일반기술

발전용 건식 저질소산화물 가스터빈 연소기의 가변스월연료노즐

통상적으로 가스터빈 연소기내에서는 연료와 공기의 양호한 혼합을 위하여 연소조건에 따라서 적절한 스월강도를 유지시킬 필요가 있는 바 종래의 가스터빈에서 사용된 가스터빈 연소기 노즐은 연소에 필요한 스월유동의 생성을 위하여 고정된 스월베인을 사용하고 있어서 부하에 따라서 연소에 적합하지 않은 강도의 스월유동이 사용되는 불합리한 문제점이 있다.특히 최근 대기공해 문제로 인하여 천연가스를 연료로 사용하는 가스터빈의 경우 희박예혼합 연소방식을 사용하는 건식 저질소산화물 연소기를 채택하여 화염 온도를 낮추어 질소산화물의 생성을억제하고 있다.그러나 이러한 희박 예혼합 연소방식의 경우는 연료량이 공기량에 비하여 적으므로 적정한 스월강도가 유지되지 않으면 안정적인 연소조건에 도달하기가 매우 어려워서 연료-공기의 혼합상태와 부하조건에 따라서 연소불안정 연소진동 화염의 역화 등이 발생할 뿐만 아니라 가스터빈 부품의 파손이나 고온유로 부품의 열소손 및 수명 단축 등의 문제가 발생하여 가스터빈 유지보수비의 상승을 초래하고 있다.본 기술은 대기 공해물질인 질소산화물의 배출저감을 위하여 희박예혼합연소방식을 채택하여 천연가스 연료를 연소시키는 발전용 건식 저질소산화물 가스터빈에서 낮은 연료-공기비에서 빈번히 발생하는 연소불안정 문제를 해결하고 연소 효율을 향상시키기 위한 발전용 저 질소산화물 가스터빈 연소기의 가변스월 연료노즐에 관한 것으로 종래의 연료 노즐이 가지는 연소의 비효율성을 개선하기 위하여 가변형 스월 노즐을 사용하여 연소조건에 따라서 적정 스월강도를 조절할 수 있다. 또한 본 발명의 연료 노즐을 한 개의 연소기에 다수로 장착하여 사용하는 멀티컵 연소기에 적용하고 각각의 노즐별로 적정한 스월 유동의 강도를 설정하여 부하별로 양호한 연소조건을 달성할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.발전용 건식 저질소산화물 가스터빈 연소기의 가변스월 연료노즐은 노즐내측 원통형구조물과 노즐 외측 원통형구조물과 가변형 스월러와 가스터빈의 제어신호에 의하여 오일압을 조절하여 상기한 가변형 스월러의 각도를 조절하는 스월러 구동장치로 구성되어 있으며 본 기술의 실시예에 따른 연료 노즐은 노즐내측 원통형구조물과 노즐외측 원통형구조물 및 이 사이에 스월유동을 생성하기 위한 스월러가 장착되었다. 상기한 스월러의 날개면은 스월유동을 생성하기 위하여 삼차원 곡면형상으로 구성되어 있으며 스월유동의강도를 변경시키기 위하여 작동피스톤에 의하여 상하이동하는 링크암의 커넥팅로드와 힌지를 매개로연결되어 있다.본 기술은 천연가스 연료를 사용하는 발전용 가스터빈에서 연소모드별 및 부하별로 요구되는 적정 스월강도를 제공할 수 있는 가변형 스월러를 사용하여 연소효율을 향상시키고 배기공해 물질의 배출을 저감시키면서 연소불안정을감소시킬 뿐만 아니라 화염의 역화를 방지하여 가스터빈 내의 고온유로 부품들의 열소손을 방지할 수 있다.또한 본 기술에 따른 연소노즐을 다수로 장착하는 멀티컵 연소기에 적용하여 노즐별로 적정한 스월강도를 설정함에 의하여 희박예혼합 연소방식을 사용하는 발전용 저질소산화물 가스터빈 연소기에 있어서 연소기 내부의 전체적인 화염을 안정시키고 연소진동을 저감하여 가스터빈의 부품 손상을 방지하고 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.