DE2737773A1 - Burner and combustion chamber for gas turbines - has divergent inner tube ensuring combustion with reduced nitrogen oxide(s) - Google Patents
Burner and combustion chamber for gas turbines - has divergent inner tube ensuring combustion with reduced nitrogen oxide(s)Info
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Abstract
Description
Brenner für Gasturbinen Gas turbine burners
Die Erfindung betrifft einen Brenner für Gasturbinen mit einer ein Innenrohr aufweisenden Brennkammer, mit einer Einrichtung zur Einspritzung von Kraftstoff in die Brennkammer und mit einer Einrichtung zur Einführung von Luft in die Brennkammer und gleichzeitiger Verwirbelung der Luft. Die Erfindung betrifft insbesondere einen Brenner für Gasturbinen, durch den Stickoxide verringert werden können.The invention relates to a burner for gas turbines with a Inner tube having combustion chamber, with a device for injecting fuel into the combustion chamber and with a device for introducing air into the combustion chamber and simultaneous swirling of the air. The invention particularly relates to one Burner for gas turbines that can reduce nitrogen oxides.
Bisher wurde die Verbrennungsleistung von Brennern bewertet durch den Brennerwirkungsgrad, die Rauchkonzentration und einen Betrag an Staub und unverbrannten Substanzen,wie Kohlenmonoxiden und Kohlenwasserstoffen. Probleme bezüglich des Brennerwirkungsgrads und der unverbrannten Substanzen werden durch eine verhältnismäßig früh entwickelte Verbrennungstechnik gelöst. Bezüglich der Rauchkonzentration wurde kürzlich gefunden, daß sie durch Luftmangel in einem Hochtemperaturbereich eines Kopfabschnitts eines Brenners in der Nähe seiner inspritzdüse verursacht wird und daß sie durch Einführung von Luft in den Kopfabschnitt merklich verbessert wird.So far, the combustion performance of burners has been assessed by the burner efficiency, the smoke concentration and an amount of dust and unburned Substances such as carbon monoxides and hydrocarbons. Problems related to burner efficiency and the unburned substances are developed by a comparatively early stage Combustion technology solved. Concerning the smoke concentration it has recently been found that they by lack of air in a high temperature area of a head portion of a Brenners nearby its injector is caused and that it is markedly improved by introducing air into the head portion.
Andererseits wurde in jüngster Zeit der Konzentration von Stickoxiden als Problem der Umweltverschmutzung Aufmerksamkeit geschenkt. Daher wurden zahlreiche Maßnahmen zur Verringerung der Konzentration an Stickoxiden vorgeschlagen und durchgeführt. Eine hiervon besteht in einem Dampfeinspritzsystem für Gasturbinenbrenner und ist in der US-PS 3 747 336 angegeben. Während hierdurch die Produktion an Stickoxiden herabgesetzt wird, wird der Wärmeverbrauch erhöht.On the other hand, the concentration of nitrogen oxides has recently been increased paid attention as a problem of environmental pollution. Hence, numerous Measures to reduce the concentration of nitrogen oxides proposed and implemented. One of them is a steam injection system for gas turbine burners and is in U.S. Patent 3,747,336. While this causes the production of nitrogen oxides is decreased, the heat consumption is increased.
Es gibt eine weitere Maßnahme zur Verringerung der Produktion an Stickoxiden, die die Zeit, in der das Verbrennungsgas einer hohen Temperatur ausgesetzt ist, dadurch kurz macht, daß die Flamme kurz gemacht wird, wobei die Verbrennung nur in einem Hauptverbrennungsbereich ausgeführt wird, der in axialer Richtung eines Brenners begrenzt ist, und daß die Verbrennung durch Zufuhr von überschüssiger Luft in die Brennkammer verdünnt wird. Dies ist in der japanischen offengelegten Patentanmeldung 0-127010 (1975) Brenner für Gasturbinen" angegeben. Dort ist in Fig. 4 angegeben, daß die Verbrennung bei einem Verbrennungsdruck von weniger als 3,5 kg/cm2 ausgeführt wird. Im allgemeinen erfolgt die Verbrennung in einem trommelartigen Urenner für Gasturbinen in einer Atmosphäre von etwa 7,0 bis 10 kg/cm2, weshalb es zweifelhaft ist, ob eine solche hochdruckatmosphäre von Nutzen ist oder nicht.There is another measure to reduce the production of nitrogen oxides, which is the time in which the combustion gas is exposed to a high temperature, by making the flame short, the combustion only is carried out in a main combustion region which, in the axial direction, is a Burner is limited, and that combustion is due to the supply of excess air is diluted into the combustion chamber. This is in Japanese Patent Application Laid-Open 0-127010 (1975) Brenner for gas turbines ". There it is indicated in Fig. 4, that the combustion is carried out at a combustion pressure of less than 3.5 kg / cm2 will. In general, the incineration takes place in a drum-like Urenner for Gas turbines in an atmosphere of about 7.0 to 10 kg / cm2, which is why it is doubtful is whether or not such a high pressure atmosphere is useful.
Ferner erweitert sich das in der japanischen Patentanmeldung angegebene Verbrennungsrohr in Richtung stromab stufenweise, wobei der gestufte Abschnitt einer hohen Temperatur ausgesetzt ist. Daher konzentrieren sich die durch die Wärmedehnung, die Druckdifferenz zwischen der Außen- und Innenseite des Verbrennungsrohrs und durch das Gewicht des Brenners selbst bedingten Spannungen auf die plötzlich veränderten Teile seiner Querschnitts fläche, so daß die Festigkeit des Brenners insbesondere in einer solchen llochdruckatmosphäre vermindert ist.Furthermore, that stated in the Japanese patent application is expanded Combustion tube in the direction of the downstream stepwise, the stepped portion being a exposed to high temperature. Therefore, the focus of the thermal expansion, the pressure difference between the outside and inside of the combustion tube and stresses caused by the weight of the burner itself on the suddenly changed Parts of its cross-section area so that the strength of the burner is particularly reduced in such a hole pressure atmosphere.
Die Erfindung ist auf Verbesserunqen im Hinblick auf die oben genannten Nachteile gerichtet.The invention is directed to improvements in view of the above Disadvantages addressed.
Ein weiterer in Betracht zu ziehender Stand der Technik ist die japanische offengelegte Patentanmeldung 50-94311 (1975) "Brennkammer für eine Gasturbine". Diese Anmeldung betrifft eine zweistufige Kraftstoffeinspritzung zur Verringerung der Stickoxide, während die Kohlenmonoxide und unverbrannten Substanzen innerhalb zulässiger Werte gehalten werden.Another prior art to be considered is the Japanese Laid-open patent application 50-94311 (1975) "Combustion Chamber for a Gas Turbine". This application relates to two-stage fuel injection for reduction the nitrogen oxides, while the carbon monoxides and unburned substances within admissible values are maintained.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Brenners für Gasturbinen, der die Produktion von Stickoxiden (NOx) verringern kann und eine hervorragende ijaltbarkeit aufweist.The object of the invention is to create a burner for gas turbines, which can reduce the production of nitrogen oxides (NOx) and an excellent one has durability.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Brennkammer für Gasturbinen, die haltbar ist, einen geringen Druckabfall aufweist und die Produktion des NOx verringern kann.Another object of the invention is to provide a combustion chamber for gas turbines, which is durable, has a low pressure drop, and production of NOx can decrease.
Dies wird bei einem Brenner der angegebenen Art erfindungsgemäß erreicht durch ein vorderes Innenrohr, das koaxial im Innenrohr angeordnet ist und die Brennkanmer in Verbindung mit dem Innenrohr begrenzt, wobei das vordere Innenrohr zwischen seinen beiden Enden mehrere Luftlöcher und eine Querschnittsfläche aufweist, die stromauf des zugeführten Kraftstoffs und Luftstroms klein und stromab hiervon groß ist, wobei der stromab gelegene Endabschnitt des vorderen Innenrohrs das Innenrohr verschiebbar berührt.This is achieved according to the invention in a burner of the type specified through a front inner tube, which is arranged coaxially in the inner tube, and the combustion duct limited in connection with the inner tube, with the front inner tube between its both ends has several air holes and a cross-sectional area, the upstream of the supplied fuel and air flow is small and downstream thereof is large, where the downstream end portion of the front inner tube slidably moves the inner tube touched.
Kurz gefaßt besteht ein Merkmal der Erfindung darin, daß eine Brennkammer ein Innenrohr und ein vorderes Innenrohr aufweist, das im Innenrohr angeordnet ist und dessen eines Ende in verschiebbarer Berührung mit dem Innenrohr steht, so daß es gegenüber dem Innenrohr axial verschiebbar ist. Das vordere Innenrohr enthält einen Vergasungsbereich und wenigstens einen Teil eines Verbrennungsreaktionsbereichs, während die Querschnittsfläche des vorderen Innenrohrs im Vergasungsbereich klein und im Verbrennungsreaktionsbereich größer ist.Briefly, a feature of the invention is that a combustion chamber has an inner tube and a front inner tube, the one in the inner tube is arranged and one end of which is in slidable contact with the inner tube stands so that it is axially displaceable with respect to the inner tube. The front inner tube contains a gasification area and at least part of a combustion reaction area, while the cross-sectional area of the front inner tube in the gasification area is small and is larger in the combustion reaction range.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt: Fig. 1 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen Stellen in einer Brennkammer und einer entsprechend jeder Stelle zuzuführenden Luftmenge; Fig. 2 einen Längsschnitt einer Ausführungsform eines Brenners für Gasturbinen nach der Erfindung; Fig. 3 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Brenners für Gasturbinen nach der Erfindung.The invention is described with reference to the drawing. It shows: Fig. 1 is a graph showing the relationship between locations in a combustor and an amount of air to be supplied corresponding to each location; Fig. 2 is a longitudinal section an embodiment of a burner for gas turbines according to the invention; Fig. 3 a longitudinal section of a further embodiment of a burner for gas turbines according to the invention.
Die Stickoxidproduktion steht im Zusammenhang mit einer Luftmenge in einem Vergasungsbereich X und kann durch Einführen einer größeren Luftmenge in diesen Bereich X verringert werden.Nitric oxide production is related to an amount of air in a gasification area X and can by introducing a larger amount of air into this area X can be reduced.
Im Bereich X ist jedoch die Luftmenge im Hinblick auf die Stabilität der Verbrennung begrenzt, weshalb die Verringerung der Stickoxide (NOx) durch Einführen einer größeren Luftmenge in einen Verbrennungsbereich Y erfolgt. Durch Verlängern des Verbrennungsbereichs kann überschüssige Luft in die Verbrennung entsprechend dem Fortschreiten der Verbrennung eingeführt werden, d.h. es kann eine richtige Verteilung von Luft im Verbrennungsbereich erfolgen, so daß die Produktion von N0x und Rauch verringert werden kann, wobei unverbrannte Substanzen nicht abgegeben werden können. Der längere Verbrennungsbereich wird dadurch erzielt, daß die Querschnittsfläche der Brennkammer kleiner und die durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoff-Luftgemischs größer gemacht wird. Ein sich durch die kleinere Querschnittsfläche der Brennkammer ergebender Vorteil besteht darin, daß Kraftstoff und Luft sehr gut gemischt werden können, so daß ein nur geringer Hochtemperaturbereich der Flamme vorhanden ist, der durch die Ungleichmäßigkeit von miteinander gemischtem Brennstoff und Luft verursacht wird.In the area X, however, the amount of air is in view of stability combustion is limited, which is why the reduction of nitrogen oxides (NOx) through introduction a larger amount of air in a combustion area Y takes place. By extending The combustion area allows excess air to enter the combustion accordingly the progress of the combustion, i.e. it can be a correct Distribution of air in the combustion area takes place, so that the production of N0x and smoke can be reduced while not giving off unburned substances can be. The longer combustion area is achieved by the cross-sectional area the combustion chamber smaller and the average flow velocity the air-fuel mixture is made larger. One is characterized by the smaller cross-sectional area The benefit of the combustion chamber is that fuel and air work very well can be mixed, so that only a small high temperature range of the flame is present due to the unevenness of fuel mixed with each other and air is caused.
Die Produktion des NOx wird daher verringert. Das gleichmäßige Kraftstoff-Luftgemisch und die richtige Verteilung von Luft ergibt eine Verringerung des NOx aufgrund der verminderten Aussetzungszeit des Gemischs gegenüber der hohen Temperatur.The production of the NOx is therefore reduced. The even fuel-air mixture and the correct distribution of air results in a reduction in NOx due to the reduced exposure time of the mixture to the high temperature.
Gemäß Fig. 1 wird eine Beziehung zwischen den Stellen in der Brennkammer und einer an jeder Stelle erforderlichen Luftmenge im folgenden im einzelnen erläutert.Referring to Fig. 1, there is shown a relationship between locations in the combustion chamber and an amount of air required at each point will be explained in detail below.
Die Stabilität der Verbrennung wird durch eine Luftmenge in der Mitte des Vergasungsbereichs X bestimmt. Die Luftmenge beträgt das 0,8 bis 1,2-fache der theoretischen Luftmenge Ao. Ist die Luftmenge unterhalb 0,8 Ao, so wird Rauch erzeugt, und ist die Luftmenge über 1,2 A , so wird die Verbrennung instabil. Die Produktion von NOx wird in hohem Maß beeinflußt durch die Luftmenge zwischen der Mitte des Vergasungsbereichs X und der Mitte des Verbrennungsbereichs Y, wobei die in der Mitte des Verbrennungsbereichs Y benötigte Luftmenge 1,7 bis 2,5 Ao beträgt.The stability of the combustion is ensured by an air volume in the middle of the gasification area X is determined. The amount of air is 0.8 to 1.2 times that theoretical air volume Ao. If the air volume is below 0.8 Ao, smoke is generated, and if the amount of air is over 1.2 A, the combustion becomes unstable. The production of NOx is largely influenced by the amount of air between the middle of the Gasification area X and the center of the combustion area Y, where the in the The amount of air required in the middle of the combustion area Y is 1.7 to 2.5 Ao.
Ist die Luftmenge kleiner als 1,7 Ao, so wird die Produktion an NOx erhöht und wird auch Rauch erzeugt. Ist die Luftmenge über 2,5 Ao, so wird die Verbrennung instabil. Eine am Ende des Verbrennungsbereichs benötigte Luftmenge beträgt 2,0 bis 2,7 Ao. Ist die Luftmenge unter 2,0 Ao, so wird die Produktion an NOx erhöht. Ist die Luftmenge über 2,7 Ao, so werden die unverbrannten Substanzen plötzlich abgekühlt, so daß feste Kohlenstoffe erzeugt werden können und den Rauch anreichern.If the amount of air is less than 1.7 Ao, the production of NOx increases and smoke is also generated. If the amount of air is over 2.5 Ao, the combustion unstable. An amount of air required at the end of the combustion range is 2.0 up to 2.7 Ao. If the amount of air is below 2.0 Ao, the production of NOx is increased. If the amount of air is over 2.7 Ao, the unburned substances suddenly become cooled so that solid carbons can be generated and enrich the smoke.
Der oben genannte Ausdruck Verbrennungsbereich Y bedeutet nicht daß die Verbrennung vollständig erfolgt. In einem sich anschliessenden Bereich erfolgt die Verbrennung in nur sehr geringem Ausmaß. Die Produktion an N0x, die Verbrennungsstabilität, die Rauchfarbe usw. werden jedoch durch die Verbrennung im sich anschließenden Bereich kaum beeinflußt. Es ist daher nicht erforderlicii, eine spezielle Luftmenge bezüglich der Stellen im sich anschließenden Bereich vorzuschlagen.The above term combustion area Y does not mean that the combustion is complete. In a subsequent area the incineration takes place only to a very small extent. The production at N0x that However, combustion stability, smoke color, etc. are improved by the combustion hardly influenced in the adjoining area. It is therefore not necessary propose a specific amount of air in relation to the locations in the adjoining area.
Die geeignete Beziehung für die Verbrennung bei einer Verringerung des NOx -Gehalts befindet sich im schraffierten Bereich von Fig. 1.The appropriate relationship for the combustion when decreasing of the NOx content is in the hatched area of FIG. 1.
Wenn die durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit zu hoch ist, erhöht sich der Druckabfall der Brennkammer. Bei Gasturbinen ergibt eine Erhöhung des Druckabfalls für den Brenner eine Verminderung der Gasturbinenleistung. Zur Verhinderung einer Zunahme des Druckabfalls im Brenner im sich anschließenden Abschnitt des Verbrennungsbereichs, in dem nur wenig NOx erzeugt wird und die durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit plötzlich erhöht wird, wird die Querschnittsfläche der Brennkammer stufenweise oder allmählich erhöht.If the average flow rate is too high, increase the pressure drop in the combustion chamber. In the case of gas turbines, there is an increase in the pressure drop a reduction in the gas turbine output for the burner. To prevent a Increase in pressure drop in the burner in the adjoining section of the combustion area, in which little NOx is generated and the average flow rate is suddenly increased, the cross-sectional area of the combustion chamber becomes stepwise or gradually increased.
Ge;näß Fig. 2 wird im folgenden eine Ausführungsform der Erfindung im einzelnen beschrieben.According to FIG. 2, an embodiment of the invention is described below described in detail.
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt eines Brenners 1 für Gasturbinen, wobei ein zylindrisches Außengehäuse 3 luftdicht an einer äußeren Endplatte 5 befestigt ist. Die äußere Endplatte 5 weist in der Mitte ein Loch auf. Eine Düse 7 ist luftdicht an der äußeren Endplatte 5 befestigt, so daß ein Ende der Düse 7 in das zylindrische Außengehäuse 3 ragt. Im zylindrischen Außengehäuse 3 ist eine innere Endplatte 9 im Abstand von der äußeren Endplatte 5 fest eingesetzt. Die innere Endplatte 9 weist Öffnungen 11 für einen Luftdurchtritt am Außenumfang und ein Loch 13 an ihrer Mitte auf. Im Loch 13 ist eine erste Wirbeleinrichtung 15 vorgesehen zum Einführen von Druckluft unter gleichzeitiger Verwirbelung. Ein Ende 17 der Düse 7 ist unbeweglich in ein Loch an der Mitte der ersten Verwirbelungseinrichtung 15 eingesetzt. Ein zylindrisches Innenrohr 19 ist koaxial zum Außengehäuse 3 angeordnet, so daß durch das Außengehäuse 3 und das Innenrohr 19 ein Luftkanal 21 begrenzt wird. Ein Ende 23 des Innenrohrs 19 ist an der inneren Endplatte 9 befestigt, während das andere Ende 25 von einem Obergangsstück 27 axial verschiebbar gehalten wird. Im Innenrohr 19 ist koaxial eine zylindrische zweite Verwirbelungseinrichtung 29 angeordnet. Die zweite Verwirbelungseinrichtung 29 weist in ihrer zylindrischen Wand mehrere Löcher auf und ist an ihrem einen Ende an der inneren Endplatte 9 befestigt. Ferner ist im Innenrohr 19 ein vorderes Innenrohr 33 koaxial zum Innenrohr 19 angeordnet. Das vordere Innenrohr 33 weist einen Abschnitt 35 mit kleiner Querschnittsfläche, einen Abschnitt 37 mit mittlerer Querschnittsfläche und einen großen Abschnitt 39 mit großer Querschnittsfläche auf. Das Ende des Abschnitts 35 mit kleiner Querschnittsfläche ist an der zweiten Verwirbelungseinrichtung 29 befestigt, während das Ende des Abschnitts 39 mit großer Querschnittsfläche verschiebbar durch das Innenrohr 19 gehalten wird. Durch das vordere Innenrohr 33 und das Innenrohr 19 wird eine Brennkammer 40 begrenzt, wobei im vorderen Innenrohr 33 ein Vergasungsbereich und ein Verbrennungsbereich oder wenigstens ein Teil eines Verbrennungsbereichs enthalten sind. Das vordere Innenrohr 33 weist mehrere Luftlöcher 41, 43, 45, 47 auf zur Lieferung einer Uberschußluftmenge und enthält an der zylindrischen Wand mehrere nicht gezeigte Schlitze auf. Die Anzahl und die Größe der Löcher 41, 43, 45, 47 werden so festgelegt, daß die Luftüberschußmenge gemäß dem Fortschreiten der Verbrennungsreaktion wie in Fig. 1 gezeigt geliefert wird. Das Innenrohr 19 weist mehrere Löcher 49 auf für eine Uberschußluftmenge in einem das vordere Innenrohr 33 umgebenden Abschnitt, und weist Luftlöcher 51 auf zum Verdünnen und Kühlen des Verbrennungsgases. Der Gesamtquerschnitt der Luftlöcher 49 des Innenrohrs 19 ist doppelt so groß oder größer als die Gesamtfläche der Luftlöcher 41 bis 47 im vorderen Innenrohr 33 und der Luftlöcher 31 der zweiten Verwirbelungseinrichtung 29.Fig. 2 shows a longitudinal section of a burner 1 for gas turbines, a cylindrical outer case 3 attached to an outer end plate 5 airtight is. The outer end plate 5 has a hole in the middle. A nozzle 7 is airtight attached to the outer end plate 5 so that one end of the nozzle 7 into the cylindrical Outer housing 3 protrudes. An inner end plate 9 is located in the cylindrical outer housing 3 at a distance from the outer end plate 5 firmly inserted. The inner end plate 9 has Openings 11 for air passage on the outer circumference and a hole 13 at its center on. In the hole 13 a first vortex device 15 is provided for the introduction of Compressed air under simultaneous Turbulence. One end 17 of the nozzle 7 is immovable in a hole in the middle of the first swirler 15 used. A cylindrical inner tube 19 is arranged coaxially to the outer housing 3, so that an air duct 21 is delimited by the outer housing 3 and the inner tube 19. One end 23 of the inner tube 19 is attached to the inner end plate 9 while the other end 25 is held axially displaceably by an upper transition piece 27. A cylindrical second swirl device 29 is coaxial in the inner tube 19 arranged. The second swirl device 29 has in its cylindrical Wall on several holes and is attached at one end to the inner end plate 9. Furthermore, a front inner tube 33 is arranged coaxially to the inner tube 19 in the inner tube 19. The front inner tube 33 has a section 35 with a small cross-sectional area, a section 37 with a medium cross-sectional area and a large section 39 with a large cross-sectional area. The end of the section 35 with a small cross-sectional area is attached to the second swirler 29, while the end of the section 39 is held displaceably by the inner tube 19 with a large cross-sectional area. A combustion chamber 40 is delimited by the front inner tube 33 and the inner tube 19, wherein in the front inner pipe 33 a gasification area and a combustion area or at least part of a combustion area is included. The front one Inner tube 33 has several air holes 41, 43, 45, 47 for supplying an excess amount of air and includes a plurality of slots, not shown, on the cylindrical wall. The number and the size of the holes 41, 43, 45, 47 are set so that the excess air amount according to the progress of the combustion reaction as shown in FIG will. The inner tube 19 has several holes 49 for an excess amount of air in a portion surrounding the front inner pipe 33, and has air holes 51 for diluting and cooling the combustion gas. The total cross-section of the air holes 49 of the inner tube 19 is twice as large or larger than the total area of the Air holes 41 to 47 in the front inner tube 33 and the air holes 31 of the second swirl device 29
Durch eine derartige Festlegung der Gesamtfläche der Luftlöcher 49 wird die Höhe des Druckabfalls im Brenner 1, der eines der Elemente zur Bewertung der Brennerleistung ist, auf einen Wert unter 258 abgesenkt. Wenn jedoch beide Gesamtflächen gleich groß gemacht werden, beträgt die öhe des Druckabfalls 1009.By defining the total area of the air holes 49 in this way becomes the level of pressure drop in burner 1, which is one of the elements for evaluation the burner output is reduced to a value below 258. However, if both total areas are made the same size, the amount of pressure drop is 1009.
Im Betrieb des Brenners wird durch die Düse 7 Kraftstoff in die Brennkammer 40 eingespritzt. Gleichzeitig wird im Luftkanal 21, 11, 10 strömende Druckluft von der ersten Verwirbelungseinrichtung 15 aus in die Brennkammer 40 eingeführt und verwirbelt und wird Druckluft aus den Luftlöchern 49 durch die Löcher 31 der zweiten Verwirbelungseinrichtung 29 und durch die Löcher 41, 43, 45, 47 in die Brennkammer 40 eingeführt.When the burner is in operation, fuel is fed into the combustion chamber through the nozzle 7 40 injected. At the same time in the air duct 21, 11, 10 flowing compressed air from the first swirl device 15 is introduced into the combustion chamber 40 and swirled and is compressed air from the air holes 49 through the holes 31 of the second Swirl device 29 and through the holes 41, 43, 45, 47 into the combustion chamber 40 introduced.
Die Luft aus der zweiten Verwirbelungseinrichtung 29 wird in derselben Richtung verwirbelt wie die Luft aus der ersten Verwirbelungseinrichtung 15. Eingespritzter Kraftstoff und Luft werden gemischt und vergast, während sie herumwirbeln und teilweise im Vergasungsbereich verbrennen und stromab oder zum Verbrennungsbereich hin strömen. Im Verbrennungsbereich wird der vergaste Kraftstoff mit aus den Löchern 41, 43, 45, 47 gelieferter tJberschußluft verbrannt und strömt weiter stromabwärts. Das Verbrennungsgas wird durch das Ubergangsstück 27 zu einer Gasturbine geliefert, wobei die Luft zur Verdünnung aus den Löchern 51 geliefert wird.The air from the second swirl device 29 is in the same Direction swirls like the air from the first swirl device 15. Injected Fuel and air are mixed and gasified as they swirl around and partially burn in the gasification area and flow downstream or towards the combustion area. In the combustion area, the gasified fuel is extracted from the holes 41, 43, 45, 47 supplied excess air is burned and flows further downstream. That Combustion gas is supplied to a gas turbine through the transition piece 27, the air being supplied from the holes 51 for dilution.
Das vordere Innenrohr 33 ist verformt, da es im Hochtemperaturgas angeordnet ist und sein Eigengewicht trägt. Jedoch wird eine im vorderen Innenrohr 33 erzeugte Spannungskonzentration verhindert und wird die Steifheit oder Dauerhaftigkeit des Innenrohrs 19 und des vorderen Innenrohrs 33 im Vergleich mit einem herkömmlichen Innenrohr erhöht, da das Ende 39 des vorderen Innenrohrs 33 auf dem inneren Innenrohr verschoben werden kann.The front inner pipe 33 is deformed because it is in high temperature gas is arranged and carries its own weight. However, one will be in the front inner tube 33 prevents the stress concentration generated and becomes the rigidity or durability of the inner pipe 19 and the front inner pipe 33 in comparison with a conventional one Inner tube increased because the end 39 of the front inner tube 33 on the inner inner tube can be moved.
Ferner ist die im vorderen Innenrohr 33 bewirkte Wärmespannung dadurch herabgesetzt, daß sich das vordere Innenrohr 33 axial ausdehnen kann.Furthermore, the thermal stress caused in the front inner tube 33 is thereby reduced that the front inner tube 33 can expand axially.
Weiterhin wird die aus den Löchern 49 des Innenrohrs 19 zum vorderen Innenrohr 33 strömende Luft durch die Löcher 49 so eingeschnürt, daß die Strömungsgeschwindigkeit der Luft größer wird. Daher wird das vordere Innenrohr 33 unter harten Temperaturbedingungen durch die Luft abgekühlt, so daß die Produktion an NOx hierdurch ebenfalls verringert wird.Furthermore, from the holes 49 of the inner tube 19 is the front Inner tube 33 constricted air flowing through the holes 49 so that the flow velocity the air grows larger. Therefore, the front inner pipe 33 becomes under severe temperature conditions cooled by the air, so that the production of NOx is also reduced thereby will.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung wird im Hinblick auf Fig. 3 beschrieben. Fig. 3 weicht von Fig. 2 lediglich durch das vordere Innenrohr 61 ab. Es wird daher nur das vordere Innenrohr 61 beschrieben.Another embodiment of the invention is illustrated with reference to FIG. 3 described. FIG. 3 differs from FIG. 2 only through the front inner tube 61 away. Therefore, only the front inner pipe 61 will be described.
Der Querschnitt des vorderen Innenrohrs 61 wird ausgehend von seinem einen an der zweiten Verwirbelungseinrichtung 29 befestigten Ende 62 zum anderen Ende 64 hin allmählich größer, das durch das Innenrohr 19 verschiebbar gehalten wird. Mehrere Luftlöcher 63, 65, 67, 69 sind zwischen beiden Enden 62 und 64 ausgebildet zur Lieferung von überschußluft in die Brennkammer 70. Ein Vergasungsbereich und ein Verbrennungsbereich oder wenigstens ein Teil eines Verbrennungsbereichs sind in einem durch das vordere Innenrohr 61 begrenzten Bereich enthalten.The cross section of the front inner tube 61 is based on his one end 62 attached to the second swirl device 29 to the other Gradually larger towards the end 64, which is held displaceably by the inner tube 19 will. A plurality of air holes 63, 65, 67, 69 are formed between both ends 62 and 64 for supplying excess air to the combustion chamber 70. A gasification area and are a combustion area or at least a part of a combustion area contained in an area bounded by the front inner tube 61.
Der Betrieb dieses Brenners 2 erfolgt in der Weise, daß der von der Düse 7 eingespritzte Kraftstoff und die durch die ersten und zweiten Verwirbelungseinrichtungen 15, 29 während des Verwirbelns gemischt werden. Gemischter Kraftstoff und Luft strömen stromabwärts während sie vergast und teilweise verbrannt werden.The operation of this burner 2 is carried out in such a way that of the Nozzle 7 and fuel injected by the first and second swirlers 15, 29 are mixed while swirling. Mixed fuel and air flow downstream while they are gassed and partially burned.
Der vergaste Brennstoff wird mit einer Uberschußluftmenge verbrannt, die aus den Löchern 63, 65, 67, 69 des vorderen Innenrohrs 61 geliefert werden, und strömt stromabwärts. Das verbrannte Gas wird durch das Ubergangsstück 27 zusammen mit aus dem Loch 51 des Innenrohrs 19 gelieferten Luft zum Verdünnen und Kühlen zu einer Gasturbine geliefert.The gasified fuel is burned with an excess amount of air, which are supplied from the holes 63, 65, 67, 69 of the front inner tube 61, and flows downstream. The burned gas is collected through the transition piece 27 with air supplied from the hole 51 of the inner tube 19 for dilution and Cooling supplied to a gas turbine.
Das Ende 64 des vorderen Innenrohrs 61 kann auf dem Innenrohr 19 gleiten, so daß im vorderen Innenrohr 61 erzeugte Wärmespannungen auf ein Minimum gebracht werden, wobei eine hohe Haltbarkeit eingehalten werden kann.The end 64 of the front inner tube 61 can slide on the inner tube 19, so that thermal stresses generated in the front inner tube 61 are minimized , whereby a high durability can be maintained.
Claims (9)
Applications Claiming Priority (1)
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