DE19757617A1

DE19757617A1 - Combustion system

Info

Publication number: DE19757617A1
Application number: DE19757617A
Authority: DE
Inventors: Stefan Dr Ing Hoffmann; Holger Dr Ing Streb
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1997-12-23
Filing date: 1997-12-23
Publication date: 1999-03-25

Abstract

The combustion system has a combustion chamber and a burner, with a feed channel (5) for supplying the combustion air and/or a fuel/air mixture leading to a mouth positioned at the burner. The feed channel has an adaption zone (8) in front of the mouth, for providing a fluid stream along the channel wall (7) formed by the combustion air, the fuel and the combustion gases. The channel wall of the adaption zone may be cooled.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbrennungssystem mit einer Brennkammer und einem Brenner, wobei die Brennkammer eine Brennkammerwand und der Brenner einen Zufuhrkanal sowie eine Zündvorrichtung aufweist. Der Zufuhrkanal dient der Zuführung von Verbrennungsluft oder einem Verbrennungsluft/Brennstoff-Ge misch, weist eine Kanalwand auf und mündet mit einer Mün dung in die Brennkammer.The invention relates to a combustion system with a Combustion chamber and a burner, the combustion chamber being a Combustion chamber wall and the burner have a feed channel and one Has ignition device. The feed channel is used for feeding of combustion air or a combustion air / fuel mixture mix, has a channel wall and ends with a coin into the combustion chamber.

Bei der Verbrennung eines Verbrennungsluft/Brennstoff-Gemi sches in der Brennkammer eines Verbrennungssystems kann es zur Ausbildung von Verbrennungsschwingungen kommen. Dies ist auch bekannt unter den Begriffen "Brennkammerbrummen", "Brennkammerschwingungen", "verbrennungsinduzierten Druck pulsationen", "schwingende Verbrennungen", "Heulen/Kreischen" (engl. "Screaching"). Solche Verbrennungsschwingungen sind gekennzeichnet durch zeitperiodisch korrelierte Fluktuationen des Verbrennungsumsatzes und des statischen Druckes des im Verbrennungssystem geführten Gemisches. Mit Verbrennungsum satz ist die pro Zeiteinheit bei der Verbrennung in einer Flamme umgesetzte Menge von Verbrennungsluft/Brennstoff-Ge misch bezeichnet. Die Verbrennungsschwingungen beruhen auf einer Wechselwirkung des in die Brennkammer strömenden Ver brennungsluft/Brennstoff-Gemisches mit dem momentanen Ver brennungsumsatz in der Flamme. Durch eine Änderung des Ver brennungsumsatzes kann es zu Druckschwankungen kommen, die ihrerseits zu einer Änderung des Verbrennungsumsatzes und da mit zur Ausbildung einer stabilen Druckschwingung führen kön nen. Die Verbrennungsschwingungen verursachen neben einer er höhten Lärmentwicklung eine verstärkte mechanische und ther mische Beanspruchung der Brennkammerwände und weiterer zum Verbrennungssystem gehörender Teile. When burning a combustion air / fuel mixture It can be in the combustion chamber of a combustion system come to the formation of combustion vibrations. This is also known under the terms "combustion chamber hum" "Combustion chamber vibrations", "combustion-induced pressure pulsations "," swinging burns "," howling / screeching " (English "Screaching"). Such combustion vibrations are characterized by fluctuations correlated over time the combustion volume and the static pressure of the Combustion system led mixture. With combustion around rate is the per unit time when burning in one Flame converted amount of combustion air / fuel Ge called mixed. The combustion vibrations are based on an interaction of the Ver flowing into the combustion chamber combustion air / fuel mixture with the current Ver combustion turnover in the flame. By changing the ver combustion, there may be pressure fluctuations that in turn to a change in combustion sales and there can lead to the formation of a stable pressure vibration nen. The combustion vibrations cause next to him increased noise increased mechanical and ther Mixing loads on the combustion chamber walls and others Parts of the combustion system.

Eine Methode zur aktiven Dämpfung von Verbrennungsschwingun gen ist beschrieben in dem Artikel "Aktive Dämpfung selbst erregter Brennkammerschwingungen (AIC) bei Druckzerstäuber brennern durch Modulation der flüssigen Brennstoffzufuhr" von J. Hermann, D. Vortmeier und S. Gleiß, VDI-Berichte Nr. 1090, 1993. Die beschriebene Methode wird angewendet auf ein Ver brennungssystem, in dem ein Diffusionsbrenner zum Einsatz kommt. Der Diffusionsbrenner weist einen Verbrennungsluftzu fuhrkanal auf, in dem koaxial ein Brennstoffzufuhrkanal ange ordnet ist, wobei an der Mündung des Verbrennungsluft- und des Brennstoffzufuhrkanals eine Vermischung und Zündung von der Verbrennungsluft und dem Brennstoff erfolgt. Die aktive Dämpfung der Verbrennungsschwingung wird dadurch erreicht, daß ein Stellglied (z. B. ein Piezo-Aktuator) die in dem Brennstoffzufuhrkanal pro Zeiteinheit zugeführte Brennstoff menge moduliert. Ein Mikrophon nimmt die akustischen Schwin gungen in der Brennkammer auf. Aus einem Mikrophonsignal wird ein Regelsignal für die Regelung der pro Zeiteinheit zuge führten Brennstoffmenge so abgeleitet, daß die Modulation der zugeführten Brennstoffmenge antizyklisch zur Verbrennungs schwingung erfolgt. Diese aktive Dämpfung der Verbrennungs schwingung erfordert einen beträchtlichen apparativen Auf wand.A method for active damping of combustion vibrations gene is described in the article "Active damping itself excited combustion chamber vibrations (AIC) in pressure atomizers burners by modulating the liquid fuel supply "from J. Hermann, D. Vortmeier and S. Gleiß, VDI Reports No. 1090, 1993. The method described is applied to a ver combustion system in which a diffusion burner is used is coming. The diffusion burner assigns combustion air drive channel, in which a fuel supply channel is arranged coaxially is arranged, being at the mouth of the combustion air and mixing and ignition of the fuel supply channel the combustion air and the fuel. The active one Damping the combustion vibration is achieved that an actuator (e.g. a piezo actuator) which in the Fuel supply channel fuel supplied per unit of time amount modulated. A microphone picks up the acoustic vibr in the combustion chamber. A microphone signal becomes a control signal for regulating the per unit time led fuel quantity derived so that the modulation of the amount of fuel supplied countercyclically for combustion vibration occurs. This active damping of combustion Vibration requires a considerable amount of equipment wall.

Ein Hybridbrenner für eine Gasturbine ist bekannt aus der EP 0 580 683 B1. Ein Hybridbrenner weist sowohl einen Diffu sionsbrenner als auch einen Vormischbrenner auf. Er ist daher sowohl im Diffusionsbetrieb als auch im Vormischbetrieb be treibbar. Der Vormischbrenner des Hybridbrenners weist einen Ringkanal zur Zuführung von Verbrennungsluft oder von einem Verbrennungsluft/Brennstoff-Gemisch auf. Der Diffusionsbren ner des Hybridbrenners ist nahezu koaxial im Ringkanal des Vormischbrenners angeordnet. Der Diffusionsbrenner weist ei nen als Ringkanal ausgebildeten Verbrennungsluftzufuhrkanal auf, in dem nahezu koaxial ein Brennstoffzufuhrkanal angeord net ist. Die Kanäle des Diffusionsbrenners münden in einer Düse. Weiterhin weist der Diffusionsbrenner in seinem Ver brennungsluftzufuhrkanal einen Pilotbrenner auf, welcher nur für einen Betrieb des Vormischbrenners erforderlich ist. Bei einem Vormischbetrieb des Hybridbrenners wird über den Ring kanal des Vormischbrenners Verbrennungsluft zugeführt, der im Ringkanal Brennstoff beigemischt wird. Das dabei gebildete Verbrennungsluft/Brennstoff-Gemisch bildet im Ringkanal eine Strömung. Das in der Strömung geführte Verbrennungsluft/Bren nerstoff-Gemisch gelangt in die Brennkammer, wo es in einer Flamme verbrennt. Die Verbrennung wird mit Hilfe einer Flamme des Pilotbrenners stabilisiert. Bei einem Diffusionsbetrieb des Hybridbrenners wird über den Verbrennungsluft- und den Brennstoffzufuhrkanal des Diffusionsbrenners Verbrennungsluft bzw. Brennstoff zu einer Mischung in die Brennkammer zuge führt. Das bei der Mischung gebildete Verbrennungs luft/Brennstoff-Gemisch verbrennt in einer Flamme in der Brennkammer.A hybrid burner for a gas turbine is known from the EP 0 580 683 B1. A hybrid burner has both a diffuser ion burner as well as a premix burner. It is therefore be both in diffusion mode and in premix mode drivable. The premix burner of the hybrid burner has one Ring channel for supplying combustion air or from one Combustion air / fuel mixture. The diffusion burner ner of the hybrid burner is almost coaxial in the ring channel of the Premix burner arranged. The diffusion burner has an egg NEN formed as a ring channel combustion air supply channel on in which a fuel supply channel is arranged almost coaxially is not. The channels of the diffusion burner open into one Jet. Furthermore, the diffusion burner has in its Ver combustion air supply duct on a pilot burner, which only is required to operate the premix burner. At the hybrid burner is premixed over the ring Channel of the premix burner combustion air supplied in the Ring channel fuel is added. The educated Combustion air / fuel mixture forms one in the ring channel Flow. The combustion air / fuel in the flow The fuel mixture enters the combustion chamber, where it is in a Flame burns. The combustion is done with the help of a flame of the pilot burner stabilized. In a diffusion operation of the hybrid burner is above the combustion air and Diffusion burner combustion air fuel supply duct or fuel added to a mixture in the combustion chamber leads. The combustion formed in the mixture air / fuel mixture burns in a flame in the Combustion chamber.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verbrennungssystem mit ei ner geringen Neigung zur Ausbildung von Verbrennungsschwin gungen anzugeben. Eine weitere Aufgabe ist es, einen entspre chenden Brenner für ein Verbrennungssystem anzugeben.The object of the invention is to provide a combustion system with egg low tendency to develop combustion swine to specify. Another job is to match one appropriate burner for a combustion system.

Erfindungsgemäß wird die auf ein Verbrennungssystem gerich tete Aufgabe gelöst durch ein Verbrennungssystem mit einer Brennkammer und einem Brenner, wobei die Brennkammer eine Brennkammerwand und der Brenner einen Zufuhrkanal sowie eine Zündvorrichtung aufweist, wobei
According to the invention, the object directed to a combustion system is achieved by a combustion system having a combustion chamber and a burner, the combustion chamber having a combustion chamber wall and the burner having a supply channel and an ignition device, wherein

a) the supply duct for supplying combustion air or a combustion air / fuel mixture, a Ka nalwand has and with a mouth in the combustion chamber flows,
b) ignition of a combustion of the combustion device Combustion air with fuel to a flue gas in the zu driving channel takes place and
c) a matching area as part of the supply channel before mouth for guiding a fluid flow the combustion-forming mixture consisting of Ver combustion air, fuel and flue gas is provided in which the channel wall is designed so that at one Operation of the burner at a nominal load the fluid flow abuts the canal wall.

Als Nennlast ist eine üblicherweise auftretende Last bei ei nem Betrieb des Verbrennungssystems bezeichnet.The nominal load is a usually occurring load at ei designated operation of the combustion system.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, die Geometrie des Verbrennungssystems so zu gestalten, daß eine geringe Tendenz zur Ausbildung der Verbrennungsschwingung besteht. Die Mün dung des Zufuhrkanals, die auch die Mündung des Anpaßberei ches ist, wirkt als Abrißkante für eine sich bei der Zufüh rung eines Verbrennungsluft/Brennstoff-Gemisches über den Zu fuhrkanal ausbildenden Strömung. Die Strömung tritt mit einer Strömungsgeschwindigkeit in die Brennkammer ein, die höher ist als die Strömungsgeschwindigkeit des in der Brennkammer befindlichen Gemisches. Aufgrund dieses auftretenden Ge schwindigkeitsgradienten kommt es zur Wirbelbildung in der Brennkammer im Bereich der Mündung. In den Wirbeln können sich einerseits die Bestandteile des Verbrennungsluft/Brenn stoff-Gemisches miteinander besser durchmischen und daher un ter einer stärkeren Wärme- und Druckfreisetzung abreagieren. Andererseits kann sich das Verbrennungsluft/Brennstoff-Ge misch mit dem in der Brennkammer befindlichen heißen Rauchgas stärker durchmischen, wodurch eine Aufheizung und dadurch verursachte schnellere Verbrennung des Verbrennungsgas-Brenn stoff-Gemisches in den Wirbeln mit einer damit verbundenen plötzlichen Wärme- und Druckfreisetzung erfolgt.The invention is based on the consideration of the geometry of the Combustion system so that there is little tendency to form the combustion vibration. The coin extension of the feed channel, which is also the mouth of the fitting area ches, acts as a tear-off edge for one when feeding tion of a combustion air / fuel mixture via the inlet flow channel. The flow occurs with a Flow rate into the combustion chamber, the higher is as the flow rate of the in the combustion chamber located mixture. Because of this occurring Ge velocity gradient, eddy formation occurs in the Combustion chamber in the area of the mouth. Can in the vertebrae the components of the combustion air / combustion Mix the mixture of substances better together and therefore un react more strongly to release heat and pressure. On the other hand, the combustion air / fuel Ge mix with the hot flue gas in the combustion chamber mix more thoroughly, causing a heating up and thereby caused faster combustion of the combustion gas burner mixture of substances in the vertebrae with an associated sudden heat and pressure release occurs.

Durch eine Druckschwankung kann sich die Geschwindigkeit des in die Brennkammer einströmenden Verbrennungsluft/Brennstoff-Ge misches ändern, wobei sich die an der Mündung des Zufuhrka nals bildenden Wirbel ablösen und mit dem einströmenden Ver brennungsluft/Brennstoff-Gemisch in die Brennkammer transpor tiert werden. Das Verbrennungsluft/Brennstoff-Gemisch in den abgelösten Wirbeln kann spontan zünden und verbrennen, wo durch wiederum eine Druckschwankung verursacht wird. Der Vor gang der Wirbelablösung mit nachfolgender spontaner Zündung und dadurch verursachter Druckschwankung kann sich dabei selbst stabilisieren.The speed of the Combustion air / fuel Ge flowing into the combustion chamber Mix change, the at the mouth of the feeder detach as a forming vortex and with the inflowing ver Transport the combustion air / fuel mixture into the combustion chamber be animals. The combustion air / fuel mixture in the detached vertebrae can ignite spontaneously and burn where is in turn caused by a pressure fluctuation. The before vertebral detachment with subsequent spontaneous ignition and the pressure fluctuation caused by this can increase stabilize yourself.

Vorteilhaft an dem Verbrennungssystem ist, daß eine Wirbel bildung bei der Führung der Strömung im Anpaßbereich vermie den wird. In der weitgehend wirbelfrei geführten Strömung des Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisches erfolgt die Zündung, so daß die Verbrennung in einer Flamme zu Rauchgas bereits weit gehend im Anpaßbereich erfolgt. Zwar bildet das in die Brenn kammer eintretende Fluidströmung des Gemisches aus Verbren nungsluft, Brennstoff und Rauchgas aufgrund auftretender Ge schwindigkeitsgradienten im Bereich der Mündung des Anpaßbe reiches Wirbel, diese enthalten jedoch eine geringe Menge an unverbranntem Verbrennungsluft/Brennstoff-Gemisch. Daher hat eine plötzliche Verbrennung des Gemisches in den Wirbeln eine Ausbildung von Druckpulsen mit erheblich geringerer Intensi tät zur Folge, die nicht wesentlich zu einer Änderung des Verbrennungsumsatzes führen. Eine Ablösung zeitlich nachfol gend an der Mündung gebildeter Wirbel wird weitgehend vermin dert oder unterbleibt vollständig. Die Neigung des Verbren nungssystems zur Ausbildung von Verbrennungsschwingungen ist dadurch weitgehend reduziert.The advantage of the combustion system is that a vortex Avoid education when guiding the flow in the adjustment area that will. In the largely vortex-free flow of the Combustion air-fuel mixture is the ignition, see above that the combustion in a flame to flue gas is already far done in the adjustment area. Although that forms in the Brenn chamber entering fluid flow of the mixture from burning air, fuel and flue gas due to occurring ge speed gradient in the area of the mouth of the adapter rich vortex, but these contain a small amount of unburned combustion air / fuel mixture. Therefore a sudden combustion of the mixture in the vertebrae Formation of pressure pulses with considerably lower intensi action that does not significantly change the Lead to combustion sales. A replacement in time vertebrae formed at the mouth is largely reduced changed or omitted completely. The tendency to burn is system for the formation of combustion vibrations thereby largely reduced.

Vorzugsweise erweitert sich der Anpaßbereich im Bereich der Mündung, wodurch sich die Geschwindigkeit der Fluidströmung im Anpaßbereich verringert.The adjustment range preferably extends in the range of Mouth, which increases the speed of fluid flow reduced in the adjustment range.

Vorzugsweise ist die Kanalwand im Anpaßbereich gegenüber ei nem Modellströmungsprofil eingeschnürt oder wie das Modell strömungsprofil ausgebildet. Beim Betrieb des Modellverbren nungssystems bildet das Verbrennungsluft/Brennstoff-Gemisch im Zufuhrkanal eine Strömung, die an der Mündung des Zufuhr kanals in die Brennkammer eintritt. Der Zufuhrkanal weist an seiner Mündung einen Innendurchmesser auf. Unter Modellströ mungsprofil ist die röhrenartige Fläche zu verstehen, die ge bildet wird aus den Stromlinien der Strömung, welche eine Verlängerung der Kanalwand bilden, wobei das Modellströmungs profil an der Mündung des Zufuhrkanals einen Profildurchmes ser aufweist, der mit dem Innendurchmesser des Zufuhrkanals übereinstimmt. Ein Vorteil der an dem Modellströmungsprofil orientierten Gestaltung der Kanalwand im Anpaßbereich ist, daß die sich im Anpaßbereich ausbildende Strömung des Ver brennungsluft/Brennstoff-Gemisches und des Gemisches auch bei einer schwankenden Zufuhr und bei gegebenenfalls auftretenden starken Druckschwankungen in der Brennkammer sicher an der Kanalwand des Anpaßbereiches anliegt. Eine Wirbelbildung der Strömungen im Anpaßbereich wird somit weitgehend vermieden. Eine Möglichkeit das Modellströmungsprofil zu ermitteln, be steht dann, dieses anhand eines unter Nennlast betriebenen Modellverbrennungssystems mit einem zu dem Brenner äquivalen ten Brenner, welcher ohne Anpaßbereich ausgebildet ist, zu bestimmen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, in einer numerischen Simulation des Nennlastbetriebes des Modellver brennungssystems das Modellströmungsprofil zu berechnen.The channel wall is preferably opposite egg in the matching area constricted model flow profile or like the model flow profile formed. When operating the model the combustion air / fuel mixture in the feed channel a flow that is at the mouth of the feed channel enters the combustion chamber. The feed channel instructs an inside diameter at its mouth. Under model streams profile is the tube-like surface to be understood, the ge is formed from the streamlines of the current, which is a Form an extension of the channel wall, taking the model flow profile at the mouth of the feed channel has water with the inner diameter of the feed channel matches. An advantage of the model flow profile oriented design of the duct wall in the fitting area, that the flow of Ver combustion air / fuel mixture and the mixture also a fluctuating supply and if any occur strong pressure fluctuations in the combustion chamber Channel wall of the adjustment area is present. A vortex formation of the Currents in the adaptation area are thus largely avoided. One way to determine the model flow profile, be is then, this is based on a operated under nominal load Model combustion system with an equivalent to the burner th burner, which is designed without a matching area determine. Another option is in one numerical simulation of the nominal load operation of the model ver to calculate the model flow profile.

Das Modellverbrennungssystem kann ein vorhandenes Verbren nungssystem sein, in das ein Anpaßbereich nachträglich inte griert werden soll. Nach Ermittlung des Modellströmungspro fils für das vorhandene Verbrennungssystem kann der Anpaßbe reich angebracht werden, wodurch ein neues Verbrennungssystem gebildet wird. Nach dem Anbringen des Anpaßbereiches geht dessen Kanalwand an der Mündung in die Kanalwand des Zufuhr kanals über. Der Anpaßbereich weist einen Anfang mit einem Anfangsinnendurchmesser auf, wobei der Anfang der Mündung des Zufuhrkanals entspricht und der Anfangsinnendurchmesser gleich dem Innendurchmesser ist. Der Anpaßbereich stellt hier eine Verlängerung des Zufuhrkanals dar. Die Kanalwand im An paßbereich ist gegenüber dem Modellströmungsprofil des vor handenen Verbrennungssystems eingeschnürt oder wie das Mo dellströmungsprofil ausgebildet. Da die Gestaltung der Kanal wand des Anpaßbereiches an dem Verlauf des Modellströmungs profils ausgerichtet ist, weist die sich bei einem Betrieb des neuen Verbrennungssystems ausbildende Flamme eine Flammcharakteristik auf, die mit der Flammcharakteristik des vorhandenen Verbrennungssystems nahezu übereinstimmt. Dadurch ist ein Anpaßbereich in ein vorhandenes Verbrennungssystem integrierbar, ohne daß aufwendige Modifikationen an zum vor handenen Verbrennungssystem zugehörigen Regelvorrichtungen vorgenommen werden müssen und weitere Maßnahmen zur Beein flussung von mit der Verbrennung bewirkten NOx-Emissionen notwendig sind.The model combustion system can have an existing combustion be a system into which a fitting area can be integrated to be grated. After determining the model flow pro Fils for the existing combustion system can adapt richly attached, creating a new combustion system is formed. After attaching the adjustment area goes whose channel wall at the mouth into the channel wall of the feed channel over. The fitting area has a beginning with one Initial inside diameter, with the beginning of the mouth of the Feed channel corresponds and the initial inner diameter is equal to the inside diameter. The fitting area represents here an extension of the feed channel. The channel wall in the An fit area is compared to the model flow profile of the front existing combustion system constricted or like the Mo dellströmprofil formed. Because the design of the channel wall of the adaptation area on the course of the model flow profile is aligned, which is evident in a company of the new combustion system Flame characteristics that match the flame characteristics of the existing combustion system almost matches. Thereby is an adaptation area in an existing combustion system can be integrated without complex modifications to the front existing combustion system associated control devices must be made and further measures to leg flow of NOx emissions caused by combustion are necessary.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform dringt der Anpaßbereich frei in die Brennkammer ein. Dies hat den Vorteil, daß der Anpaßbereich nachträglich ohne großen Aufwand in vorhandene Verbrennungssysteme integriert werden kann.In a preferred embodiment, the fitting area penetrates freely into the combustion chamber. This has the advantage that the Adjustment area retrospectively into existing ones without much effort Combustion systems can be integrated.

Bevorzugtermaßen weist die Kanalwand des Anpaßbereiches eine kühlbare Wandstruktur auf, bei der eine Innenwand, die dem Strömungsprofil gegenüber eingeschnürt ausgebildet ist oder wie das Modellströmungsprofil verläuft, von einer Außenwand mit einem dazwischen liegenden Zwischenraum umgeben ist. In den Zwischenraum mündet ein Einlaß für Kühlfluid, über den Kühlfluid in den Zwischenraum strömt, wodurch die Innenwand und die Außenwand gekühlt werden. Die Kühlung ist insbeson dere bei einem frei in die Brennkammer hineinragenden Anpaß bereich vorteilhaft, weil die Möglichkeit besteht, daß Heiß gashinterströmungen auftreten, wobei in die Brennkammer tre tendes heißes Gemisch in der Brennkammer rückströmt in Berei che in der Nähe des Anfangs des Anpaßbereichs. Eine Entzün dung und Verbrennung des heißen Gemisches dort kann zu ther mischen Belastungen der Wandstruktur führen, die durch die Kühlung vermieden werden.The duct wall of the adaptation region preferably has one coolable wall structure on which an inner wall that the Flow profile is constricted opposite or how the model flow profile runs, from an outer wall is surrounded with a space in between. In the space opens an inlet for cooling fluid through which Cooling fluid flows into the gap, creating the inner wall and the outer wall can be cooled. The cooling is in particular the other with a free fit protruding into the combustion chamber area advantageous because there is a possibility that hot backflow of gas occur, with tre in the combustion chamber Hot mixture in the combustion chamber flows back into the area near the beginning of the fitting area. A kindling formation and combustion of the hot mixture there can lead to ther mix loads on the wall structure caused by the Cooling can be avoided.

Bei einer weiter bevorzugten Ausgestaltung geht der Anpaßbe reich an seiner Mündung in die Brennkammerwand über, wodurch eine Heißgashinterströmung nicht möglich ist. Eine thermische Belastung, wie sie bei einem frei in die Brennkammer hinein ragenden Anpaßbereich durch eine Heißgashinterströmung und Entzündung auftreten könnte, ist hier ausgeschlossen.In a further preferred embodiment, the adjustment goes rich at its mouth into the combustion chamber wall, causing a hot gas backflow is not possible. A thermal Load, as in a free into the combustion chamber protruding adjustment area by a hot gas backflow and Inflammation could occur is excluded here.

Weiter bevorzugt ist der Zufuhrkanal als Ringkanal eines Vor mischbrenners eines Hybridbrenners ausgebildet, in dem nahezu koaxial ein Diffusionsbrenner mit einem Brennstoffzufuhrka nal, mit einem Verbrennungsluftzufuhrkanal und mit einer Düse angeordnet ist. Der Ringkanal weist in Richtung Brennkammer betrachtet hinter der Düse des Diffusionsbrenners einen An paßbereich auf. Der Verbrennungsluftzufuhrkanal des Diffusi onsbrenners kann ebenfalls in Richtung Brennkammer betrachtet hinter der Düse einen weiteren Anpaßbereich aufweisen.The feed channel is further preferred as an annular channel of a pre mixing burner of a hybrid burner in which almost coaxial a diffusion burner with a fuel supply ka nal, with a combustion air supply duct and with a nozzle is arranged. The ring channel points towards the combustion chamber looks at an on behind the diffusion burner nozzle watch out. The Diffusi combustion air supply duct onsbrenners can also be viewed in the direction of the combustion chamber have a further adjustment area behind the nozzle.

In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung ist der Zufuhrkanal als Verbrennungsluftzufuhrkanal ausgebildet, in dem nahezu koaxial ein Brennstoffzufuhrkanal angeordnet ist, wobei beide Zufuhrkanäle in einer Düse münden und einen Diffusionsbrenner bilden. Bevorzugtermaßen ist der Diffusionsbrenner nahezu koaxial in einem zweiten Zufuhrkanal für Verbrennungsluft oder einem Verbrennungsluft-/Brennstoffgemisch angeordnet, so daß der Diffusionsbrenner und der Zufuhrkanal einen Hybrid brenner bilden.In a further preferred embodiment, the feed channel is designed as a combustion air supply duct in which almost A fuel supply channel is arranged coaxially, both of which Feed channels open into a nozzle and a diffusion burner form. The diffusion burner is preferably almost coaxially in a second supply duct for combustion air or a combustion air / fuel mixture arranged, so that the diffusion burner and the feed channel are a hybrid form burner.

Vorzugsweise weist das Verbrennungssystem einen Brenner auf, der als Hybridbrenner für eine Gasturbine ausgebildet ist.The combustion system preferably has a burner, which is designed as a hybrid burner for a gas turbine.

Die auf den Brenner gerichtete Aufgabe wird gelöst durch ei nen Brenner, der einen Zufuhrkanal sowie eine Zündvorrichtung aufweist, wobei der Zufuhrkanal zur Zuführung von Verbren nungsluft oder einem Verbrennungsluft/Brennstoff-Gemisch dient, eine Kanalwand aufweist und mit einer Mündung endet, mit der Zündvorrichtung eine Zündung einer Verbrennung von Verbrennungsluft mit Brennstoff zu einem Rauchgas im Zufuhr kanal erfolgt und der Zufuhrkanal vor der Mündung einen An paßbereich zur Führung einer Fluidströmung eines sich bei der Verbrennung bildenden Gemisches, bestehend aus Verbrennungs luft, Brennstoff und Rauchgas aufweist, wobei im Anpaßbereich die Kanalwand so ausgebildet ist, daß bei einem Betrieb des Verbrennungssystems bei Nennlast die Fluidströmung an der Ka nalwand anliegt.The task aimed at the burner is solved by ei NEN burner, a feed channel and an ignition device has, the supply channel for supplying combustion air or a combustion air / fuel mixture serves, has a channel wall and ends with a mouth, using the ignition device to ignite a combustion of Combustion air with fuel to a flue gas in the feed channel takes place and the supply channel in front of the mouth an on Fit area for guiding a fluid flow in the Combustion-forming mixture consisting of combustion has air, fuel and flue gas, being in the adjustment range the channel wall is designed so that when the Combustion system at nominal load the fluid flow at the Ka against the wall.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei spiele wird das Verbrennungssystem näher erläutert. Es zeigen schematisiert und teilweise nicht maßstäblich unter Darstel lung der für die Erläuterung verwendeten konstruktiven und funktionellen Merkmale:Based on the embodiment shown in the drawing games, the combustion system is explained in more detail. Show it schematized and partly not to scale under Darstel development of the constructive and used for the explanation functional features:

Fig. 1 ein Verbrennungssystem in einem Längsschnitt, Fig. 1 shows a combustion system in a longitudinal section;

Fig. 2 ein Modellverbrennungssystem in einem Längsschnitt, Fig. 2 is a model combustion system in a longitudinal section;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Zufuhrkanal mit einem eingeschnürten Anpaßbereich, Fig. 3 shows a longitudinal section through a supply channel with a constricted fitting range,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Zufuhrkanal mit Anpaßbe reich und einer kühlbaren Wandstruktur Fig. 4 shows a longitudinal section through a supply channel with rich match and a coolable wall structure

Fig. 5 ein Verbrennungssystem mit einem in die Brennkammerwand übergehenden Anpaßbereich, und Fig. 5 shows a combustion system with a passing into the combustion chamber wall fitting range, and

Fig. 6 einen Hybridbrenner mit Anpaßbereichen. Fig. 6 shows a hybrid burner with adaptation areas.

Die Bezugszeichen sämtlicher Figuren haben jeweils die glei che Bedeutung.The reference numerals of all figures have the same che meaning.

In Fig. 1 ist ein Verbrennungssystem 1 in einem Längsschnitt dargestellt. Ein Zufuhrkanal 5 erweitert sich in einem Anpaß bereich 8 allmählich und mündet mit einer Mündung 12 in einer Brennkammer 2, die nicht näher dargestellt ist. Der Zufuhrka nal 5 dient der Zuführung eines Verbrennungsluft/Brennstoff-Ge misches 6 in die Brennkammer 2, welches mit einer im Zu fuhrkanal 5 angebrachten Zündvorrichtung 10 gezündet wird. Die Brennkammer 2 weist eine Brennkammerwand 4 auf, die einen Flammraum 35 umgibt. Der Zufuhrkanal 5 mit dem Anpaßbereich 8 sowie der Zündvorrichtung 10 bilden einen Brenner 3. Das Ver brennungsluft/Brennstoff-Gemisch 6 bildet im Zufuhrkanal 5 eine Strömung 14. Nach der Zündung verbrennt es zumindest teilweise zu einem Rauchgas 9, wobei sich im Anpaßbereich 8 ein Gemisch 39 aus Rauchgas 9 und unverbranntem Verbrennungs luft/Brennstoff-Gemisch 6 bildet, welches in einer Fluidströ mung 41 in die Brennkammer 2 tritt. Der Zufuhrkanal 5 weist eine Kanalwand 7 auf, welche im Anpaßbereich 8 so ausgebildet ist, daß bei einem Betrieb bei Nennlast die Strömung 14 und die daraus hervorgehende Fluidströmung 41 an der Kanalwand anliegen.In Fig. 1, a combustion system 1 is shown in a longitudinal section. A feed channel 5 extends in a matching area 8 gradually and opens into a mouth 12 in a combustion chamber 2 , which is not shown. The feed channel 5 is used to supply a combustion air / fuel mixture 6 into the combustion chamber 2 , which is ignited with an ignition device 10 attached to the feed channel 5 . The combustion chamber 2 has a combustion chamber wall 4 which surrounds a flame space 35 . The feed channel 5 with the adaptation area 8 and the ignition device 10 form a burner 3 . The Ver combustion air / fuel mixture 6 forms a flow 14 in the supply channel 5 . After ignition, it burns at least partially to a flue gas 9 , a mixture 39 of flue gas 9 and unburned combustion air / fuel mixture 6 forming in the adaptation region 8 , which occurs in a fluid flow 41 in the combustion chamber 2 . The feed channel 5 has a channel wall 7 , which is formed in the adaptation area 8 in such a way that the flow 14 and the resulting fluid flow 41 abut the channel wall during operation at nominal load.

Eine Wirbelbildung in der Strömung 14 und der Fluidströmung 41 im Anpaßbereich 8 wird aufgrund der Ausgestaltung der Ka nalwand 7 weitgehend vermieden. Die Mündung 12 des Anpaßbe reiches 8 stellt für die in die Brennkammer 2 übertretende Fluidströmung 41 eine Abrißkante dar, an der sich Wirbel 15 bilden können. Das Gemisch 39 enthält eine geringe Menge an Verbrennungsluft/Brennstoff-Gemisch 6, da das Rauchgas 9 bei gemischt ist. Demnach hat eine spontane Verbrennung in den von dem Gemisch 39 gebildeten Wirbeln 15, welche aufgrund von Druckschwankungen in die Brennkammer 2 transportiert werden können, allenfalls eine Ausbildung von Druckpulsationen mit sehr geringer Intensität zur Folge. Die Druckpulsationen füh ren somit nicht zu einer Ablösung der sich an der Mündung 12 zeitlich nachfolgend bildenden Wirbel 15 von der Mündung 12. Eine Anfachung von Verbrennungsschwingungen ist dadurch ver mindert oder unterbleibt vollständig.A vortex formation in the flow 14 and the fluid flow 41 in the adaptation area 8 is largely avoided due to the design of the channel wall 7 . The mouth 12 of the fitting area 8 represents a tear-off edge for the fluid flow 41 passing into the combustion chamber 2 , on which vortices 15 can form. The mixture 39 contains a small amount of combustion air / fuel mixture 6 , since the flue gas 9 is mixed. Accordingly, spontaneous combustion in the vortices 15 formed by the mixture 39 , which can be transported into the combustion chamber 2 due to pressure fluctuations, at most results in the formation of pressure pulsations with a very low intensity. The pressure pulsations thus do not lead to a detachment of the vortices 15 that subsequently form at the mouth 12 from the mouth 12 . An increase in combustion vibrations is reduced or completely avoided.

In Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch ein Modellverbrennungssy stem 100 dargestellt. Ein Zufuhrkanal 5 mündet mit einer Mün dung 17 in einer Brennkammer 2, die nicht vollständig darge stellt ist. Der Zufuhrkanal 5 weist eine Kanalwand 7 auf und besitzt an der Mündung 12 einen Innendurchmesser 20. Über den Zufuhrkanal 5 wird eine Verbrennungsluft/Brennstoff-Gemisch 6 in die Brennkammer 2 zugeführt, wobei das Verbrennungsluft/ Brennstoff-Gemisch 6 mit einer Zündvorrichtung 10 im Zufuhr kanal 5 nahe vor der Mündung 17 gezündet wird. Das Verbren nungsluft/ Brennstoff-Gemisch 6 verbrennt in einer schema tisch angedeuteten Flamme 46, die eine Flammcharakteristik 47 aufweist. Im Zufuhrkanal 5 bildet das Verbrennungsluft/Brenn stoff-Gemisch 6 eine Strömung 18, die in die Brennkammer 2 tritt. Mit gestrichelten Linien angedeutet ist ein Modell strömungsprofil 21 der Strömung 18, wobei das Modellströ mungsprofil 21 perspektivisch betrachtet eine röhrenartige Fläche ist, die von all den Stromlinien der Strömung 18 ge bildet wird, die an der Mündung 17 an der Kanalwand 7 anlie gen und somit eine imaginäre Verlängerung der Kanalwand 7 in die Brennkammer 2 hinein darstellen. Das Modellströmungspro fil 21 weist an der Mündung 17 einen Profildurchmesser 20a auf, der mit dem Innendurchmesser 20 übereinstimmt. Die ge strichelten Linien zeigen somit einen Schnitt durch die Stromlinien des Modellströmungsprofils 21. Das Modellströ mungsprofil 21 bildet sich entsprechend der Ausgestaltung der Brennkammer 2, dem Innendurchmesser 20 des Zufuhrkanals 5 und dem Massenstrom des zugeführten Verbrennungsluft/Brennstoff-Ge misches 6 aus. Das Modellströmungsprofil 21, kann über Mes sungen oder numerische Berechnungen ermittelt werden. Die Form des Modellströmungsprofils 21 beeinflußt die Flammcha rakteristik 47 und damit die Entstehung von NOx-Verbindungen bei der Verbrennung.In Fig. 2 is a longitudinal section is shown through a stem Modellverbrennungssy 100th A feed channel 5 opens with a Mün extension 17 in a combustion chamber 2 , which is not completely Darge. The feed channel 5 has a channel wall 7 and has an inner diameter 20 at the mouth 12 . About the supply passage 5 is a combustion air / fuel mixture is supplied into the combustion chamber 2 6, wherein the combustion air / fuel mixture 6 with an ignition device 10 in the feed channel 5 close off the mouth 17 is ignited. The combustion air / fuel mixture 6 burns in a schematically indicated flame 46 , which has a flame characteristic 47 . In the feed channel 5 , the combustion air / fuel mixture 6 forms a flow 18 which enters the combustion chamber 2 . With dashed lines is indicated a model flow profile 21 of the flow 18 , wherein the Modellström flow profile 21 is a tube-like surface, which is formed by all the streamlines of the flow 18 ge, the conditions at the mouth 17 on the channel wall 7 and thus gene represent an imaginary extension of the channel wall 7 into the combustion chamber 2 . The Modellströmungspro fil 21 has at the mouth 17 a profile diameter 20 a, which corresponds to the inner diameter 20 . The dashed lines ge thus show a section through the streamlines of the model flow profile 21st The model flow profile 21 is formed in accordance with the design of the combustion chamber 2 , the inner diameter 20 of the supply channel 5 and the mass flow of the supplied combustion air / fuel mixture 6 . The model flow profile 21 can be determined via measurements or numerical calculations. The shape of the model flow profile 21 influences the flame characteristic 47 and thus the formation of NOx compounds during combustion.

Die Fig. 3 zeigt ein Verbrennungssystem mit geringer Neigung zur Ausbildung von Verbrennungsschwingungen, bei dem das in Fig. 2 dargestellte Modellverbrennungssystems 100 durch Hinzu fügung eines Anpaßbereiches 8 modifiziert ist. Der Zufuhrka nal 5 weist im Anschluß an seine Mündung 17 den Anpaßbereich 8 mit einem Anfang 13 und einem Anfangsinnendurchmesser 20b auf. Die Mündung 17 des Zufuhrkanals 5 bildet den Anfang 13 des Anpaßbereiches 8, der der Brennkammer 2 zugewandt die Mündung 12 aufweist. Dabei entspricht der Anfangsinnendurch messer 20b dem Innendurchmesser 20. Das über den Zufuhrkanal 5 zugeführte Verbrennungsluft/Brennstoff-Gemisch 6 bildet die Strömung 14 und wird mit Hilfe der Zündvorrichtung 10 im Zu fuhrkanal 5 gezündet. Ein Teil des Verbrennungsluft/Brenn stoff-Gemisches 6 verbrennt im Anpaßbereich 8 zu einem Rauch gas 9, das sich mit unverbranntem Verbrennungsluft/Brenn stoff-Gemisch 6 im Anpaßbereich 8 zu einem Gemisch 39 ver mischt. Das Gemisch 39 bildet im Anpaßbereich 8 die Fluid strömung 41. Die Kanalwand 7 ist im Anpaßbereich 8 gegenüber dem ermittelten Modellströmungsprofil 21 eingeschnürt ausge bildet, wodurch die Strömung 14 und die Fluidströmung 41 si cher an der Kanalwand 7 anliegen. Die Kanalwand 7 kann auch wie das Modellströmungsprofil 21 ausgebildet sein. Eine Aus bildung von Wirbeln im Anpaßbereich 8 wird dadurch weitgehend vermieden. Zwar können sich beim Eintreten der Strömung 41 in die Brennkammer 2 an der Mündung 12 Wirbel 19 des Gemisches 39 ausbilden, jedoch weist das Gemisch 39 eine viel geringere Reaktionsfähigkeit als das Verbrennungsluft/Brennstoff-Ge misch 6 auf. Hierdurch erzeugt eine schlagartige Entzündung der Wirbel 19 in der Brennkammer 2 allenfalls einen Druckpuls so geringerer Intensität, daß eine Anregung von Verbrennungs schwingungen unterbleibt. Ein weiterer Vorteil der oben ge nannten Ausbildung der Kanalwand 7 des Anpaßbereiches 8 liegt darin, daß eine sich bei der Verbrennung im modifizierten Verbrennungssystem ausbildende Flammcharakteristik mit der Flammcharakteristik des Modellverbrennungssystems nahezu übereinstimmt. So müssen keine weiteren Modifikationen, bei spielsweise an zum Modellverbrennungssystem gehörigen Regel einrichtungen, vorgenommen oder zusätzliche Maßnahmen zur Be einflussung von mit der Verbrennung bewirkten NO-Emissionen ergriffen werden. FIG. 3 shows a combustion system with a low tendency to form combustion vibrations, in which the model combustion system 100 shown in FIG. 2 is modified by the addition of an adaptation area 8 . The feed channel 5 has at its mouth 17 the fitting area 8 with a start 13 and an initial inside diameter 20 b. The mouth 17 of the feed channel 5 forms the beginning 13 of the adaptation area 8 , which has the mouth 12 facing the combustion chamber 2 . In this case b of the initial inner diameter 20 corresponds to the inner diameter of the twentieth The combustion air / fuel mixture 6 supplied via the feed channel 5 forms the flow 14 and is ignited with the aid of the ignition device 10 in the feed channel 5 . Part of the combustion air / fuel mixture 6 burns in the adaptation area 8 to a smoke gas 9 , which mixes with unburned combustion air / fuel mixture 6 in the adaptation area 8 to a mixture 39 ver. The mixture 39 forms the fluid flow 41 in the adaptation region 8 . The channel wall 7 is constricted in the adaptation region 8 with respect to the determined model flow profile 21 , as a result of which the flow 14 and the fluid flow 41 rest against the channel wall 7 . The channel wall 7 can also be designed like the model flow profile 21 . From formation of eddies in the adaptation area 8 is largely avoided. While the flow 41 enters the combustion chamber 2 at the mouth 12, vortices 19 of the mixture 39 can form, but the mixture 39 has a much lower reactivity than the combustion air / fuel mixture 6 . This produces a sudden ignition of the vortices 19 in the combustion chamber 2, at most a pressure pulse of lower intensity that excitation of combustion vibrations does not occur. Another advantage of the above-mentioned formation of the channel wall 7 of the adaptation area 8 is that a flame characteristic that forms during combustion in the modified combustion system almost matches the flame characteristic of the model combustion system. There is no need to make any further modifications, for example to control devices belonging to the model combustion system, or to take additional measures to influence NO emissions caused by the combustion.

Die Fig. 4 wird in einem Längsschnitt eine weitere Ausführung des in Fig. 3 dargestellten Verbrennungssystems 1 dargestellt. Der Anpaßbereich 8 weist eine Wandstruktur 22 mit einer In nenwand 23, die gegenüber dem Modellströmungsprofil 21 einge schnürt ausgebildet ist und einer Außenwand 24, die die In nenwand 23 mit einem dazwischenliegenden Zwischenraum 25 um gibt, auf. Die Innenwand kann auch wie das Modellströmungs profil 21 verlaufen. Der Zwischenraum 25 weist an der Brenn kammerwand 4 einen Einlaß 26 für Kühlfluid 27 auf. Das Kühl fluid 27 strömt durch den Zwischenraum 25 und kühlt dabei die Innenwand 23 und die Außenwand 24. Falls es zu einer Rück strömung des in die Brennkammer tretenden heißen Gemisches 39 in die Bereiche 40 in der Brennkammer 2 kommt, was als Heiß gashinterströmung bezeichnet wird, kann es insbesondere bei einer dortigen Zündung des Gemisches 39 zu einer Aufheizung der Wandstruktur 22 und der Brennkammerwand 4 kommen. Mit der Kühlung wird dieser Aufheizung entgegengewirkt und die Wand struktur 22 auf einem nahezu gleichbleibenden Temperaturni veau gehalten. FIG. 4 shows a further embodiment of the combustion system 1 shown in FIG. 3 in a longitudinal section. The adaptation area 8 has a wall structure 22 with an inner wall 23 which is constricted in relation to the model flow profile 21 and an outer wall 24 which gives the inner wall 23 with an intermediate space 25 μm. The inner wall can also run like the model flow profile 21 . The gap 25 has on the combustion chamber wall 4, an inlet 26 for cooling fluid 27 . The cooling fluid 27 flows through the intermediate space 25 and cools the inner wall 23 and the outer wall 24 . If there is a backflow of the hot mixture 39 entering the combustion chamber into the areas 40 in the combustion chamber 2 , which is referred to as hot gas backflow, it can heat up the wall structure 22 and the combustion chamber wall, particularly when the mixture 39 is ignited there 4 come. With the cooling, this heating is counteracted and the wall structure 22 is kept at an almost constant temperature level.

In Fig. 5 wird in einem Längsschnitt eine weitere Ausführungs form des Verbrennungssystems 1 gezeigt. Die Kanalwand 7 im Anpaßbereich 8 geht an der Mündung 12 des Anpaßbereiches 8 in die Brennkammerwand 4 der dargestellten Brennkammer 2 über. Dabei ist die Kanalwand 7 gegenüber einem vorab ermittelten Modellströmungsprofil 36 eingeschnürt ausgebildet. Die zu der Ermittlung des Modellströmungsprofils 36 als Modellverbren nungssystem verwendete Ausgestaltung des Verbrennungssystems 1 ist der Fig. 5 zu entnehmen. Hierbei ist die Brennkammer als eine Zusammensetzung aus der Brennkammerwand 4 und einer mit den gestrichelten Linien 38 dargestellten Brennkammerwand ausgebildet. Nach der Anbringung des Anpaßbereiches 8 kann der gestrichelt dargestellte Teil der Brennkammerwand 38 ent fallen. Vorteilhaft an einer in die Brennkammerwand 4 überge henden Kanalwand 7 des Anpaßbereiches 8 ist, daß keine Heiß gashinterströmung auftreten kann, so daß eine hierdurch ver ursachbare Aufheizung der Kanalwand nicht möglich ist.In Fig. 5, a further execution of the combustion system 1 will form in a longitudinal section shown. The channel wall 7 in the adaptation area 8 merges at the mouth 12 of the adaptation area 8 into the combustion chamber wall 4 of the combustion chamber 2 shown . The channel wall 7 is constricted in relation to a previously determined model flow profile 36 . The configuration of the combustion system 1 used to determine the model flow profile 36 as a model combustion system can be seen in FIG. 5. Here, the combustion chamber is designed as a composition of the combustion chamber wall 4 and a combustion chamber wall shown with the broken lines 38 . After attaching the adjustment area 8 , the part of the combustion chamber wall 38 shown in broken lines can fall ent. It is advantageous on a passage wall 7 of the adaptation area 8 which passes over into the combustion chamber wall 4 that no hot gas backflow can occur, so that heating of the passage wall which is thereby caused is not possible.

In Fig. 6 ist in einem Längsschnitt ein Hybridbrenner 101 mit zwei möglichen Ausführungsformen des Anpaßbereiches 8 darge stellt. Entlang einer Hauptachse 102 ist ein als Ringkanal 5 ausgebildeter Zufuhrkanal 5 ausgerichtet, der einen Vormisch brenner bildet. Der Ringkanal 5 mündet mit einer Mündung 17 in eine nicht näher dargestellte Brennkammer. Er weist einen Anpaßbereich 8 auf. In dem Ringkanal 5 ist koaxial ein Diffu sionsbrenner 28 angeordnet. Der Diffusionsbrenner 28 weist einen Flüssigbrennstoffzufuhrkanal 29 auf, der von einem als Ringkanal ausgebildeten Gasbrennstoffzufuhrkanal 45 umgeben ist. Die beiden Brennstoffzufuhrkanäle 29 und 45 sind von ei nem als Ringkanal ausgebildeten Verbrennungsluftzufuhrka nal 30 umgeben. Im Verbrennungsluftzufuhrkanal 30 ist ein Pi lotbrenner 28a angeordnet. Die Kanäle 45, 29 und 30 des Dif fusionsbrenners 28 münden in einer Düse 42. Der Verbrennungs luftzufuhrkanal 30 weist einen Anpaßbereich 120 mit einer Ka nalwand 122 auf.In Fig. 6, a hybrid burner 101 with two possible embodiments of the adaptation area 8 is Darge in a longitudinal section. Along a major axis 102 as an annular channel 5 formed supply channel 5 is aligned, forming a premix burner. The ring channel 5 opens with a mouth 17 into a combustion chamber, not shown. It has a matching area 8 . In the ring channel 5 , a diffusion burner 28 is arranged coaxially. The diffusion burner 28 has a liquid fuel supply channel 29 which is surrounded by a gas fuel supply channel 45 designed as an annular channel. The two fuel supply channels 29 and 45 are surrounded by egg nem formed as an annular channel combustion air supply channel 30 . In the combustion air supply channel 30 , a Pi solder burner 28 a is arranged. The channels 45 , 29 and 30 of the diff fusion burner 28 open into a nozzle 42 . The combustion air supply duct 30 has a matching area 120 with a channel wall 122 .

Bei der einen Ausführung ist die Kanalwand 7 des Anpaßberei ches 8 im Bereich 52 als eine Wandstruktur 22 ausgeführt (linke Hälfte der Fig. 6), welche Wandstruktur 22 eine Außen wand 24 aufweist, die eine Innenwand 23 mit einem Zwischen raum 25 umgibt, der mit Kühlfluid durchströmbar ist.In one embodiment, the channel wall 7 of the adjustment area 8 in the area 52 is designed as a wall structure 22 (left half of FIG. 6), which wall structure 22 has an outer wall 24 which surrounds an inner wall 23 with an intermediate space 25 which can be flowed through with cooling fluid.

Bei der anderen Ausführung des Anpaßbereiches 8 geht im Be reich 53 die Kanalwand 7 in die Brennkammerwand 4 über (rechte Hälfte der Fig. 6). Die Kanalwand 7 im Anpaßbereich 8 des Vormischbrenners und die Kanalwand 122 des Anpaßbe reichs 120 des Diffusionsbrenners 28 sind jeweils einem je weiligen, vorab ermittelten Modellströmungsprofil 54 bzw. 121 gegenüber eingeschnürt ausgebildet.In the other embodiments of the Anpaßbereiches 8, the channel wall 7 is in the loading area 53 into the combustion chamber 4 via the wall (right half of Fig. 6). The channel wall 7 in the matching area 8 of the premix burner and the channel wall 122 of the matching area 120 of the diffusion burner 28 are each constricted to a respective, previously determined model flow profile 54 or 121 .

In einem Diffusionsbetrieb des Hybridbrenners 101 wird Ver brennungsluft 55 über den Verbrennungsluftzufuhrkanal 30 zu geführt und mischt sich im Bereich der Düse 42 mit entweder über den Flüssigbrennstoffzufuhrkanal 29 zugeführten flüssi gen Brennstoff 48 oder mit über den Gasbrennstoffzufuhrkanal 45 zugeführten gasförmigen Brennstoff 48a zu einem Verbren nungsluft/Brennstoff-Gemisch 50, welches nach dem Austritt aus der Düse 42 gezündet wird. Dabei verbrennt es in einer Flamme teilweise zu einem Rauchgas, wobei sich ein Gemisch 39 aus Brennstoff 48 oder 48a, Verbrennungsluft und Rauchgas bildet, welches in einer Fluidströmung 123 im Anpaßbereich 120 geführt wird. Im Verbrennungsluftzufuhrkanal 30 sind um den Gasbrennstoffzufuhrkanal 45 herum Drallgitter 31 angeord net, die zur besseren Durchmischung des gasförmigen Brenn stoffs 48a mit Verbrennungsluft 55 dienen. In a diffusion mode of the hybrid burner 101 , combustion air 55 is supplied via the combustion air supply duct 30 and mixes in the region of the nozzle 42 with either liquid fuel 48 supplied via the liquid fuel supply duct 29 or with gaseous fuel 48 a supplied via the gas fuel supply duct 45 to a combustion air / Fuel mixture 50 , which is ignited after exiting nozzle 42 . It partially burns in a flame to form a flue gas, a mixture 39 of fuel 48 or 48 a, combustion air and flue gas being formed, which is conducted in a fluid flow 123 in the adaptation region 120 . In the combustion air supply duct 30 are around the gas fuel supply duct 45 swirl grid 31 angeord net, which serve for better mixing of the gaseous fuel 48 a with combustion air 55 .

In einem Vormischbetrieb wird über den Ringkanal 5 Verbren nungsluft 49 zugeführt. Im Ringkanal 5 sind um den Pilotbren ner 28 herum Drallgitter 32 angeordnet. Über Einlässe 43 kann flüssiger oder gasförmiger Brennstoff in den Ringkanal 5 im Bereich der Drallgitter 32 zugeführt werden und vermischt sich dort mit der zugeführten Verbrennungsluft 49. Hierbei bildet sich ein Verbrennungsluft/Brennstoff-Gemisch 51. Durch eine Flamme des Pilotbrenners 28a wird das Verbrennungs luft/Brennstoff-Gemisch 51 gezündet und die Verbrennung sta bilisiert. Das Verbrennungsluft/Brennstoff-Gemisch 51 ver brennt teilweise zu einem Rauchgas und mischt sich mit noch unverbranntem Verbrennungsluft/Brennstoff-Gemisch 51 zu einem Gemisch 39.In a premix operation 5 combustion air 49 is supplied via the ring channel. Swirl grids 32 are arranged around the pilot burner 28 in the annular channel 5 . Liquid or gaseous fuel can be fed into the ring channel 5 in the region of the swirl grilles 32 via inlets 43 and mixes there with the supplied combustion air 49 . This forms a combustion air / fuel mixture 51 . The combustion air / fuel mixture 51 is ignited by a flame of the pilot burner 28 a and the combustion is stabilized. The combustion air / fuel mixture 51 partially burns to a flue gas and mixes with an unburned combustion air / fuel mixture 51 to form a mixture 39 .

Sowohl im Diffusionsbetrieb als auch im Vormischbetrieb des Hybridbrenners 101 ist bei beiden dargestellten Ausgestaltun gen der Kanalwand 7 des Anpaßbereiches 8 in den Bereichen 52 und 53 sowie der Ausgestaltung der Kanalwand 122 des Anpaßbe reiches 120 gewährleistet, daß die aus dem Gemisch 39 gebil dete Fluidströmung 41 an der Kanalwand 7 und der Innen wand 23, sowie die aus dem Gemisch 39 gebildete Fluidströ mung 123 an der Kanalwand 120 anliegt. Somit ist eine Wirbel bildung im Anpaßbereich 8 und im Anpaßbereich 120 vermieden.Both in the diffusion mode and in the pre-mixing mode of the hybrid burner 101 is in both shown Ausgestaltun conditions of the channel wall 7 of the adaptation area 8 in the areas 52 and 53 and the design of the channel wall 122 of the Anpaßbe rich 120 ensures that the fluid flow 41 formed from the mixture 39 on the channel wall 7 and the inner wall 23 , and the fluid flow 123 formed from the mixture 39 abuts the channel wall 120 . Thus, vortex formation in the matching area 8 and in the matching area 120 is avoided.

Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verbrennungssystem mit einer Brennkammer und einem Brenner, der einen Zufuhrka nal mit einem Anpaßbereich und eine Zündvorrichtung aufweist. Der Zufuhrkanal dient zur Zuführung von Verbrennungsluft oder einem Verbrennungsluft/Brennstoff-Gemisch in eine Brennkam mer, wobei der Zufuhrkanal eine Kanalwand aufweist und mit einer Mündung in die Brennkammer mündet. Die Zündvorrichtung dient zur Zündung einer Verbrennung von Verbrennungsluft mit Brennstoff zu einem Rauchgas im Zufuhrkanal. Der vor der Mün dung angeordnete Anpaßbereich führt eine Fluidströmung eines sich bei der Verbrennung bildenden Fluides, bestehend aus Verbrennungsluft, Brennstoff, Rauchgas. Die Kanalwand im An paßbereich ist so ausgebildet, daß bei einer Nennlast die Fluidströmung an der Kanalwand anliegt. Dadurch wird eine Bildung von Wirbeln der Fluidströmung im Anpaßbereich vermie den, so daß eine Anregung von Verbrennungsschwingungen durch eine plötzliche Verbrennung des Verbrennungsluft/Brenn stoff-Gemisches in Wirbeln unterbleibt.The invention is characterized by a combustion system with a combustion chamber and a burner that has a feed box nal with a matching area and an ignition device. The supply duct is used to supply combustion air or a combustion air / fuel mixture into a combustion chamber mer, wherein the feed channel has a channel wall and with a mouth opens into the combustion chamber. The ignition device serves to ignite the combustion of combustion air Fuel to a flue gas in the supply duct. The one in front of the coin Arranged matching area leads a fluid flow fluids formed during combustion, consisting of Combustion air, fuel, flue gas. The canal wall in the An Pass range is designed so that at a nominal load Fluid flow is present on the channel wall. This will make one Avoid formation of eddies in the fluid flow in the adaptation area the so that excitation of combustion vibrations by a sudden combustion of the combustion air / burning Mixture of substances is avoided in eddies.

Claims

1. combustion system ( 1 ) with a combustion chamber ( 2 ) and a burner ( 3 ), the combustion chamber ( 2 ) having a combustion chamber wall ( 4 ) and the burner ( 3 ), a feed channel ( 5 ) and an ignition device ( 10 ), in which

a) the supply duct ( 5 ) is used to supply combustion air or a combustion air / fuel mixture ( 6 ), has a duct wall ( 7 ) and opens into the combustion chamber ( 2 ) with an opening ( 12 ),
b) with the ignition device ( 10 ) ignition of a combustion of the combustion air with fuel to a flue gas ( 9 ) in the supply channel ( 5 ) and
c) an adaptation area ( 8 ) is provided as part of the supply channel ( 5 ) in front of its mouth ( 12 ) for guiding a fluid flow ( 41 ) of a mixture ( 39 ) formed by the combustion, consisting of the combustion air, fuel and flue gas ( 9 ) , in which the channel wall ( 7 ) is designed such that when the burner ( 3 ) is operating at a nominal load, the fluid flow ( 41 ) bears against the channel wall ( 7 ).

2. Combustion system ( 1 ) according to claim 1, wherein the fitting area ( 8 ) in the region of the mouth ( 12 ), viewed in the direction of the combustion chamber ( 2 ), gradually expands.

3. Combustion system ( 1 ) according to claim 1 or 2, wherein the duct wall ( 7 ) in the adaptation area ( 8 ) is constricted with respect to a model flow profile ( 21 ), the model flow profile ( 21 ) using a model combustion system operated at the nominal load ( 100 ) is determined with a burner equivalent to the burner ( 3 ), which is designed without an adaptation area ( 8 ).

4. Combustion system ( 1 ) according to claim 1 or 2, wherein the channel wall ( 7 ) in the adaptation region ( 8 ) is designed as a Modellströmungspro fil ( 21 ), the model flow profile ( 21 ) using a model combustion system ( 100 ) operated at the nominal load. with a burner equivalent to the burner ( 3 ), which is designed without an adaptation area ( 8 ), it is averaged.

5. Combustion system ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, wherein the adaptation area ( 8 ) protrudes freely into the combustion chamber ( 2 ).

6. Combustion system ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, wherein the channel wall ( 7 ) of the adaptation area ( 8 ) merges into the combustion chamber wall ( 4 ).

7. Combustion system ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, wherein the combustion chamber wall ( 4 ) forms an outer chamber which surrounds an inner chamber formed with a flame tube wall, and wherein the channel wall of the adaptation area merges into the flame tube wall.

8. combustion system ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein the channel wall ( 7 ) of the adaptation area ( 8 ) is designed as a wall structure ( 22 ), which wall structure ( 22 ) an outer wall ( 24 ), one of the outer wall ( 24 ) Surrounded in nenwand ( 23 ) with an intermediate space ( 25 ) formed thereby for guiding a cooling fluid ( 27 ), in particular cooling air.

9. Combustion system ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein in the feed channel ( 5 ) a diffusion onsbrenner ( 28 ) is arranged almost coaxially, which has a combustion air supply channel ( 30 ) and a fuel supply channel ( 29 ) and a nozzle ( 42 ) , wherein the feed channel ( 5 ) and the diffusion burner ( 28 ) form a hybrid burner ( 101 ).

10. The combustion system ( 1 ) according to claim 9, wherein the combustion air supply duct ( 30 ) has a further adaptation region ( 120 ).

11. Combustion system ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, wherein the supply duct ( 5 ) is designed as a combustion air supply duct ( 30 ) in which a fuel supply duct ( 29 ) is arranged almost coaxially, both supply ducts ( 29 and 30 ) in open a nozzle ( 42 ) and form a diffusion burner ( 28 ).

12. Combustion system ( 1 ) according to claim 11, wherein the diffusion burner ( 28 ) is arranged almost coaxially in a feed channel for combustion air or a combustion air / fuel mixture, so that the diffusion burner ( 28 ) and the feed channel form a hybrid burner.

13. Combustion system ( 1 ) according to claim 9, 10 or 12 with a burner ( 3 ) which is designed as a hybrid burner for a gas turbine.

14. burner ( 3 ) having a feed channel ( 5 ) and an ignition device ( 10 ), wherein

a) the supply duct ( 5 ) is used to supply combustion air or a combustion air / fuel mixture ( 6 ), has a duct wall ( 7 ) and has an opening ( 12 ),
b) with the ignition device ( 10 ) ignition of a combustion of the combustion air with fuel to a flue gas ( 9 ) in the supply channel ( 5 ) and
c) an adaptation area ( 8 ) is provided as part of the feed channel ( 5 ) in front of its mouth ( 12 ) for guiding a fluid flow ( 41 ) of a mixture ( 39 ) formed during combustion, consisting of combustion air, fuel and flue gas ( 9 ) , in which the channel wall ( 7 ) is designed such that the fluid flow ( 41 ) bears against the channel wall ( 7 ) at a nominal load.