KR20200056426A - 가스터빈 연소기, 가스터빈 - Google Patents

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Abstract

가스터빈 연소기(3)는 축선(Ac)을 따라 연장되어 선단이 개구하는 공기 분출로(F2), 및 축선을 따라 연장되어 선단이 개구하는 연료 공급로(F1)가 형성된 노즐(31A)과, 노즐(31A)의 주위에 마련되고 노즐의 축선 주위로 비틀리는 선회 날개(S)와, 노즐(31A) 및 선회 날개(S)를 외주측으로부터 둘러싸는 동시에, 내측을 하류측을 향해 압축 공기가 유통하는 내통(32)과, 내통(32)과의 사이에서, 내통(32)의 외주측의 압축 공기를 반전시켜서 내통(32)의 내측에 도입되는 반전 유로(C)를 규정하는 외통(33)과, 일단이 반전 유로(C)보다 압축 공기의 상류측이 되는 공간에 접속되는 동시에, 타단이 공기 분출로(F2)에 접속된 공기 도입관(5)을 구비한다.

Description

가스터빈 연소기, 가스터빈
본 발명은 가스터빈 연소기, 가스터빈에 관한 것이다.
본원은 2017년 10월 27일에 출원된 일본 특허 출원 제 2017-208504 호에 대해서 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
가스터빈에 이용되는 연소기는, 연소 가스가 유통하는 통체와, 통체 내에서 화염을 형성하는 복수의 노즐과, 노즐의 주위에 마련된 복수의 선회 날개를 주로 구비하고 있다. 노즐에 의해서 형성된 화염에 의해서 통체 내에서 고온 고압의 연소 가스가 생긴다. 그런데, 연소기의 내부에서는, 연료와 공기가 유통하는 과정에서, 플래시 백이라 불리는 현상이 생기는 경우가 있다. 플래시 백이란, 연소기 내에 있어서의 예기치 않은 영역에 화염이 전파됨으로써 이상한 연소를 일으키는 현상이다. 특히, 상기의 선회 날개에 의해서 형성되는 선회류의 중심 영역(와심)에서는, 다른 영역에 비해 유속, 압력이 낮아지기 때문에, 플래시 백이 생기기 쉽다는 것이 알려져 있다. 이러한 플래시 백을 회피하기 위해, 예를 들면, 하기 특허문헌 1에 기재된 장치에서는, 노즐의 선단으로부터 와심에 공기를 공급하는 공기 유로를 형성함으로써, 와심에 있어서의 유체의 유속이 높아질 수 있다. 공기 유로에는, 노즐에 있어서의 선회 날개(압력손실부)보다 상류측의 위치로부터 공기가 안내된다. 이에 의해, 플래시 백을 회피할 수 있다.
일본 특허 공개 제 2015-183892 호 공보
그렇지만, 상기 특허문헌 1의 장치에서는, 공기 유로에 공급되는 공기의 구동력이 선회 날개의 상하류 방향에 있어서의 압력 차이만으로 되어 있다. 이 때문에, 가스터빈의 출력대(帶)에 따라서는, 충분한 압력 차이를 얻을 수 없을 가능성이 있다. 즉, 공기 유로에 충분한 양의 공기가 공급되지 않고, 플래시 백을 일으켜 버릴 가능성이 여전히 존재한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 플래시 백이 생길 가능성을 더욱 저감한 가스터빈 연소기, 가스터빈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 태양에 의하면, 가스터빈 연소기는, 축선을 따라 연장되어 선단이 개구하는 공기 분출로, 및 상기 축선을 따라 연장되어 선단이 개구하는 연료 공급로가 형성된 노즐과, 상기 노즐의 주위에 마련되고 상기 노즐의 상기 축선 주위로 비틀리는 선회 날개와, 상기 노즐 및 선회 날개를 외주측으로부터 둘러싸는 동시에, 내측을 하류측을 향해 압축 공기가 유통하는 내통과, 상기 내통과의 사이에서, 상기 내통의 외주측의 압축 공기를 반전시켜서 상기 내통의 내측에 도입되는 반전 유로를 규정하는 외통과, 일단이 상기 반전 유로보다 상기 압축 공기의 상류측이 되는 공간에 접속되는 동시에, 타단이 상기 공기 분출로에 접속된 공기 도입관을 구비한다.
이 구성에 의하면, 공기 도입관에 의해서, 반전 유로보다 상류측의 공간의 압축 공기가 공기 분출로에 안내된다. 여기서, 반전 유로 및 선회 날개에 의한 압력손실이 생기기 때문에, 내통의 내측의 공간의 압력은 반전 유로 상류측의 공간의 압력보다 충분히 작아지고 있다. 즉, 공기 도입관의 일단으로부터 타단에 걸쳐서 충분한 압력 차이를 얻을 수 있다. 이에 의해, 공기 분출로에 충분한 양의 압축 공기를 공급할 수 있다.
본 발명의 제 2 태양에 의하면, 상기 공기 분출로의 일단은 상기 노즐의 선단에 개구하고 있어도 좋다.
이 구성에 의하면, 공기 분출로의 일단이 노즐의 선단에 개구하여 있으므로, 노즐의 선단 부근에서 생기는 선회류의 와심에 대해서 충분히 압축 공기가 공급된다. 이에 의해, 와심에 있어서의 유체의 유속을 높일 수 있다.
본 발명의 제 3 태양에 의하면, 가스터빈 연소기는 상기 반전 유로보다 상류측에 마련되고, 상기 압축 공기의 흐름을 정류하는 동시에, 압력손실을 일으키게 하는 정류판을 가져도 좋다.
이 구성에 의하면, 정류판에 의해서 생긴 압력손실에 의해, 내통 내측의 공간과 반전 유로 상류측의 공간 사이의 압력 차이를 더욱 크게 할 수 있다. 이에 의해, 공기 분출로로부터 분출하는 공기의 유속을 더욱 높일 수 있다.
본 발명의 제 4 태양에 의하면, 복수의 상기 노즐을 갖고, 상기 공기 도입관은, 일단이 상기 상류측의 공간에 접속된 주 도입관과, 일단이 상기 주 도입관에 접속되고, 타단이 상기 복수의 노즐을 향해 분기하는 매니폴드부를 가져도 좋다.
이 구성에 의하면, 주 도입관으로부터 안내된 압축 공기를, 매니폴드부에 의해서 복수의 노즐에 공급할 수 있다. 즉, 노즐마다 주 도입관을 마련할 필요가 없기 때문에, 외통에 실시되어야 할 가공이나 개수(改修)의 규모를 작게 억제할 수 있다. 이에 의해, 공사 기간의 단기화나 코스트 삭감이 가능하게 된다.
본 발명의 제 5 태양에 의하면, 외부 공기를 압축하여 압축 공기를 생성하는 압축기와, 상기 압축 공기와 연료를 연소시켜서 연소 가스를 생성하는 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 가스터빈 연소기와, 상기 연소 가스에 의해서 구동되는 터빈을 구비한다.
이 구성에 의하면, 연소기에 있어서의 플래시 백이 생길 가능성이 저감됨으로써, 보다 안정적으로 운전 가능한 가스터빈을 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 플래시 백이 생길 가능성을 더욱 저감한 가스터빈 연소기, 가스터빈을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 가스터빈의 구성을 도시하는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 연소기의 주요부 확대 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 연소기의 주요부 확대 단면도이다.
도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 도 1에 도시되는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 가스터빈(1)은 압축 공기를 생성하는 압축기(2)와, 압축 공기(A)와 연료(F)를 혼합하고, 연소시킴으로써 연소 가스를 생성하는 연소기(3)(가스터빈 연소기(3))와, 연소 가스에 의해서 구동되는 터빈(4)을 구비하고 있다.
압축기(2)는 주 축선(Am)을 따라 연장되는 압축기 로터(21)와, 압축기 로터(21)를 외주측으로부터 덮는 압축기 케이싱(22)을 갖고 있다. 압축기 로터(21)는 주 축선(Am) 주위에 회전 가능하게 지지되어 있다. 압축기 로터(21)의 외주면에는, 주 축선(Am) 방향으로 간격을 두고 배열된 복수의 압축기 동익 열(23)이 마련되어 있다. 각 압축기 동익 열(23)은 주 축선(Am)의 둘레 방향으로 간격을 두고 배열된 복수의 압축기 동익(24)을 갖고 있다.
압축기 케이싱(22)은 주 축선(Am)을 중심으로 하는 통 형상을 이루고 있다. 압축기 케이싱(22)의 내주면에는, 상기의 압축기 동익 열(23)과 주 축선(Am) 방향으로 서로 엇갈리도록 하여 배열된 복수의 압축기 정익 열(25)이 마련되어 있다. 각 압축기 정익 열(25)은 압축기 케이싱(22)의 내주면 상에서, 주 축선(Am)의 둘레 방향에 간격을 두고 배열된 복수의 압축기 정익(26)을 갖고 있다.
연소기(3)는 압축기 케이싱(22)과 후술하는 터빈 케이싱(42) 사이에 마련되어 있다. 연소기(3)는 압축기 케이싱(22)의 내부와 연통되어 있다. 이에 의해, 연소기(3)의 내부에 압축기(2)에서 생성된 압축 공기가 안내된다. 상세한 것은 후술하지만, 연소기(3) 내에서는, 이 압축 공기와 연료의 혼합 연소에 의해서 고온 고압의 연소 가스가 생성된다.
터빈(4)은 주 축선(Am)을 따라 연장되는 터빈 로터(41)와, 터빈 로터(41)를 외주측으로부터 덮는 터빈 케이싱(42)을 갖고 있다. 터빈 로터(41)의 외주면에는, 주 축선(Am) 방향으로 간격을 두고 배열된 복수의 터빈 동익 열(43)이 마련되어 있다. 각 터빈 동익 열(43)은 주 축선(Am)의 둘레 방향으로 간격을 두고 배열된 복수의 터빈 동익(44)을 갖고 있다.
터빈 케이싱(42)은 주 축선(Am)을 중심으로 하는 통 형상을 이루고 있다. 터빈 케이싱(42)의 내주면에는, 상기의 터빈 동익 열(43)과 주 축선(Am) 방향으로 서로 엇갈리도록 하여 배열된 복수의 터빈 정익 열(45)이 마련되어 있다. 각 터빈 정익 열(45)은 터빈 케이싱(42)의 내주면 상에서, 주 축선(Am)의 둘레 방향으로 간격을 두고 배열된 복수의 터빈 정익(46)을 갖고 있다.
압축기 로터(21)와 터빈 로터(41)는 주 축선(Am) 상에서 일체로 연결되고, 가스터빈 로터(91)를 형성하고 있다. 마찬가지로, 압축기 케이싱(22)과 터빈 케이싱(42)은 주 축선(Am) 방향으로 일체로 연결되고, 가스터빈 케이싱(92)을 형성하고 있다. 가스터빈 로터(91)는 가스터빈 케이싱(92)의 내부(차실(V))에서, 주 축선(Am) 주위에 일체로 회전한다. 일례로서, 가스터빈 로터(91)의 일단에는, 가스터빈 로터(91)의 회전에 수반하여 발전하는 발전기(G)가 연결되어 있다.
다음에, 연소기(3)의 제 1 실시형태에 관한 상세한 구성에 대해서 설명한다. 도 1에 도시되는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 연소기(3)는 주 축선(Am)에 대해서 교차하는 방향으로 연장되는 연소기 축선(Ac)(축선)을 중심으로 하는 통 형상을 이루고 있다. 게다가 도 2에 도시되는 바와 같이, 이 연소기(3)는 연료를 분사하는 연료 노즐(31)과, 연료 노즐(31)을 수용하는 통 형상의 내통(32)과, 내통(32)의 상류측에 연결된 외통(33)과, 내통(32)의 하류측에 연결된 미통(34)을 구비하고 있다.
연료 노즐(31)은 연료 공급원으로부터 공급된 연료를 내통(32)의 내부를 향해서 분사한다. 도 2에 도시되는 바와 같이, 연료 노즐(31)은 예혼합 연소 화염을 형성하기 위한 제 1 노즐(31A)(노즐)과, 제 1 노즐(31A)로부터 분사되는 연료에 착화하기 위한 제 2 노즐(31B)을 갖고 있다. 제 2 노즐(31B)은 연소기 축선(Ac)을 따라 1개 마련되어 있다. 제 1 노즐(31A)은 연소기 축선(Ac)의 둘레 방향에 간격을 두고 복수 배열되어 있다.
제 2 노즐(31B)은 확산 연소 화염을 형성함으로써, 제 1 노즐(31A)로부터 분사된 예혼합 가스에 대해서 착화한다. 제 1 노즐(31A)에 의한 예혼합 연소 화염의 형성에 수반하여, 내통(32) 및 미통(34) 내에서는, 고온 고압의 연소 가스가 생성된다.
내통(32)은 상기의 연료 노즐(31)(제 1 노즐(31A), 제 2 노즐(31B))을 연소기 축선(Ac)의 외주측으로부터 둘러싸고 있다. 구체적으로는, 연료 노즐(31)은 내통(32) 내부의 연소기 축선(Ac) 방향 일방측의 영역에 마련되어 있다. 내통(32)은 연소기 축선(Ac)을 중심으로 하는 원관 형상을 이루고 있다. 내통(32)의 상류측 단부는, 다른 부분에 비해 두께(연소기 축선(Ac)의 직경 방향에 있어서의 치수)가 크게 설정된 후육부(T)로 되어 있다. 후육부(T)는 후술하는 외통(33)과 간극을 두고 대향하고 있다.
외통(33)은 차실(V)에 형성된 연소기 관통 삽입 구멍(H)을 막도록 마련된 유(宥)저통 형상의 부재이다. 외통(33)은 대략 통 형상의 외통 본체(33A)와, 상기의 제 2 노즐(31B) 및 제 1 노즐(31A)을 지지하는 노즐대(33B)를 갖고 있다.
외통 본체(33A)의 내주면 중, 연소기 축선(Ac) 방향 일방측의 단부를 포함하는 부분은, 연소기 축선(Ac) 방향 일방측으로부터 타방측에 걸쳐서 직경 방향 내측으로부터 외측을 향하도록 곡면 형상으로 만곡하여 있다. 이 부분은, 상술한 내통(32)의 후육부(T)와 대향함으로써, 반전 유로(C)를 규정한다. 반전 유로(C)에는 차실(V) 내의 압축 공기가 유입한다. 압축 공기는 반전 유로(C)를 통과할 때에 방향을 바꿔서, 연소기 축선(Ac) 방향 일방측으로부터 타방측을 향해 내통(32)의 내부를 흐른다. 또한, 이하의 설명에서는, 압축 공기의 흘러오는 측을 상류측이라 부르고, 흘러가는 측을 하류측이라고 부른다. 반전 유로(C)보다 상류측(차실(V)측)의 부분에는, 정류판(B)이 마련되어 있다. 상세한 것은 도시하지 않지만, 정류판(B)은 서로 간격을 두고 배열된 복수의 판재를 갖고 있다. 정류판(B)은 압축 공기의 흐름을 정류하는 동시에, 상류측으로부터 하류측에 걸쳐서 압력손실을 일으키게 한다. 즉, 정류판(B)의 하류측인 반전 유로(C) 내에서는, 상류측인 차실(V) 내에 비해 압력이 낮아지고 있다.
외통 본체(33A)의 외주면(35)(연소기 축선(Ac)에 대한 직경 방향 외측을 향하는 면)은 상술의 연소기 관통 삽입 구멍(H)의 내주면(H1)에 대해서, 연소기 축선(Ac)에 대한 직경 방향으로 넓어지는 간극(Vc)을 거쳐서 대향하고 있다. 간극(Vc)은 연소기 관통 삽입 구멍(H)의 내주면(H1)과, 외통 본체(33A)의 외주면(35)과, 외통 본체(33A)의 하류측을 향하는 면(하류면(36))에 의해서 형성되는 공간이다. 즉, 간극(Vc)은 연소기 축선(Ac)을 중심으로 하는 원환 형상을 이루고 있다. 간극(Vc)은 상술의 차실(V)과 연통하고 있다. 따라서, 간극(Vc) 내에 있어서의 압력은 차실(V) 내의 압력과 동등하다. 바꿔말하면, 간극(Vc) 내의 압축 공기의 압력은 반전 유로(C) 내에 있어서의 압축 공기의 압력보다 높다. 즉, 압축 공기의 흐름 방향에 있어서, 간극(Vc)은 차실(V)과 마찬가지로, 반전 유로(C)보다 상류측이 된다.
노즐대(33B)는 연소기 축선(Ac)을 중심으로 대략 원반 형상으로 형성된 부재이다. 노즐대(33B)의 중심점을 포함한 영역에는, 1개의 제 2 노즐(31B)이 관통 삽입되어 있다. 또한, 제 2 노즐(31B)의 외주측에는, 복수의 제 1 노즐(31A)이 연소기 축선(Ac)의 둘레 방향을 서로 간격을 두고 배열되어 있다. 제 1 노즐(31A)은 대략 관 형상을 이루고 있고, 그 내부에는 연료 공급로(F1) 및 공기 분출로(F2)가 형성되어 있다. 제 1 노즐(31A)의 주위에는, 복수의 선회 날개(S)가 마련되어 있다. 각 선회 날개(S)는 연소기 축선(Ac) 방향 일방측으로부터 타방측을 향함에 따라서 제 1 노즐(31A)의 중심 축선 주위로 비틀리고 있다. 또한, 제 1 노즐(31A)의 중심 축선은 연소기 축선(Ac)에 평행하게 연장되는 축선이다. 이에 의해, 선회 날개(S)의 주위를 통과한 유체에는, 선회류 성분이 부가된다.
각 선회 날개(S)의 표면에는, 상기의 연료 공급로(F1)의 선단이 개구하고 있다. 즉, 연료 공급로(F1)를 통해서 공급된 연료는, 선회 날개(S)의 표면 상에서 압축 공기와 혼합된다. 이 혼합기(混合氣)가 연소하는 것에 의해, 제 1 노즐(31A)의 하류측에서는 상술한 예혼합 연소 화염이 형성된다.
공기 분출로(F2)의 선단(일단)은, 제 1 노즐(31A)의 선단(하류측의 단부)으로 개구하고 있다. 공기 분출로(F2)의 타단에는, 공기 도입관(5)이 접속되어 있다. 공기 도입관(5)은 상술의 간극(Vc)과 공기 분출로(F2)를 접속하는 관이다. 공기 도입관(5)은 간극(Vc)으로부터 외통(33)의 외측을 향해 연장되어, 노즐대(33B)를 관통하도록 하여 공기 분출로(F2)에 접속되어 있다. 본 실시형태에서는, 이러한 공기 도입관(5)이 각각의 제 1 노즐(31A)에 1개씩 접속되어 있다. 즉, 간극(Vc)으로부터 연장된 복수의 공기 도입관(5)이 각각의 제 1 노즐(31A)에 1개씩 접속되어 있다.
다음에, 본 실시형태에 따른 가스터빈(1), 및 연소기(3)의 동작에 대해서 설명한다. 가스터빈(1)을 운전함에 있어서는, 우선 외부의 구동원에 의해서 압축기 로터(21)(가스터빈 로터(91))를 회전 구동한다. 압축기 로터(21)의 회전에 수반하여 외부의 공기가 순차 압축되어 압축 공기가 생성된다. 이 압축 공기는, 압축기 케이싱(22) 내의 공간을 통해서 연소기(3) 내에 공급된다. 연소기(3) 내에서는, 연료 노즐(31)로부터 공급된 연료가 이 압축 공기에 혼합되어 연소하고, 고온 고압의 연소 가스가 생성된다. 연소 가스는 터빈 케이싱(42) 내부의 공간을 통해서 터빈(4)에 공급된다. 터빈(4) 내에서는, 터빈 동익(44), 및 터빈 정익(46)에 연소 가스가 순차 충돌함으로써, 터빈 로터(41)(가스터빈 로터(91))에 대해서 회전 구동력이 주어진다. 이 회전 에너지는, 축단부에 연결된 발전기(G)의 구동에 이용된다.
이어서, 연소기(3)의 상세 동작에 대해서 설명한다. 압축기(2)에서 생성된 압축 공기는 차실(V) 내로부터 정류판(B), 및 반전 유로(C)를 거쳐서 내통(32) 내에 공급된다. 또한 정류판(B), 및 반전 유로(C)를 통과할 때, 압축 공기에는 압력손실이 생긴다. 내통(32) 내에 도입된 압축 공기는 제 1 노즐(31A)로부터 분사된 연료와 혼합함으로써, 예혼합 가스를 형성한다. 이 예혼합 가스에 대해서, 제 2 노즐(31B)로부터 분사된 확산 연소 화염에 의해서 착화함으로써, 예혼합 연소 화염이 형성된다. 이 예혼합 연소 화염은 내통(32) 내에서 상류측으로부터 하류측을 향해 연장되는 동시에, 고온 고압의 연소 가스를 생성한다. 연소 가스는 미통(34) 내를 연소기 축선(Ac) 방향 일방측으로부터 타방측을 향해 흐른 후, 상기의 터빈 케이싱(42) 내에 도입되어 터빈(4)을 구동한다.
여기서, 제 1 노즐(31A)의 주위에는 선회 날개(S)가 마련되어 있으므로, 상기의 예혼합 연소 화염에는 선회류 성분이 포함되어 있다. 즉, 이 예혼합 연소 화염은 연소기 축선(Ac) 방향 일방측으로부터 타방측을 향해 제 1 노즐(31A)을 중심으로 선회하면서 전파한다. 따라서, 제 1 노즐(31A) 선단의 연소기 축선(Ac) 방향 타방측에는, 선회류의 와심이 형성되어 있다. 와심에서는, 다른 영역에 비해 유속, 압력이 낮아지기 때문에, 플래시 백이 생기기 쉽다는 것이 알려져 있다. 플래시 백이란, 연소기(3) 내에 있어서의 예기치 않은 영역에 체류하고 있는 연료에, 화염이 전파됨으로써 이상연소를 일으키는 현상이다.
이러한 플래시 백을 회피하기 위해, 본 실시형태에서는 제 1 노즐(31A)에 상기의 공기 분출로(F2)가 형성되어 있다. 공기 분출로(F2)에는, 차실(V)(간극(Vc)) 내의 압축 공기가 공기 도입관(5)을 거쳐서 공급된다. 공기 분출로(F2)의 선단은 제 1 노즐(31A)의 하류측 단부에 개구하여 있기 때문에, 와심을 향해 고압의 압축 공기가 공급된다. 이에 의해, 와심에 있어서의 유체의 유속, 및 압력을 높일 수 있다.
이상, 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 연소기(3)에서는, 공기 도입관(5)에 의해서, 반전 유로(C)보다 상류측의 공간(간극(Vc))의 압축 공기가 공기 분출로(F2)에 안내된다. 여기서, 반전 유로(C) 및 선회 날개(S)에 의한 압력손실이 생기기 때문에, 내통(32)의 내측의 공간의 압력은, 간극(Vc)의 압력보다 충분히 작아지고 있다. 즉, 공기 도입관(5)의 일단으로부터 타단에 걸쳐서 충분한 압력 차이를 얻을 수 있다. 이에 의해, 공기 분출로(F2)에 충분한 양의 압축 공기를 공급할 수 있다.
게다가, 상기의 구성에 의하면, 공기 분출로(F2)의 일단이 노즐의 선단에 개구하고 있으므로, 노즐의 선단 부근에서 생기는 선회류의 와심에 대해서 충분히 압축 공기가 공급된다. 이에 의해, 와심에 있어서의 유체의 유속을 높일 수 있다.
게다가, 상기의 구성에 의하면, 정류판(B)에 의해서 생긴 압력손실에 의해, 내통(32) 내측의 공간과 반전 유로(C)보다 상류측의 공간인 간극(Vc) 사이의 압력 차이를 더욱 크게 할 수 있다. 이에 의해, 공기 분출로(F2)로부터 분출하는 공기의 유속을 더욱 높일 수 있다.
다음에, 연소기(3)의 제 2 실시형태에 대해서 도 3을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 제 1 실시형태와 마찬가지의 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 상세한 설명을 생략한다. 도 3에 도시되는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 공기 도입관(5)은 주 도입관(51)과, 주 도입관(51)에 접속된 매니폴드부(52)를 갖고 있다. 주 도입관(51)의 일단은 상기의 간극(Vc)에 접속되어 있다. 주 도입관(51)의 타단은 매니폴드부(52)에 접속되어 있다. 매니폴드부(52)는 주 도입관(51)을 통해서 안내된 압축 공기를 복수의 제 1 노즐(31A)을 향해서 분기시킨다. 즉, 매니폴드부(52)에는, 1개만의 유입구(52A)와 유입구(52A)에 각각 연통하는 복수의 토출구(52B)가 형성되어 있다. 토출구(52B)의 개수는 연소기(3)에 있어서의 제 1 노즐(31A)의 개수와 동일하다. 각각의 토출구(52B)에는, 제 1 노즐(31A)에 형성된 공기 분출로(F2)가 접속되어 있다.
상기의 구성에 의하면, 공기 도입관(5)은 주 도입관(51)과, 매니폴드부(52)를 갖고 있다. 이에 의해, 주 도입관(51)을 통해서 간극(Vc)으로부터 안내된 압축 공기를, 매니폴드부(52)에 의해서 복수의 제 1 노즐(31A)에 분산하여 공급할 수 있다. 즉, 제 1 노즐(31A)마다 주 도입관(51)을 마련할 필요가 없기 때문에, 외통(33)에 실시되어야 할 가공이나 개수의 규모를 작게 억제할 수 있다. 따라서, 공사 기간의 단기화나 코스트 삭감이 가능하게 된다.
본 발명의 각 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명하였다. 또한 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 한에 있어서, 상기의 구성에 여러 변경이나 개수를 실시하는 것이 가능하다. 예를 들어, 상기 실시형태에서는, 공기 분출로(F2)가 제 1 노즐(31A)에만 마련되는 구성에 대해서 설명하였다. 그렇지만, 공기 분출로(F2)는 제 2 노즐(31B)에 마련되어도 좋다. 이 경우도, 제 1 노즐(31A)과 마찬가지로, 제 2 노즐(31B)의 내부를 관통하는 동시에 제 2 노즐(31B)의 하류측 단부로 개구하는 유로를 형성함으로써 공기 분출로(F2)로 할 수 있다. 또한, 제 2 노즐(31B)에만 공기 분출로(F2)를 형성하는 것도 가능하다.
게다가, 상기의 각 실시형태에서는, 제 1 노즐(31A)에 선회 날개(S)가 장착되어 있는 구성에 대해서 설명하였다. 그렇지만, 선회 날개(S)의 태양은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 제 1 노즐(31A)을 덮는 내통(32)의 내주면에 선회 날개(S)가 장착된 구성을 채택하는 것도 가능하다.
본 가스터빈 연소기에 의하면, 공기 도입관에 의해서, 반전 유로보다 상류측의 공간의 압축 공기가 공기 분출로에 안내된다. 여기서, 반전 유로 및 선회 날개에 의한 압력손실이 생기기 때문에, 내통의 내측의 공간의 압력은 반전 유로 상류측의 공간의 압력보다 충분히 작아지고 있다. 즉, 공기 도입관의 일단으로부터 타단에 걸쳐서 충분한 압력 차이를 얻을 수 있다. 이에 의해, 공기 분출로에 충분한 양의 압축 공기를 공급할 수 있다.
1 : 가스터빈 2 : 압축기
3 : 연소기 4 : 터빈
5 : 공기 도입관 21 : 압축기 로터
22 : 압축기 케이싱 23 : 압축기 동익 열
24 : 압축기 동익 25 : 압축기 정익 열
26 : 압축기 정익 31 : 연료 노즐
31A : 제 1 노즐 31B : 제 2 노즐
32 : 내통 33 : 외통
33A : 외통 본체 33B : 노즐대
34 : 미통 35 : 외주면
36 : 하류면 41 : 터빈 로터
42 : 터빈 케이싱 43 : 터빈 동익 열
44 : 터빈 동익 45 : 터빈 정익 열
46 : 터빈 정익 51 : 주 도입관
52 : 매니폴드부 52A : 유입구
52B : 토출구 91 : 가스터빈 로터
92 : 가스터빈 케이싱 Am : 주 축선
Ac : 연소기 축선 B : 정류판
C : 반전 유로 F1 : 연료 공급로
F2 : 공기 분출로 G : 발전기
H : 연소기 관통 삽입 구멍 H1 : 내주면
S : 선회 날개 T : 후육부
V : 차실 Vc : 간극

Claims (5)

  1. 축선을 따라 연장되어 선단이 개구하는 공기 분출로, 및 상기 축선을 따라 연장되어 선단이 개구하는 연료 공급로가 형성된 노즐과,
    상기 노즐의 주위에 마련되고 상기 노즐의 상기 축선 주위로 비틀리는 선회 날개와,
    상기 노즐 및 상기 선회 날개를 외주측으로부터 둘러싸는 동시에, 내측을 하류측으로 향해 압축 공기가 유통하는 내통과,
    상기 내통과의 사이에서, 상기 내통의 외주측의 압축 공기를 반전시켜서 상기 내통의 내측에 도입되는 반전 유로를 규정하는 외통과,
    일단이 상기 반전 유로보다 상기 압축 공기의 상류측이 되는 공간에 접속되는 동시에, 타단이 상기 공기 분출로에 접속된 공기 도입관을 구비하는
    가스터빈 연소기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 분출로의 일단은 상기 노즐의 선단에 개구하고 있는
    가스터빈 연소기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 반전 유로보다 상류측에 마련되고, 상기 압축 공기의 흐름을 정류하는 동시에, 압력손실을 일으키게 하는 정류판을 갖는
    가스터빈 연소기.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 상기 노즐을 갖고,
    상기 공기 도입관은, 일단이 상기 상류측의 공간에 접속된 주 도입관과, 일단이 상기 주 도입관에 접속되고, 타단이 상기 복수의 노즐을 향해 분기하는 매니폴드부를 갖는
    가스터빈 연소기.
  5. 외부 공기를 압축하여 압축 공기를 생성하는 압축기와,
    상기 압축 공기와 연료를 연소시켜서 연소 가스를 생성하는 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 가스터빈 연소기와,
    상기 연소 가스에 의해서 구동되는 터빈을 구비하는
    가스터빈.
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