연소 라인이 각 톱 햇 연료 포트(63)에 연결되어 있다.
따라서, 고온·고압의 압축 공기의 공기 흐름이 공기 유로(51)에 유입되면, 이 압축 공기에 대하여 각 페그(58)로부터 연료(F)가 분사되어 혼합기가 형성되고, 이 혼합기가 연소기 내통(42) 내에 유입된다. 연소기 내통(42)에 유입된 혼합기는 메인 연소 버너(45)로부터 분사된 연료(F)와 혼합되어, 예혼합기의 선회류가 된다. 또한, 혼합기는, 파일럿 연소 버너(44)로부터 분사된 연료(F)와 혼합되고, 미도시의 불씨에 의해 착화되어 연소하고, 연소 가스가 되어 연소기 내통(42) 내로 분출된다. 이 때, 연소 가스의 일부가 연소기 내통(42) 내에 화염을 따라서 주위로 확산되도록 분출되는 것에 의해, 각 메인 연소 버너(45)로부터 연소기 내통(42) 내에 유입된 예혼합기에 착화되어 연소한다. 즉, 파일럿 연소 버너(44)로부터 분사된 파일럿 연료(F)에 의한 확산 화염에 의해, 메인 연소 버너(45)로부터의 희박 예혼합 연료(F)의 안정 연소를 실행하기 위한 보염을 실행할 수 있다.
이하, 페그(58)에 대하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 실시형태의 가스 터빈 연소기에 있어서의 페그의 장착 상태를 도시하는 도 7의 I-I 단면도, 도 2는 페그의 장착 각도를 설명하기 위한 개략도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 페그(58)는, 공기 유로(51)의 하류측에서 연소기 내통(42)에 연통하는 만곡부에 배치되고, 기단부가 연소기 외통(41)의 만곡되는 내면에 지지되며 선단부가 연소기 내통(42)측으로 연장되어 있다. 페그(58)는, 원기둥 형상을 이루며, 내부에 미도시의 연료 통로가 형성되고, 이 연료 통로는, 일단부가 톱 햇 연료 포트(63)로부터의 공급 구멍(63a)에 연통되며, 타단부가 페그(58)의 외부에 개구되는 복수의 분사 구멍(58a)에 연통되어 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 공기 유로(51)를 구성하는 연소기 외통(41)은, 내면부가, 연소기 외통(41)의 축방향을 따르는 제 1 직선부(41a)와, 연소기 외통(41)의 축방향에 직교하는 방향[연소기 외통(41)의 직경방향]을 따르는 제 2 직선부(41c)와, 제 1 직선부(41a)와 제 2 직선부(41c)를 접속하는 만곡부(41b)를 갖고 있다. 즉, 제 1 직선부(41a)의 연장선과 제 2 직선부(41c)의 연장선은 각각의 길이(L1, L2)의 위치에서 직각(90도)으로 교차한다. 페그(58)는 기단부가 만곡부(41b), 즉 제 1 직선부(41a)를 따르는 길이(L1)와 제 2 직선부(41c)를 따르는 길이(L2)의 범위에 고정되어 있다.
페그(58)는, 길이방향의 중심선(O)이 연소기 외통(41)의 만곡부(41b)의 내면의 접선(T)에 직교하는 수선(P)에 대하여, 공기 유로(51)를 흐르는 압축 공기(A)의 흐름 방향의 하류측으로 소정 각도(θ)만큼 경사져서 배치되어 있다. 이 경사 각도(θ)는 10도 내지 40도의 범위가 바람직하며, 30도 전후가 최적이다.
또한, 페그(58)는, 기단부가 제 1 직선부(41a) 및 제 2 직선부(41c)가 연장된 교점보다 공기 유로(51)를 흐르는 압축 공기(A)의 흐름 방향의 하류측에 지지되어 있다.
또한, 페그(58)는 상술한 형상에 한정되는 것은 아니다. 도 3은 본 실시형태의 페그에 있어서의 변형 실시형태를 도시하는 단면도이다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 페그는 공기 유로(51)를 구성하는 연소기 외통(41)에 있어서의 만곡부(41b)에 배치되며, 연소기 내통(42)측으로 연장되어 있다. 페그(71)는 원기둥 형상을 이루며, 내부에 미도시의 연료 통로가 형성되고, 이 연료 통로는, 일단부가 톱 햇 연료 포트(63)로부터의 공급 구멍(63a)에 연통되며, 타단부가 페그(71)의 외부에 개구되는 복수의 분사 구멍(71a)에 연통되어 있다. 또한, 페그(71)는 선단부에 구면 형상을 이루는 구면부(71b)가 형성되어 있다.
또한, 페그(58, 71)는 상술한 형상에 한정되는 것이 아니며, 다각기둥 형상이거나, 타원기둥 형상이거나, 또는 선단이 가늘거나, 선단이 굵거나 단을 갖는 등으로 하여도 좋다. 또한, 페그(58, 71)는, 길이방향의 중심선(O)이 수선(P)에 대하여 압축 공기(A)의 흐름 방향의 하류측으로 경사져서 배치되었지만, 길이방향의 중심선(O)이 수선(P)에 대하여 압축 공기(A)의 흐름 방향의 상류측으로 경사져서 배치되어도 좋다.
그 때문에, 압축 공기(A)가 공기 유로(51)에 유입되면, 이 압축 공기(A)에 대하여 페그(58, 71)로부터 연료(F)가 분사되어 혼합기가 형성되고, 이 혼합기가 연소기 내통(42) 내로 유입되며, 이 혼합기에 대하여 파일럿 노즐(53)이나 메인 노즐(56)로부터 연료(F)가 분사되어 혼합된다. 이 때, 페그(58, 71)는, 공기 유로(51)에 있어서의 압축 공기(A)의 흐름 방향의 하류측으로 경사져 있으므로, 제 2 연료 분사부 주위의 흐름의 박리를 억제할 수 있다. 그러면, 페그(58, 71)의 하류측에 있어서의 압축 공기(A)의 흐름이 느린 영역이 감소하여, 연소기 내통(42)으로부터의 화염의 플래시백이 억제된다.
이와 같이 본 실시형태의 가스 터빈 연소기에 있어서는, 연소기 외통(41)과, 연소기 내통(42)과, 연소기 내통(42)의 내부에 배치되는 파일럿 노즐(53) 및 메인 노즐(56)과, 연소기 외통(41)과 연소기 내통(42) 사이에 마련되는 공기 유로(51)와, 공기 유로(51)에 배치되는 페그(58, 71)를 마련하고, 페그(58, 71)는, 공기 유로(51)의 하류측에서 연소기 내통(42)에 연통되는 만곡부(41b)에 배치되며, 기단부가 만곡부(41b)의 내면에 지지되고 선단부가 연소기 내통(42)측으로 연장되며, 길이방향의 중심선(O)이 연소기 외통(41)의 만곡면의 접선(T)에 직교하는 수선(P)에 대하여 공기 유로(51)를 흐르는 압축 공기(A)의 흐름 방향의 하류측(또는, 상류측)으로 소정 각도(θ)만큼 경사져서 배치되어 있다.
따라서, 페그(58, 71) 주위의 흐름의 박리를 억제할 수 있어, 이 페그(58, 71)의 하류측에 있어서의 압축 공기(A)의 흐름이 느린 영역이 감소하여, 화염의 플래시백을 억제할 수 있다.
본 실시형태의 가스 터빈 연소기에서는, 페그(58, 71)를 압축 공기(A)의 흐름 방향의 하류측으로 10도 내지 30도의 범위로 경사져서 배치하고 있다. 따라서, 페그(58, 71)가 압축 공기(A)의 흐름의 저항이 되기 어려워, 페그(58, 71)의 하류측에 있어서의 압축 공기(A)의 흐름이 느린 영역을 감소시킬 수 있다.
본 실시형태의 가스 터빈 연소기에서는, 공기 유로(51)를 구성하는 연소기 외통(41)의 내면부는, 연소기 외통(41)의 축방향을 따르는 제 1 직선부(41a)와, 연소기 외통(41)의 축방향에 직교하는 방향을 따르는 제 2 직선부(41c)와, 제 1 직선부(41a)와 제 2 직선부(41c)를 접속하는 만곡부(41b)를 갖고, 페그(58, 71)의 기단부를 제 1 직선부(41a) 및 제 2 직선부(41c)가 연장된 교점보다 공기 유로(51)를 흐르는 압축 공기(A)의 흐름 방향의 하류측에 지지하고 있다. 따라서, 화염의 플래시백을 한층 더 억제할 수 있다. 또한, 연료 분사 위치가 변화하는 것에 의해, 연소성을 개선할 수도 있다.
본 실시형태의 가스 터빈 연소기에서는, 페그(71)를 원기둥 형상으로 하고 선단부에 구면부(71b)를 마련하고 있다. 따라서, 페그(71)가 압축 공기(A)의 흐름의 저항이 되기 어려우며, 또한 페그(71)에 의한 압축 공기(A)의 박리를 억제하여 제 2 연료 분사부 후류의 저속 영역을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태의 가스 터빈에 있어서는, 공기를 압축하는 압축기(11)와, 압축기(11)가 압축한 압축 공기(A)와 연료(F)를 혼합하여 연소시키는 연소기(12)와, 연소기(12)가 생성한 연소 가스에 의해 회전 동력을 얻는 터빈(13)을 구비하고, 연소기(12)에서, 공기 유로(51)의 만곡부(41b)에 페그(58, 71)를 마련하고, 공기 유로(51)를 흐르는 압축 공기(A)의 흐름 방향의 하류측(또는, 상류측)으로 소정 각도(θ)만큼 경사지게 한다.
따라서, 연소기(12)에서, 페그(58, 71) 주위의 흐름의 박리를 억제할 수 있어, 이 페그(58, 71)를 돌아들어가는 압축 공기량이 감소하게 되어, 페그(58, 71)의 하류측에 있어서의 압축 공기(A)의 흐름이 느린 영역이 감소한다. 그 때문에, 화염의 플래시백을 억제할 수 있다.
또한, 상술한 본 실시형태에서는, 페그(58, 71)를 공기 유로(51)의 하류측에서 연소기 내통(42)에 연통하는 만곡부(41b)에 배치했지만, 이 만곡부(41b)뿐만 아니라, 각 직선부(41a, 41c)에도 배치하여도 좋다.
10 : 가스 터빈 11 : 압축기
12 : 연소기 13 : 터빈
41 : 연소기 외통 41a : 제 1 직선부
41b : 만곡부 41c : 제 2 직선부
42 : 연소기 내통 43 : 연소기 미통
44 : 파일럿 연소 버너 45 : 메인 연소 버너
51 : 공기 유로 53 : 파일럿 노즐(제 1 연료 분사부)
56 : 메인 노즐(제 1 연료 분사부) 58, 71 : 페그(제 2 연료 분사부)
58a, 71a : 분사 구멍 71b : 구면부
A : 압축 공기 F : 연료
L1, L2 : 길이 O : 중심선
P : 수선 T : 접선
θ : 경사 각도

Claims (5)

  1. 통형상을 이루는 연소기 외통과,
    상기 연소기 외통의 내측에 배치되는 연소기 내통과,
    상기 연소기 내통의 내부에 배치되는 제 1 연료 분사부와,
    상기 연소기 외통과 연소기 내통 사이에 마련되며 압축 공기를 상기 연소기 내통 내에 유입시키는 공기 유로와,
    상기 공기 유로에 배치되는 제 2 연료 분사부를 구비하는 가스 터빈 연소기에 있어서,
    상기 제 2 연료 분사부는, 상기 공기 유로의 하류측에서 상기 연소기 내통에 연통하는 만곡부에 배치되고, 기단부가 상기 연소기 외통의 만곡되는 내면에 지지되고 선단부가 상기 연소기 내통측으로 연장되며,
    길이방향의 중심선이 상기 연소기 외통의 만곡되는 내면의 접선에 직교하는 수선에 대하여 상기 공기 유로를 흐르는 압축 공기의 흐름 방향의 하류측 또는 상류측으로 소정 각도만큼 경사져서 배치되는 것을 특징으로 하는
    가스 터빈 연소기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2 연료 분사부는 길이방향의 중심선이 상기 수선에 대하여 상기 공기 유로를 흐르는 압축 공기의 흐름 방향의 하류측으로 10도 내지 30도의 범위로 경사져서 배치되는 것을 특징으로 하는
    가스 터빈 연소기.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 공기 유로를 구성하는 상기 연소기 외통의 내면부는, 상기 연소기 외통의 축방향을 따르는 제 1 직선부와, 상기 연소기 외통의 축방향에 직교하는 방향을 따르는 제 2 직선부와, 상기 제 1 직선부와 상기 제 2 직선부를 접속하는 만곡부를 갖고, 상기 제 2 연료 분사부는, 기단부가 상기 제 1 직선부 및 상기 제 2 직선부가 연장된 교점보다 상기 공기 유로를 흐르는 압축 공기의 흐름 방향의 하류측에 지지되는 것을 특징으로 하는
    가스 터빈 연소기.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 연료 분사부는 원기둥 형상을 이루는 동시에, 선단부가 구면 형상을 이루는 것을 특징으로 하는
    가스 터빈 연소기.
  5. 공기를 압축하는 압축기와,
    상기 압축기가 압축한 압축 공기와 연료를 혼합하여 연소시키는 연소기와,
    상기 연소기가 생성한 연소 가스에 의해 회전 동력을 얻는 터빈을 구비하며,
    상기 연소기로서 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 가스 터빈 연소기가 이용되는 것을 특징으로 하는
    가스 터빈.
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