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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Offenbarung betrifft im Wesentlichen Turbinentriebwerke
und insbesondere die Brennstoffzuführung zu Turbinentriebwerken.
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Mit
der zunehmenden Nachfrage nach Erdgas gibt es ein gesteigertes Interesse
an der Verwendung von heizwertarmen (LHV – low heating value) Brennstoffen,
einschließlich
Synthesegas, Prozessabfallgasen, wie zum Beispiel als Nebenprodukt
der Stahlherstellung erzeugte Hochofengase, die eine Restenergie
oder -brennbarkeit enthalten. Typischerweise wird derartige Restenergie
in Prozessabfallgasen, um die Wahrscheinlichkeit einer Konzentration zu
verhindern, und aus Brennbarkeitsbedenken abgefackelt. Eine Rückgewinnung
und Nutzung der Restenergie innerhalb von Prozessabfallgasen beinhaltet
die Verwendung als Brennstoff für
Gasturbinentriebwerke, welche dann elektrische oder mechanische
Energie liefern können.
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Derartige
Prozessabfallgase enthalten typischerweise etwa ein Zehntel der
thermischen Energie (wie zum Beispiel Britische Wärmeeinheiten (BTU's) von typischen
heizwertreichen (HHV high heating value) Gasen wie zum Beispiel
Erdgas. Daher ist ein größeres Verhältnis von
Brennstoff zu Luft erforderlich, wenn eine Turbine mit LHV-Prozessabfallgas
betrieben wird. Typische Lösungsansätze für die großen Ströme von LHV-Brennstoff,
die sich aus dem erhöhten
Brennstoff/Luft-Verhältnissen
ergeben, beinhalten die Einspritzung von das LHV-Gas begleitender
Luft in einen Einsatz einer Brennkammer der Turbine, wo der Brennstoff
und die Luft vor der Entzündung
gemischt werden.
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Die
großen
Ströme
von LHV-Gasen und Gasen mit verringerter Wärmeenergie können zu
einer ineffektiven Vermischung von Brennstoff und Luft führen, welche
dadurch eine verringerte Verbrennungsflammenstabilität und Möglichkeit
erzeugt, dass die Flamme erlischt, was zu einer Unterbrechung der
durch die Turbine gelieferten Energie führt. Ein Lösungsansatz zum Vermeiden derartiger
Flammenerlöschungen
und Betriebsunterbrechungen ist eine Kombination von HHV-Gasen mit
den LHV-Gasen, um den Turbinenbetrieb aufrecht zu erhalten. Jedoch
ist es aufgrund der Verfügbarkeit
und aus Kostengründen
im Allgemeinen erwünscht,
den Verbrauch derartiger HHV-Gase zu verringern. Demzufolge gibt
es in dem Fachgebiet einen Bedarf nach einer Turbinentriebwerks-Brennstoffzuführungsanordnung,
welche diese Nachteile überwindet.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung beinhaltet eine Brennstoffdüse für eine Turbine. Die Brennstoffdüse beinhaltet
ein Gehäuse,
mehrere in dem Gehäuse
angeordnete Brennstoffkanäle
und mehrere in dem Gehäuse
angeordnete Luftkanäle. Ein
Gesamtdurchflussquerschnitt von den mehreren Brennstoffkanälen ist
im Wesentlichen gleich einem Gesamtdurchflussquerschnitt von den
mehreren Luftkanälen.
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Eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung beinhaltet eine Brennkammer für eine Turbine. Die Brennkammer
enthält
einen äußeren Einsatz
und einen inneren Einsatz, die die Brennkammer dazwischen definieren,
und mehrere Brennstoffdüsen
in Fluidverbindung mit der Brennkammer. Jede Brennstoffdüse von den
mehreren Brennstoffdüsen
enthält ein
Gehäuse,
und mehrere Brennstoffkanäle
und Luftkanäle,
die in dem Gehäuse
angeordnet sind. Ein Gesamtdurchflussquerschnitt von den mehreren Brennstoffkanälen ist
im Wesentlichen gleich einem Gesamtdurchflussquerschnitt von den
mehreren Luftkanälen.
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Diese
und weitere Vorteile und Merkmale werden aus der nachstehenden detaillierten
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen bereitgestellt
wird, leichter verständlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In
den exemplarischen Zeichnungen, in welchen gleiche Elemente in den
beigefügten
Figuren gleich bezeichnet werden, stellen dar:
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1 eine
schematische Zeichnung eines Turbinentriebwerks gemäß einer
Ausführungsform der
Erfindung;
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2 einen
Verbrennungsabschnitt eines Turbinentriebwerks gemäß einer
Ausführungsform der
Erfindung;
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3 eine
perspektivische Ansicht des stromaufwärts liegenden Endes einer Brennstoffdüse gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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4 eine
perspektivische Ansicht des stromabwärts liegenden Endes einer Brennstoffdüse gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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5 eine
Teilquerschnittsansicht der Brennstoffdüse gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung stellt eine Turbinentriebwerks-Brennstoffdüse mit Luftkanälen und
Brennstoffkanälen
mit im Wesentlichen gleichem Durchflussquerschnitt bereit, um im
Wesentlichen ein 1:1 Verhältnis
von LHV-Brennstoff zu Luft zu erzeugen. In einer Ausführungsform
sind die Luftkanäle
und die Brennstoffkanäle
unmittelbar nebeneinander angeordnet und definieren einen schraubenförmigen Strömungspfad
um eine Vermischung von Luft und Brennstoff unmittelbar am Auslass
der Düse
zu initiieren, um dadurch die Qualität der Vermischung des LHV-Brennstoffs
und der Luft in einem Einsatz einer Brennkammer des Turbinentriebwerks
zu erhöhen.
Die erhöhte
Qualität
der Vermischung verringert die Wahrscheinlichkeit einer Flammenerlöschung und
einer Notwendigkeit HHV-Brennstoff in die Turbine für einen
stabilen Betrieb einzuführen.
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1 stellt
eine schematische Zeichnung einer Ausführungsform eines Turbinentriebwerkes 8, wie
zum Beispiel eines Gasturbinentriebwerks 8 dar. Das Gasturbinentriebwerk 8 enthält eine
Brennkammer 10. Die Brennkammer 10 verbrennt ein
Brennstoff/Oxidationsmittel-Gemisch, um einen Gaststrom 12 zu
erzeugen, welcher heiß und
energiereich ist. Der Gasstrom 12 aus der Brennkammer 10 wandert dann
zu einer Turbine 14. Die Turbine 14 enthält eine Anordnung
von (nicht dargestellten) Turbinenlaufschaufeln. Der Gasstrom 12 verleiht
der Anordnung von Turbinenlaufschaufeln Energie, indem er die Anordnung
der Turbinenschaufeln zur Rotation veranlasst. Die Anordnung der
Turbinenlaufschaufeln ist mit einer Welle 16 gekoppelt.
Die Welle 16 rotiert als Antwort auf die Drehung der Anordnung
der Turbinenschaufeln. Die Welle 16 wird dann zum Antrieb
eines Verdichters 18 genutzt. Die Welle 16 kann
optional eine Energieabgabe 17 an unterschiedliche (nicht dargestellte)
Aus gangsgeräte
wie zum Beispiel einen elektrischen Generator liefern. Der Verdichter 18 nimmt
einen Oxidationsmittelstrom 20 auf und verdichtet diesen.
Anschließend
an die Verdichtung des Oxidationsmittelstroms 20 wird ein
verdichteter Oxidationsmittelstrom 23 in die Brennkammer 10 eingeführt. Der
verdichtete Oxidationsmittelstrom 23 aus dem Verdichter 18 wird
mit einem Brennstoffstrom 26 aus einem Brennstoffzuführungssystem 28 vermischt,
um das Brennstoff/Oxidationsmittel-Gemisch innerhalb der Brennkammer 10 zu
erzeugen. Das Brennstoff/Oxidationsmittel-Gemisch macht dann einen
Verbrennungsprozess in der Brennkammer 10 durch.
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In 2 ist
ein Abschnitt des Gasturbinentriebwerks 8 mit einem stromabwärts von
dem Verdichter 18 und stromaufwärts vor der Turbine 14 angeordneten
Verbrennungsabschnitt 30 dargestellt.
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Der
Verbrennungsabschnitt 30 enthält die Brennkammer 10,
die einen äußeren Einsatz 40 und einen
inneren Einsatz 45 enthält,
die in einem Brennkammergehäuse
angeordnet sind. Die äußeren und inneren
Einsätze 40 und 45 besitzen
im Wesentlichen eine Ringform um eine Triebwerksmittellinienachse 55 und
sind radial in einem Abstand voneinander angeordnet, um eine Brennkammer 60 dazwischen
zu definieren. Eine oder mehrere Brennstoffzuführungsleitungen 65 führen mehreren
Brennstoffdüsen 70 Brennstoff
zu, die jede einen Auslass 75 in Fluidverbindung mit der
Brennkammer 60 enthalten. Die Brennstoffdüsen 70 sind
innerhalb einer Haubenanordnung 80 angeordnet, die an den
stromaufwärts liegenden
Enden der äußeren und
inneren Einsätze 40 und 45 befestigt
sind. Eine zwischen dem Brennkammergehäuse 50 und den äußeren und
inneren Einsätzen 40, 45 der
Brennkammer 10 angeordnete Strömungshülse 85 führt verdichtete
Luft (allgemein durch Pfeile 90 dargestellt) die von dem
Verdichter 18 geliefert wird, zu der Haubenanordnung 80.
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Die
verdichtete Luft passiert mehrere (am besten in 3 zu
sehende) Lufteinlässe 95 der Brennstoffdüsen 70.
Wie es nachstehend detaillierter beschrieben wird, enthalten die
(nachstehend darzustellenden und zu beschreibenden) Brennstoffdüsen 70 Kanäle, welche
die verdichtete Luft 90 mit Brennstoff wie zum Beispiel
dem LHV-Brennstoff, der durch die Brennstoffzuführungsleitungen 65 zugeführt wird, für die Verbrennung
innerhalb der Brennkammer 60 kombinieren. Das brennende
(durch den Pfeil 100 dargestellte) Luft/Brennstoff-Gemisch verlässt die Brennkammer 60 über den
Austritt 150 und tritt wie vorstehend beschrieben in die
Turbine 14 des Triebwerks 8 zur Umwandlung der
thermischen Ausdehnung in eine Turbinenlaufschaufelrotation ein.
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Es
sei angemerkt, dass, obwohl 2 nur eine
ringförmige
Brennkammer als exemplarische Ausführungsform darstellt, die vorliegende
Erfindung in gleicher Weise auf andere Brennkammertypen wie zum
Beispiel Doppelringbrennkammern anwendbar ist.
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3 stellt
eine perspektivische Ansicht eines stromaufwärts befindlichen Endes einer
exemplarischen Ausführungsform
der Brennstoffdüse 70 dar.
Die Düse 70 enthält einen
Einlass 125 und ein Gehäuse 110 mit
mehreren Brennstoffkanälen 115 und
Luftkanälen 120,
die in Umfangsrichtung innerhalb des Gehäuses 110 eine Mittenachse 150 umgebend
angeordnet sind. Die Luftkanäle 120 stehen
mit der Brennkammer 60 in Fluidverbindung und enthalten
Lufteinlässe 95 und
Luftauslässe 135.
Die Brennstoffkanäle 115 stehen
mit der Brennkammer 60 in Fluidverbindung und enthalten
(in 3 nicht sichtbare) Brennstoffauslässe 140 und
Brennstoffeinlässe 145.
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4 stellt
eine perspektivische Ansicht des stromabwärts befindlichen Endes der
Ausführungsform
der in 3 dargestellten Brennstoffdüse 70 dar, die Brennstoffeinlässe 145 der
Brennstoffkanäle 115 enthält. In einer
Ausführungsform
sind, wie es in den 3 und 4 dargestellt
ist, die Brennstoffkanäle 115 axiale
Kanäle,
die innerhalb des Einlasses 125 der Düse 70 angeordnete
Brennstoffeinlässe 145 und
innerhalb des Auslasses 75 der Düse angeordnete Brennstoffauslässe 140 enthalten,
die zu der Mittenachse 150 ausgerichtet sind, welche von
einem Mittelpunkt des Einlasses 125 zu einem Mittelpunkt
des Auslasses 75 der Düse 70 orientiert
ist. In einer Ausführungsform
sind die Lufteinlässe 95 radiale
Lufteinlässe 95 und
sind auf einer Außenoberfläche 155 des
Gehäuses 110 angeordnet.
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Turbinentriebwerke,
die dafür
konfiguriert sind, standardmäßige HHV-Brennstoffe
zu verwenden, wie zum Beispiel Erdgas, arbeiten typischerweise mit
Brennstoff/Luft-Verhältnissen,
die von angenähert
0,001 bis angenähert
0,01 variieren können. Demzufolge
können
Triebwerke, die unter Verwendung von HHV-Brennstoffen arbeiten, Düsen mit
Verhältnissen
des Durchflussquerschnitts der Brennstoffkanäle zum Durchflussquerschnitt
der Luftkanäle von
angenähert
0,001 enthalten. Wie vorstehend beschrieben muss, um mit LHV-Brennstoffen
zu arbeiten, der Gesamtbrennstoffstrom erheblich für eine vorgegebene
Triebwerksausgangsleistung erhöht werden.
Die Zunahme im Brennstoffstrom beinhaltet eine entsprechende Zunahme
in dem Verhältnis
des Brennstoffes zur Luft auf angenähert 1:1. Aufgrund des hohen
Brennstoffstroms in Bezug auf frühere
Düsengeometriekonstruktionen
beruhten derzeitige Lösungsansätze für derartige
Zunahmen in dem Brennstoffstrom und der Luft auf einer getrennten
Einspritzung des Brennstoffs und der Luft in die Brennkammer, mit
beobachteten Brennstoff/Luft-Vermischungsschwierigkeiten, die zu
einer Flammenerlöschung
führen.
Abmes sungsbeschränkungen,
insbesondere in existierenden Konstruktionen von Verbrennungskomponenten
unter Verwendung von runden Düsenkanälen schließen oft
eine benachbarte Platzierung von Brennstoff- und Luftstrahlen aus,
so dass eine getrennte Direkteinspritzung erforderlich ist. Eine
Ausführungsform,
wie zum Beispiel die in 3 dargestellte, überwindet
diese Schwierigkeit, indem sie eine verbesserte Raumnutzung in dem stromaufwärts befindlichen
Bereich der Brennkammer 60 zur Verfügung stellt.
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Eine
Querschnittsfläche
einer Öffnung
des Kanals 115, 120, die eine maximale Fluidmenge
bei einem gegebenen Druck definiert, die durch den Kanal 115, 120 strömen kann,
ist auch als der Durchflussquerschnitt des Kanals 115, 120 bekannt.
In einer Ausführungsform
und für
Darstellungszwecke kann der Durchflussquerschnitt des Kanals 115, 120 durch
die Fläche
des Auslasses 135, 140 des Kanals 115, 120 definiert
sein. Daher ist, um die Erhöhung
im Verhältnis
von Brennstoff zu Luft auf angenähert
1:1 durch die Düse 70 für LHV-Brennstoffnutzung
bereitzustellen, eine Gesamtfläche
der Luftauslässe 135 im
Wesentlichen gleich einer Gesamtfläche der Brennstoffauslässe 140.
Beispielsweise definiert eine Fläche 157 eines
Luftauslasses 135 eine Luftmenge, die durch den Auslass 135 strömen kann, und
definiert dadurch einen Durchflussquerschnitt 157 des Luftkanals 120.
In ähnlicher
Weise definiert eine Fläche 158 eines
Brennstoffauslasses 140 eine Menge des Brennstoffes, der
durch den Auslass 140 strömen kann, und definiert dadurch
einen Durchflussquerschnitt 158 des Brennstoffkanals 115.
Daher ist ein durch eine Summe der Flächen 158 der Auslässe 140 von
den mehreren Brennstoffkanälen 115 definierter
Gesamtdurchflussquerschnitt 158 der Brennstoffkanäle 115,
im Wesentlichen gleich einem durch die Summe der Flächen 157 der
Auslässe 135 von den
mehreren Luftkanälen 120 definierten
Gesamtdurchflussquerschnitt 157 der Luftkanäle 120.
In einer Ausführungsform ist
ein Durchflussquerschnitt 158 jedes Auslasses 140 jedes
Brennstoffkanals 115 im Wesentlichen gleich einem Durchflussquerschnitt 157 jedes
Auslasses 135 jedes Luftkanals 120.
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Obwohl
eine Ausführungsform
der Erfindung beschrieben wurde, die den Durchflussquerschnitt 157, 158 eines
Kanals 115, 120 als die Fläche des Auslasses 135, 140 definiert,
dürfte
erkennbar sein, dass der Schutzumfang der Erfindung nicht diesbezüglich beschränkt ist,
und dass die Erfindung auch auf Düsen 70 zutrifft, in
welchen der Durchflussquerschnitt 157, 158 durch
irgendeine vorgegebene Querschnittsfläche der Öffnung des Kanals 115, 120 definiert
sein kann, welche dadurch einen maximalen Fluidstrom definiert,
die der Kanal 115, 120 bei einer Strömung bei
vorgegebenem Druck liefern kann.
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Ferner
ist es, um die Zunahme des Brennstoffstroms in der Brennkammer 60 mit
einer vorgegebenen Abmessung, die Düsen 70 mit dem Gehäuse 110 mit
einer vorgegebenen Abmessung verwendet, aufzunehmen, erforderlich,
eine neue Geometrie für
den Kanal 115, 120 zu entwickeln, um die Fläche der
Brennstoffkanäle 115 in
der Abmessung des Gehäuses 110 der
vorgegebenen Düse 70 zu
vergrößern. In
einer Ausführungsform
enthalten die Luftauslässe 135 und
Brennstoffauslässe 140 jeweils vier
Seiten (161, 162, 163, 164 und 166, 167, 168, 169).
Die Verwendung von Auslässen 135, 140 mit vier
Seiten 161 bis 169 reduziert eine Fläche von Nicht-Kanalabschnitten
der Düse 70,
wie sie beispielsweise für
die Struktur der Düse 70,
wie zum Beispiel Teiler 175 verwendet werden kann, die
beispielsweise zwischen den Auslässen 135, 140 angeordnet
sind. Daher erhöht
die Verwendung von Kanälen 115, 120 mit
vier Seiten 161–169 einen
Durchflussquerschnitt innerhalb einer Abmessung des Gehäuses 110 einer
Düse 70.
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5 stellt
eine Teilquerschnittsansicht der Düse 70 dar. Ein durch
den Brennstoffkanal 185 definierter Brennstoffstrompfad 180 und
ein durch einen Luftpfad 195 definierter Luftströmungspfad 190 durch die
Düse 70 sind
sichtbar. In einer Ausführungsform enthalten
die die Strömungspfade 180, 190 definierenden
Kanäle 185, 195 einen
Winkel θ in
Bezug auf die Mittenachse 150 so, dass die Kanäle 185, 195 schraubenförmige Kanäle 185, 195 sind,
und dadurch schraubenförmige
Strömungspfade 180, 190 definieren.
Aufgrund der Masse, die dem durch die schraubenförmigen Strömungspfade 180, 190 strömenden Brennstoff
und der Luft zugeordnet ist, verwirbeln der Brennstoff und die Luft,
die durch die Düse 70 strömen nach
deren Austritt aus dem Düsenauslass 75.
Die Verwirbelung außerhalb
des Austrittes 75 des durch die Düse 70 strömenden Brennstoffs
und der Luft führt
zu einer Rezirkulationszone 199 unmittelbar an dem Auslass 75.
Die Rezirkulationszone 199 führt zu einem langsameren Fortschreiten
der Luft und des Brennstoffes aus dem Auslass 75 der Düse 70 zu
dem Austritt 105 der Brennkammer 60, und erhöht dadurch
die Qualität
der Vermischung von Brennstoff und Luft in der Brennkammer 60 (am
besten unter Bezugnahme auf 2 zu sehen).
Das Bezugszeichen 200 stellt schematisch das Vorhandensein
der Verwirbelungsluft und des Brennstoffs innerhalb der Rezirkulationszone 199 außerhalb
des Auslasses der Düse 60 dar.
In einer Ausführungsform
enthält
jeder durch die mehreren Brennstoffkanäle 115 definierte
Brennstoffstrompfad 180 einen schraubenförmigen Brennstoffstrompfad 180, und
jeder durch die mehreren Luftkanäle 120 definierte
Luftströmungspfad 190 enthält einen
schraubenförmigen
Luftstromungspfad 190, was die Qualität der Vermischung des Brennstoffs
und der Luft in der Rezirkulationszone 199 unmittelbar
an dem Auslass 75 der Düse 70 verbessert.
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In
einer Ausführungsform
enthält
das Gehäuse 110 eine
Fläche 202,
die eine durch die Düse 70 hindurch
tretende Bohrung 203 definiert. Die Bohrung 203 steht
mit der Brennkammer 60 in Fluidverbindung. In einer Ausführungsform
nimmt die Bohrung 203 eine zusätzliche (nicht dargestellte)
Brennstoffeinspritzeinrichtung auf, die dazu genutzt wird, um eine
Einspritzung von HHV-Brennstoff, wie zum Beispiel Erdgas oder Dieselöl für den Start
des Triebwerks 8 vor einem Übergang auf die Verwendung
des LHV-Brennstoffs bereitzustellen. In einer weiteren Ausführungsform
nimmt die Bohrung 203 eine elektrische Funkenzündvorrichtung
auf, die zum Starten des Triebwerks 8 in Betracht gezogen
wird, um den Betrieb mit dem LHV-Brennstoff wie zum Beispiel Synthesegas
oder Prozessabgasen beginnen.
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Gemäß nochmaligen
Bezug auf 3 verbessert die Anordnung der
Brennstoffkanäle 115 in unmittelbarer
Nähe zu
den Luftkanälen 120 an
dem Auslass 75 die Qualität der Vermischung von Luft
und Brennstoff, die von den Verwirbelungsströmungspfaden 180, 190 wie
vorstehend beschrieben geliefert wird, weiter. Es wird in Betracht
gezogen, dass eine Anordnung, die eine benachbarte Anordnung sich abwechselnder
Brennstoff- und Luftkanäle 115, 120 beinhaltet,
die Vermischung von Brennstoff und Luft verbessert. Wie vorstehend
beschrieben, sind die mehreren Brennstoffkanäle 115 in Umfangsrichtung in
dem Gehäuse 110 und
die Mittenachse 150 umgebend angeordnet und die mehreren
Luftkanäle 120 sind
in gleicher Weise in Umfangsrichtung innerhalb des Gehäuses 110 und
die Mittenachse 150 umgebend angeordnet. In einer Ausführungsform
ist wenigstens ein Brennstoffkanal 115 von den mehreren Brennstoffkanälen 115,
wie zum Beispiel der Brennstoffkanal 205 zwischen zwei
aufeinander folgenden Luftkanälen 120 von
den mehreren Luftkanälen 120 wie
zum Beispiel den Luftkanälen 210 und 215 angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform
ist jeder Brennstoffkanal 115 von den mehreren Brennstoffkanälen 115 benachbart
zu und zwischen zwei Luftkanälen 120 von
den mehreren Luftkanälen 120 angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform
ist jeder Luftkanal 120 von den mehreren Luftkanälen 120 benachbart
zu und zwischen zwei Brennstoffkanälen 115 von den mehreren
Brennstoffkanälen 115 angeordnet,
was dadurch die Brennstoffkanäle 115 und die
Luftkanäle 120 mit
der benachbarten abwechselnden Anordnung von Luftkanälen 120 und
Brennstoffkanälen 115 bereitstellt,
um die Qualität
der Vermischung der Luft und des Brennstoffs zu verbessern.
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Die
verbesserte Qualität
der Vermischung von Luft und Brennstoff, welche durch die benachbarte
abwechselnde Anordnung von Luftkanälen 120 und Brennstoffkanälen 115 bereitgestellt
wird, soll einen Betriebswirkungsgrad des Triebwerks verbessert.
Ferner soll eine verlängerte
Rezirkulationszeit innerhalb der Rezirkulationszone 199 eine
Wahrscheinlichkeit der Verbrennungsflammenverlöschung des Brennstoff- und
Luftgemisches verringern.
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Obwohl
eine Ausführungsform
der Erfindung mit Brennstoff- und
Luftkanälen 115, 120 mit
vier Seiten 161–169 beschrieben
wurde, dürfte
erkennbar sein, dass der Schutzumfang der Erfindung nicht diesbezüglich beschränkt ist,
und dass die Erfindung auch auf Düsen 70 mit Brennstoff-
und Luftkanälen 115, 120 zutrifft,
die eine andere Geometrie zur Erhöhung der Abmessung des Kanals 115, 120 in
dem Düsengehäuse 110 wie
zum Beispiel eine mit mehr als vier Seiten, eine elliptische, ovale
und eine krummlinige Geometrie beinhalten kann.
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Wie
offenbart, können
einige Ausführungsformen
der Erfindung einige der nachstehenden Vorteile enthalten: eine
verbesserte Qualität
der Vermischung von Luft und LHV-Brennstoff in einer Turbinenbrennkammer;
erhöhten
Wirkungsgrad des LHV-Brennstoff-Turbinenbetriebs
aufgrund der verbesserten Misch qualität; verringertes Flammenerlöschen, was
eine verbesserte Zuverlässigkeit
des LHV-Brennstoff-Turbinenbetriebs ergibt; und Nutzung von Turbinenbrennkammern
und Brennstoffdüsen
für LHV-Brennstoff,
die Abmessungen in Verbindung mit einer HHV-Brennstoffnutzung besitzen.
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Obwohl
die Erfindung unter Bezugnahme auf exemplarische Ausführungsformen
beschrieben wurde, dürfte
es sich für
den Fachmann auf diesem Gebiet verstehen, dass verschiedene Änderungen
ausgeführt
und Äquivalente
deren Elemente ohne Abweichung von dem Schutzumfang der Erfindung
ersetzen können.
Zusätzlich
können
viele Modifikationen durchgeführt
werden, um eine spezielle Situation oder ein Material an die Lehren
der Erfindung ohne Abweichung von deren wesentlichem Schutzumfang anzupassen.
Daher soll die Erfindung nicht auf die spezielle Ausführungsform
beschränkt
sein, die als die beste oder alleinige Ausführungsform für die Ausführung dieser
Erfindung betrachtet wird, sondern alle Ausführungsformen mit einschließen, die
in den Schutzumfang der beigefügten
Ansprüche
fallen. Auch in den Zeichnungen und der Beschreibung wurden exemplarische
Ausführungsformen
der Erfindung offenbart, und obwohl spezifische Begriffe verwendet
worden sein können,
werden diese, sofern nicht anderweitig festgestellt, in einem allgemeinen und
nur beschreibenden Sinne und nicht für die Zwecke der Einschränkung verwendet,
weshalb der Schutzumfang der Erfindung deshalb nicht diesbezüglich beschränkt ist.
Ferner bezeichnet die Verwendung der Begriffe erster, zweiter, usw.
keinerlei Reihenfolge der Wichtigkeit, sondern die Begriffe erster,
zweiter usw. werden nur zum Unterscheiden eines Elementes von einem
anderen verwendet. Ferner bezeichnet die Verwendung der Begriffe
ein, einer usw. keine Einschränkung
der Menge, sondern gibt lediglich das Vorhandensein von wenigstens
einem der bezeichneten Elemente an.
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Es
wird eine Brennstoffdüse 70 offenbart. Die
Brennstoffdüse 70 enthält ein Gehäuse 110, mehrere
in dem Gehäuse 110 angeordnete
Brennstoffkanäle 115 und
mehrere in dem Gehäuse 110 angeordnete
Luftkanäle 120.
Ein Gesamtdurchflussquerschnitt von den mehreren Brennstoffkanälen 115 ist
im Wesentlichen gleich einem Gesamtdurchflussquerschnitt von den
mehreren Luftkanälen 120.
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- 8
- Triebwerk
- 10
- Brennkammer
- 12
- Gasstrom
- 14
- Turbine
- 16
- Welle
- 17
- Energieabgabe
- 18
- Verdichter
- 20
- Oxidationsmittelstrom
- 23
- Verdichteter
Oxidationsmittelstrom
- 26
- Brennstoffstrom
- 28
- Brennstoffzuführungssystem
- 30
- Brennkammerabschnitt
- 40
- Äußerer Einsatz
- 45
- Innerer
Einsatz
- 50
- Brennkammergehäuse
- 55
- Mittellinienachse
- 60
- Brennkammergehäuse
- 65
- Brennstoffzuführungsleitungen
- 70
- Brennstoffdüse
- 75
- Auslass
- 80
- Haubenanordnung
- 85
- Strömungshülse
- 90
- Pfeile
- 95
- Lufteinlässe
- 100
- Pfeil
- 105
- Ausgang
- 110
- Gehäuse
- 115
- Brennstoffkanäle
- 120
- Luftkanäle
- 125
- Düseneinlass
- 135
- Luftauslässe
- 140
- Brennstoffauslässe
- 145
- Brennstoffeinlässe
- 150
- Mittenachse
- 155
- Außenoberfläche
- 157
- Durchflussquerschnitt
des Luftkanals
- 158
- Durchflussquerschnitt
des Brennstoffkanals
- 161
- Seite
- 162
- Seite
- 163
- Seite
- 164
- Seite
- 165
- Seite
- 166
- Seite
- 167
- Seite
- 168
- Seite
- 169
- Seite
- 175
- Teiler
- 180
- Strömungspfad
- 185
- Brennstoffkanal
- 190
- Strömungspfad
- 195
- Luftkanal
- 199
- Rezirkulationszone
- 200
- Wirbel
- 205
- Brennstoffkanal
- 210
- Luftkanal
- 215
- Luftkanal