본 기술은 가스터빈 연소기 내부와 연통되는 연소진단튜브에 초음파송신기와 초음파수신기를 설치하고, 송신초음파와 연소기 내측 반사면에서 되돌아온 반사파의 수신 시간차로 화염 온도를 산출하는 연소상태진단장치입니다. 제어부는 지연시간과 이격거리로 연소기 내 초음파 속도를 구하고 속도-온도 관계식으로 화염 온도를 계산합니다.
기존 가스터빈은 동압 센서로 연소 동압의 크기와 주파수를 감시했으나, 연료 품질 불균형, 대기 온습도 변화, 설비 노화 등 다양한 요인 때문에 동압만으로는 연소 불안정을 정확히 진단하기 어려웠습니다. 합성가스나 신연료 사용이 늘면서 정밀한 연소 진단의 필요성은 커졌지만, 화염 온도를 직접 측정하지 못하고 여러 센서를 덧붙이는 방식이라 구조가 복잡하고 유지 관리가 번거로운 문제가 있었습니다.
본 기술은 화염 쪽으로 초음파를 직접 송출하는 1개의 송신기와 최대 2개의 수신기만으로 화염을 가로지른 초음파 속도를 측정해 화염 온도를 직접 산출하므로 측정 정밀도가 높고 부품 구성이 단순합니다. 산출 온도가 1300℃ 이하이면 일산화탄소, 1600℃ 이상이면 질소산화물 위험신호를 생성해 불완전 연소와 유해가스 배출에 실시간 대응할 수 있습니다. 이 기술은 가스터빈 발전소와 석탄가스화 복합발전 설비의 연소 모니터링에 적용될 수 있어 연소기 구조 변경이나 교체 없이 기존 진단튜브에 추가 장착하는 방식으로 연소 효율과 배출 관리를 동시에 개선합니다.
JP6308599B2, WO2017-094965A1
