EP4664012A1

EP4664012A1 - Brennkammeranordnung und verfahren zum betreiben einer brennkammeranordnung

Info

Publication number: EP4664012A1
Application number: EP25180465.4A
Authority: EP
Inventors: Sebastian Bellaire; Jan Zanger
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2024-06-12
Filing date: 2025-06-03
Publication date: 2025-12-17
Also published as: DE102024116456A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkammeranordnung (1) insbesondere für eine Gasturbine, insbesondere eine Mikrogasturbine, mit
- einer sich entlang einer Längsachse (L) erstreckenden Brennkammer (2) umfassend eine Brennkammerwandung (10), einen von der Brennkammerwandung (10) umlaufend umgrenzten Brennraum (4), eine eingangsseitige Stirnwand (12) und zumindest eine stromab der Stirnwand (12) in der Brennkammerwandung (10) angeordnete Sekundäröffnung (36) zur Zugabe eines Sekundärstroms an Oxidator aus dem Oxidatorplenum (6) in den Brennraum (2),
- einem stromauf der Brennkammer (2) angeordneten Oxidatorplenum (6),
- zumindest einer an der Stirnwand (12) angeordneten Zufuhrdüse (16) mit einem sich auf einer Düsenachse (M) erstreckenden, von einer Düsenwand (20) umgrenzten Primärkanal (22) mit einer stromabseitigen Oxidator-Austrittsöffnung (24) zur drallfreien Zufuhr eines Primärstroms an Oxidator aus dem Oxidatorplenum (6) über die eingangsseitige Stirnwand (12) in den Brennraum (4),
- zumindest einer, ggf. pro Zufuhrdüse (16) einer, Brennstoffleitung (26) mit einem Brennstoffkanal (28) und einer stromabseitigen, innerhalb des Primärkanals (22) und/oder auf Höhe der Oxidator-Austrittsöffnung (24) angeordneten Brennstoff-Austrittsöffnung (30) zur Zufuhr des Brennstoffes in den Oxidator und/oder in den Brennraum (4), und
- einer Verstelleinrichtung (40), mittels welcher ein Split zwischen dem Primärstrom und dem Sekundärstrom während des Betriebs unter Verstellung eines Strömungsquerschnitts (224) des Primärkanals (22) verstellbar ist.

Über einen weiten Betriebsbereich minimierte Emissionen sind dadurch erhältlich, dass die Verstelleinrichtung (40) einen von der Brennstoffleitung (26) verschiedenen, der zumindest einen Zufuhrdüse (16) zugeordneten Verstellkörper (42) aufweist, welcher in einer ersten Position den Strömungsquerschnitt (224) maximal freigibt, und/oder in einer zweiten Position den Strömungsquerschnitt (224) maximal verschließt

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkammeranordnung für eine Gasturbine, insbesondere eine Mikrogasturbine, mit

einer sich entlang einer Längsachse erstreckenden Brennkammer umfassend eine Brennkammerwandung, einen von der Brennkammerwandung umlaufend umgrenzten Brennraum, eine eingangsseitige Stirnwand und zumindest eine stromab der Stirnwand in der Brennkammerwandung angeordnete Sekundäröffnung zur Zugabe eines Sekundärstroms an Oxidator aus dem Oxidatorplenum in den Brennraum,
einem stromauf der Brennkammer angeordneten Oxidatorplenum,
zumindest einer an der Stirnwand angeordneten Zufuhrdüse mit einem sich auf einer Düsenachse erstreckenden, von einer Düsenwand umgrenzten Primärkanal mit einer stromabseitigen Oxidator-Austrittsöffnung zur drallfreien Zufuhr eines Primärstroms an Oxidator aus dem Oxidatorplenum über die eingangsseitige Stirnwand in den Brennraum,
zumindest einer, ggf. pro Zufuhrdüse einer, Brennstoffleitung mit einem Brennstoffkanal und einer stromabseitigen, innerhalb des Primärkanals und/oder auf Höhe der Oxidator-Austrittsöffnung angeordneten Brennstoff-Austrittsöffnung zur Zufuhr des Brennstoffs in den Oxidator und/oder in den Brennraum, und
einer Verstelleinrichtung, mittels welcher ein Split zwischen dem Primärstrom und dem Sekundärstrom während des Betriebs unter Verstellung eines Strömungsquerschnitts des Primärkanals verstellbar ist.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkammeranordnung.
Insbesondere bei Mikrogasturbinen, mit Leistungen von bis zu 1 Megawatt, wird häufig ein Anteil des von einem Verdichter bereitgestellten Luftstroms nicht der Verbrennung zugeführt, sondern als Sekundärstrom zunächst außerhalb der Brennkammer zwischen einem Druckgehäuse der Gasturbine und der Brennkammerwandung vorbeigeleitet und stromab der Verbrennungszone durch Sekundäröffnungen (Mischluftöffnungen) als Sekundärluft oder Mischluft den Verbrennungsabgasen beigemischt.
Der Split, d. h. das Mengenverhältnis zwischen dem an der Verbrennung teilnehmenden Primärstrom und dem die Mischluft bildenden Sekundärstrom, hängt überwiegend von der Geometrie der Brennkammeranordnung innerhalb des Druckgehäuses der Gasturbine ab. In der Regel ist diese Geometrie über verschiedene Lastpunkte zumindest annähernd konstant, weshalb sich über den gesamten Lastbereich ein annähernd konstanter Split ergibt.
Insbesondere bei Mikrogasturbinen, welche einen variablen Lastbereich abdecken, variieren Luft- und Brennstoffmassenstrom stark mit dem Lastpunkt bzw. der geforderten elektrischen Leistung. Das Verhältnis zwischen Luft- und Brennstoffmassenstrom ist in der Regel über den Lastbereich nicht konstant, sondern wird bei Teillast in Richtung von größerem Luftüberschuss (höherer Luftzahl λ) verschoben. Ein konstanter Split führt somit aufgrund des über den Lastbereich variierenden Verhältnisses zwischen Luft-Gesamtstrom und Brennstoffmassenstrom zu einer Verschiebung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses im Brennraum der Brennkammer, und somit der Luftzahl λ. Dieser Einfluss auf die Luftzahl λ wirkt sich unmittelbar auf die Emissionswerte der Gasturbine aus.
Eine Brennkammeranordnung der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkammeranordnung sind aus der DE 10 2017 120 370 A1 , bekannt. Die bekannte Brennkammeranordnung umfasst einen Brennerkopf zur Zufuhr von Brennstoff und Oxidator zur jetstabilisierten Verbrennung in einen Brennraum, mit einem festgelegten Teil umfassend Zufuhrdüsen und einem beweglichen Teil mit Zweigleitungen und Brennstoffdüsen zur Verstellung eines Anteils von Mischluft und Oxidator (Split). Die Verstellmöglichkeiten sind jedoch begrenzt. Ebenso wird bei axialer Verstellung der Brennstoffdüsen zur Beeinflussung des Splits die Länge der Vormischstrecke zwischen Brennstoff und Oxidator innerhalb der Zufuhrdüsen verändert.
Die DE 10 2020 132 494 A1 zeigt ein Gasturbinenbrennkammersystem, wobei der Split mittels einer Regelvorrichtung beeinflusst wird, welche die Strömungsquerschnitte der Mischluftöffnungen variiert. Zu diesem Zweck ist eine Blende im Bereich der Mischluftöffnungen angeordnet. In diesem Bereich, kurz hinter der Verbrennungszone, herrschen jedoch sehr hohe Temperaturen einhergehend mit hoher möglicher Wärmedehnung vor. Daher zu berücksichtigende hohe Toleranzen können sich negativ auf die Effektivität der Blende und/oder deren Beweglichkeit auswirken.
Die DE 38 19 898 A1 offenbart eine Brennkammer für ein Gasturbinentriebwerk zum Betrieb mit flüssigem Brennstoff, mit einem eintrittsseitigen Strömungsleitgitter und umfangsseitig um einen Verbrennungsraum angeordneten Verbindungsbohrungen zur Zugabe eines Sekundärluftstroms. Das Verhältnis zwischen dem Primär- und dem Sekundärluftstrom ist im Hinblick auf eine minimale Sauerstoffemission einstellbar. Die Steuerung erfolgt mittels verstellbarer Leitschaufeln des Strömungsleitgitters.
In der DE 10 2007 005 256 A1 ist ein Industrierenner als bekannt ausgewiesen, bei dem ein Strömungsquerschnitt einer Zuführung für ein Oxidationsmittel mittels axialer Verschiebung einer Brennerdüse kontinuierlich veränderbar ist. Auf diese Weise kann ein Verhältnis aus Luft und Sauerstoff, als mögliche Oxidationsmittel, eingestellt werden. Die Beeinflussung eines Splits zwischen Primärluft und Mischluft ist nicht angegeben.
Verschiedene Lösungsvorschläge zur Regelung der einem Brenner in einer Brennkammeranordnung zugeführten Luft zeigen die DE 41 20 831 A1 , die DE 43 04 201 A1 , die GB 1257610 A , die EP 2778531 A1 , die FR 2133832 A1 , die GB 2277582 A und die US 3952501 A .
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Brennkammeranordnung der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkammeranordnung bereitzustellen, wobei die Emissionen über einen weiten Betriebsbereich zuverlässig optimiert sind.
Die Aufgabe wird für die Brennkammeranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und für das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 23 gelöst.
Bei der Brennkammeranordnung ist vorgesehen, dass die Verstelleinrichtung einen von der Brennstoffleitung verschiedenen, der zumindest einen Zufuhrdüse zugeordneten Verstellkörper aufweist, welcher in einer ersten Position den Strömungsquerschnitt maximal freigibt, d. h. die Fläche des Strömungsquerschnitts bezüglich der einstellbaren Strömungsquerschnitte innerhalb der Brennkammeranordnung maximal groß ist, und/oder in einer zweiten Position den Strömungsquerschnitt maximal verschließt, d. h. die Fläche des Strömungsquerschnitts bezüglich der einstellbaren Strömungsquerschnitte minimiert ist.
Der Verstellkörper bildet dabei eine Art Blende bezüglich der jeweiligen Zufuhrdüse. Zwischen der ersten Position und der zweiten Position nimmt der Verstellkörper eine Zwischenposition ein. Insbesondere stellt/stellen der Verstellkörper und/oder die Verstelleinrichtung ein zu der Brennstoffleitung (und/oder der die Brennstoffleitung umfassenden Komponente) zusätzliches Bauteil des Brennersystems dar, welches in das Brennkammersystem eingebracht ist. Auf diese Weise kann die Verstelleinrichtung mit dem Verstellkörper auch zur Nachrüstung für bekannte Brennersysteme mit zur Nachrüstung geeigneter oder einfach anpassbarer Brenner-Geometrie verwendet werden, z. B. mittels einer Verstellkomponente.
Der zumindest eine Primärkanal dient zur Zugabe eines Primärstroms an Oxidator, welcher der Verbrennungszone insbesondere als Brennluft zugeführt wird.
Die zumindest eine Sekundäröffnung ist insbesondere in der stromabseitigen Hälfte der Brennkammer angeordnet, zumindest derart weit stromab, dass im Betrieb durch sie hindurchströmender Oxidator, insbesondere Luft, zumindest großteils nicht an der Verbrennung in dem Brennraum teilnimmt. Vorzugsweise sind mehrere Sekundäröffnungen vorhanden, die insbesondere äquidistant zueinander in einer Ringanordnung umlaufend in der Brennkammerwand angeordnet sind.
Mittels der Verstellung des Strömungsquerschnitts, d. h. einer Änderung einer Querschnittsfläche an dem oder innerhalb des Primärkanal/s, wird der Split bei Aufteilung des Gesamt-Oxidatorstroms verändert. Bei Verkleinerung der Fläche des Strömungsquerschnitts wird der Anteil des Primärstroms reduziert und der Anteil des Sekundärstroms erhöht. Auf diese Weise kann der Split vergleichsweise genau über einen großen Lastbereich und/oder in Abhängigkeit (anderer) sich ändernder Randbedingungen z. B. aufgrund von Systemänderungen wie Änderung der Brennstoff-, insbesondere Brenngaszusammensetzung, und/oder Änderung der Brennkammereintrittstemperatur, zugunsten minimaler Emissionen optimiert werden.
Das Vorhandensein des von der Brennstoffleitung separaten Verstellkörpers erlaubt dabei eine optimierte Ausbildung hinsichtlich vorteilhafter Verstellmöglichkeiten und/oder Verstellcharakteristika, bei gleichzeitig günstigen Implementierungsmöglichkeiten, insbesondere in Zusammenwirken mit anderen Komponenten der Brennkammeranordnung als bauliche Einheit. Der Verstellkörper ermöglicht eine große Querschnittsveränderung innerhalb des Primärkanals, einhergehend mit der Beeinflussung des Splits, vorteilhaft ohne die Länge einer Vormischstrecke (dem Abstand zwischen einer Brennstoff-Austrittsöffnung und einer Oxidator-Austrittsöffnung) zu beeinflussen.
Dabei kann die Verstelleinrichtung, insbesondere der Verstellkörper, derart ausgebildet sein, dass in der zweiten Position der Strömungsquerschnitt zur Durchströmung mit Oxidator minimal geöffnet ist. So ist eine Sicherheitsvorkehrung vorgesehen, die sicherstellt, dass auch bei einer Fehlfunktion der Verstelleinrichtung der Primärkanal nie vollständig verschlossen ist und stets ein Mindeststrom an Oxidator in die Verbrennungszone gelangt. Der minimale Strömungsquerschnitt kann z. B. bezüglich eines Auslegungsbetriebspunkts derart dimensioniert sein, dass sich ein minimal gewünschtes Oxidator-Brennstoff-Verhältnis einstellt. Auf diese Weise wird vorteilhaft ein Flammenverlöschen durch eine Fehlfunktion einer Steuerung und/oder Regelung der Verstelleinrichtung verhindert.
Zweckmäßigerweise kann der Verstellkörper axial verschieblich innerhalb der Brennkammeranordnung angeordnet sein, wobei der Verstellkörper in der ersten Position stromauf und außerhalb des Primärkanals angeordnet ist und/oder in der zweiten Position zumindest teilweise innerhalb des Primärkanals angeordnet ist. Die Verschiebung erfolgt vorzugsweise automatisiert z. B. mittels eines extern des Druckgehäuses angeordneten Stellmotors.
Vorzugsweise sind der Verstellkörper und die Brennstoffleitung koaxial bezüglich der Düsenachse (und symmetrisch) zu der zumindest einen Zufuhrdüse angeordnet, wobei insbesondere die Brennstoffleitung zumindest in einem innerhalb der Zufuhrdüse angeordneten Abschnitt zentral auf der Düsenachse verläuft, und/oder ist der Verstellkörper (ringförmig) umlaufend um die Brennstoffleitung angeordnet.
In einer bevorzugten Ausbildungsvariante ist der Verstellkörper derart ausgebildet und angeordnet, dass zumindest in einer zwischen der ersten und der zweiten Position befindlichen Zwischenposition der durch den Primärkanal strömende Oxidator auf zwei Primärströmungspfade aufgeteilt ist, wobei ein erster Primärströmungspfad bezüglich des Verstellkörpers radial innen, zwischen der Brennstoffleitung und dem Verstellkörper, und ein zweiter Primärströmungspfad radial außen um den Verstellkörper, insbesondere zwischen dem Verstellkörper und der Düsenwand, ausgebildet ist. Auf diese Weise kann die Verstellcharakteristik bei Verschiebung des Verstellkörpers optimiert kontinuierlich und/oder stufenweise, z. B. unter Verschließung eines der Strömungspfade in der zweiten Position, ausgelegt werden.
Für eine strömungsgünstige Ausbildung und/oder eine vorteilhafte (kontinuierliche) Verstellbarkeit des Splits kann vorgesehen sein, dass der Verstellkörper einen konusartigen anströmseitigen Abschnitt aufweist, wobei sich die radiale Dicke in axialer Richtung bis hin zu einer radialen Außenseite vergrößert, und/oder einen konusartigen abströmseitigen Abschnitt aufweist, wobei sich die radiale Dicke in axialer Richtung verkleinert. Die Konen sind dabei beispielsweise jeweils an den axialen Enden des Verstellkörpers abgestumpft ausgebildet. "In axialer Richtung" entspricht hier "bzgl. Betrieb in Strömungsrichtung".
In einer bevorzugten Ausbildungsvariante weist der Verstellkörper einen insbesondere umlaufenden Anschlag zum axialen Anschlag an die Zufuhrdüse, insbesondere dem stromaufseitigen Ende der Düsenwand, in der zweiten Position auf, wobei insbesondere der zweite Primärströmungspfad vollständig verschließbar oder verschlossen ist. Dabei tritt der Anschlag vorzugsweise in der zweiten Position der Zufuhrdüse mit deren stromaufseitigem Ende in Kontakt.
Dabei kann zweckmäßig vorgesehen sein, dass der Anschlag mittels der radialen Außenseite gebildet ist, wobei die radiale Außenseite weiter beabstandet von der Düsenachse angeordnet ist als die Düsenwand und axial (stromabseitig) anschließend eine insbesondere rechtwinklige, vorzugsweise umlaufende Aussparung aufweist. Die umlaufende Aussparung bildet den Anschlag in Art einer "Schulter", die vorzugsweise unmittelbar stromabseitig in den abströmseitigen Abschnitt übergeht.
Günstige Verstellmöglichkeiten ergeben sich, wenn vorgesehen ist, dass die Brennstoffleitung außenseitig eine, insbesondere umlaufende, radiale Verdickung aufweist, die sich vorzugsweise axial ab dem oder über den Bereich des stromaufseitigen Endes der Zufuhrdüse an dem in die Zufuhrdüse hineinragenden Abschnitt der Brennstoffleitung erstreckt. In dem axialen Bereich der radialen Verdickung ist die Wandung der Brennstoffleitung beispielsweise bis zu 1,2- bis 4-mal so stark ausgebildet wie die stromauf angeordnete Wandung der Brennstoffleitung. Die radiale Verdickung dient insbesondere zur Verstellung des Strömungsquerschnitts innerhalb des inneren, ersten Primärströmungspfads in Zusammenwirken mit der radialen Innenseite des Verstellkörpers.
Für eine präzise, vorzugsweise graduelle Verstellbarkeit ist bevorzugt vorgesehen, dass die radiale Verdickung ausgehend von ihrem stromaufseitigen Ende sich kontinuierlich radial verdickend, z. B. konusförmig, ausgebildet ist. Auf diese Weise wird zugleich eine strömungsgünstige Führung der durch den ersten Primärströmungspfad geleiteten Oxidatorströmung bewirkt.
In einer zweckmäßigen Ausbildungsvariante weist die Brennstoffleitung stromauf der Zufuhrdüse einen koaxial zu der Zufuhrdüse ausgerichteten Verschiebeabschnitt auf.
Die Länge ist insbesondere derart, dass der Verstellkörper auch in der am weitesten stromauf angeordneten Position (der ersten Position) in den Verschiebeabschnitt hinein verschieblich ist. Insbesondere entspricht der Verschiebeabschnitt zumindest der axialen Länge des Verstellkörpers.
Besonders bevorzugt sind die mehreren Zufuhrdüsen auf einem Düsenring um die Längsachse an der Stirnwand angeordnet, und ist pro Zufuhrdüse ein Verstellkörper vorhanden, wobei die Verstellkörper in einer koaxial (bezüglich der Längsachse) zu dem Düsenring angeordneten Ringanordnung angeordnet sind.
Für eine präzise Führung und stabile Ausbildung der Verstelleinrichtung ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Verstelleinrichtung einen radial äußeren Ring aufweist, der radial außen umlaufend um die Verstellkörper koaxial zu der Ringanordnung angeordnet ist und an dem die Verstellkörper jeweils, z. B. mittels einer äußeren Strebe, befestigt sind. Alternativ oder zusätzlich ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Verstelleinrichtung einen radial inneren Ring aufweist, der radial innerhalb der Ringanordnung koaxial zu dieser angeordnet ist und an dem die Verstellkörper jeweils, z. B. mittels einer inneren Strebe, befestigt sind. Der innere Ring und/oder der äußere Ring ist/sind vorzugsweise zylindrisch ausgebildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausbildungsvariante ist vorgesehen, dass der äußere Ring eine größere axiale Ausdehnung, beispielsweise mehr als die doppelte, vorzugsweise mehr als die vierfache Ausdehnung, aufweist und/oder sich axial weiter stromauf erstreckt als die Verstellkörper. Insbesondere kann dabei der äußere Ring zur mechanischen Stabilisierung und/oder Führung und/oder als Strömungsführungselement dienen.
Eine zweckmäßige Ausbildungsvariante besteht darin, dass sich ausgehend von der dem Brennraum abgewandten Seite der Stirnwand ein (z. B. rohrartiger) Stutzen zentral auf der Längsachse in stromaufseitige Richtung erstreckt, welcher sich vorzugsweise axial weiter stromauf erstreckt als der Verschiebeabschnitt der zumindest einen Brennstoffleitung. Der Stutzen kann insbesondere als Führung- und Stabilisierungselement beispielsweise in Zusammenwirken mit inneren Streben einer anderen Komponente, beispielsweise eine Gasführungskomponente oder eine Verstellkomponente in montiertem Zustand dienen.
Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die zumindest eine Brennstoffleitung, insbesondere stromauf des Verschiebeabschnitts, jeweils mittels einer inneren Strebe an einem radial inneren Ring befestigt sind, welcher axial verschieblich, z. B. im Wesentlichen formschlüssig, umlaufend um den Stutzen angeordnet ist. Dabei sind insbesondere die Durchmesser des inneren Rings und der Außendurchmesser des Stutzens derart aufeinander abgestimmt, dass der innere Ring bei einer Montage und/oder Demontage auf den Stutzen oder von dem Stutzen schiebbar ist.
In einer bevorzugten Ausbildungsvariante ist vorgesehen, dass der zumindest eine Brennstoffkanal von einem ringförmig umlaufenden Ringkanal einer Brennstoffsammelleitung nach radial innen auf die radial-umlaufende Position der zumindest einen Düsenachse verläuft. Dabei ist der Ringkanal radial außen bezüglich der zumindest einen Brennstoffleitung angeordnet.
Für eine vorteilhafte Montage und Demontage ist die Brennkammeranordnung bevorzugt modular mit Komponenten aufgebaut, wobei die Komponenten eine Gasführungskomponente mit dem Oxidatorplenum und vorzugsweise mit dem Ringkanal, eine Verstellkomponente mit der Verstelleinrichtung und eine Brennkammerkomponente mit der Brennkammer und der zumindest einen Zufuhrdüse umfassen, wobei die Komponenten zum Einbau in ein Druckgehäuse der Gasturbine zur Bildung (zusammen mit dem Druckgehäuse) eines Brennkammersystems ausgebildet sind, wobei sie miteinander zusammenwirken und entsprechend aufeinander abgestimmt sind. Die aus den einzelnen Komponenten bestehende Brennkammeranordnung bildet eine Baueinheit der Gasturbine.
Eine vorteilhafte Ausbildungsvariante kann darin bestehen, dass die Gasführungskomponente einen radial außen, vorzugsweise umlaufend, um die zumindest eine Brennstoffleitung angeordneten, äußeren Ring mit einer vorzugsweise ausschließlich axial ausgerichteten, äußeren Ringfläche zur Führung der Verstellkomponente aufweist. Vorzugsweise ist in montiertem Zustand der äußere Ring der Verstelleinrichtung, der an der Verstellkomponente angeordnet ist, an der äußeren Ringfläche geführt, wobei deren Durchmesser entsprechend aufeinander abgestimmt sind.
Vorzugsweise ist die zumindest eine Brennstoffleitung an der Gasführungskomponente befestigt, wobei insbesondere pro Brennstoffleitung eine radial äußere Strebe, zwischen dem äußeren Ring und der Brennstoffleitung, angeordnet ist und wobei vorzugsweise die inneren Streben und der radial innere Ring der Gasführungskomponente zugeordnet sind.
In einer bauraum- und fertigungsoptimierten Ausbildung kann zweckmäßigerweise der äußere Ringkanal radial außen offen, als eine in einer Außenwand der Gasführungskomponente umlaufend eingebrachte Nut, ausgebildet sein, zum Verschluss durch das Druckgehäuse in eingebautem Zustand der Brennkammeranordnung unter Bildung der Brennstoffsammelleitung. In eingebautem Zustand bildet insbesondere eine innere Wandung des Druckgehäuses eine radial äußere Begrenzung der Brennstoffsammelleitung, wobei bevorzugt zwischen der Gasführungskomponente und dem Druckgehäuse entsprechende Dichtungsringe, zur Abdichtung der Brennstoffsammelleitung, vorhanden sind.
Zur Erleichterung der Demontage kann vorgesehen sein, dass an einer das Oxidatorplenum umgrenzenden Innenwand der Gasführungskomponente stromauf der zumindest einen Brennstoffleitung zumindest ein (sich radial nach innen erstreckender) Vorsprung, vorzugsweise stromauf jeder der Brennstoffleitungen ein Vorsprung an der gleichen Position (wie die jeweilige Brennstoffleitung) in Umlaufrichtung, angeordnet ist. Der Vorsprung dient insbesondere in Zusammenwirkung mit einem darauf abgestimmten Montagewerkzeug als Montagehilfe, wobei das Montagewerkzeug über den Vorsprung geschoben, in Umlaufrichtung gedreht und somit an der Gasführungskomponente verhakt werden kann, um die Gasführungskomponente bei der Demontage aus dem Druckgehäuse herauszuziehen. Diese Ausbildung kann auch an einer Brennkammeranordnung und/oder Gasführungskomponente unabhängig von der die Verstelleinrichtung betreffenden Merkmale vorhanden sein.
Die Erfindung betrifft ferner eine Gasführungskomponente in Ausbildung nach einer der in Zusammenhang mit der Brennkammeranordnung beschriebenen Ausbildungsvarianten betreffend die Gasführungskomponente, mit dem Oxidatorplenum und vorzugsweise mit dem Ringkanal, die zur Verwendung in einer Brennkammeranordnung nach einer der vorstehenden Ausbildungsvarianten ausgebildet ist.
Die Erfindung betrifft ferner eine Verstellkomponente in Ausbildung nach einer der in Zusammenhang mit der Brennkammeranordnung beschriebenen Ausbildungsvarianten betreffend die Verstellkomponente, mit einer Verstelleinrichtung, die zur Verwendung in einer Brennkammeranordnung nach einer der vorstehenden Ausbildungsvarianten ausgebildet ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Position der Verstelleinrichtung automatisiert mittels einer Steuereinrichtung in Abhängigkeit zumindest einer Randbedingung verstellt, wobei z. B. eine mittels Kalibrierung ermittelte und in der Steuereinrichtung gespeicherte Verstellcharakteristik einbezogen wird und/oder eine definierte Regelgröße mittels insbesondere der Position der Verstelleinrichtung als Stellgröße eingeregelt wird.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine Brennkammeranordnung mit einem jetstabilisierten Brenner gemäß dem Stand der Technik in schematischer Ansicht,
Fig. 2: ein Diagramm zur Abhängigkeit von Brennkammer-Emissionen von einer Luftzahl,
Fig. 3A, B: einen Teil einer erfindungsgemäßen Brennkammeranordnung mit einer Verstelleinrichtung zur Verstellung des Strömungsquerschnitts eines Primärkanals in einer ersten Position (Fig. 3A) mit einem maximalen Strömungsquerschnitt, und in einer zweiten Position (Fig. 3B), mit einem minimalen Strömungsquerschnitt, in schematischer Ansicht,
Fig. 4A, B: eine Zufuhrdüse mit der Verstelleinrichtung gemäß Fig. 3A, 3B in der ersten Position (Fig. 4A) und in einer Zwischenposition (Fig. 4B) zwischen der ersten Position und der zweiten Position in einem Längsschnitt,
Fig. 5: die erfindungsgemäße Brennkammeranordnung gemäß Fig. 3A, 3B mit einer Gasführungskomponente, einer Verstellkomponente und einem Teil einer Brennkammerkomponente in einem Längsschnitt durch die Zufuhrdüsen,
Fig. 6: die erfindungsgemäße Brennkammeranordnung gemäß Fig. 3A, 3B mit der Gasführungskomponente, der Verstellkomponente und einem Teil einer Brennkammerkomponente in einem Längsschnitt nicht durch die Zufuhrdüsen,
Fig. 7A, B, C: die Verstellkomponente gemäß Fig. 5 in perspektivischer Ansicht, in Vorderansicht und in Schnittansicht entlang einer Schnittlinie A-A,
Fig. 8: die Gasführungskomponente gemäß Fig. 5 in perspektivischer Ansicht von vorne,
Fig. 9: die Gasführungskomponente gemäß Fig. 5 in Ansicht von vorne,
Fig. 10: die Gasführungskomponente gemäß Fig. 5 in perspektivischer Ansicht von hinten,
Fig. 11: die Gasführungskomponente gemäß Fig. 5 in Ansicht von hinten,
Fig. 12A, B: ein Montagewerkzeug zur Demontage der Gasführungskomponente in Vorderansicht (Fig. 12A) und in Seitenansicht (Fig. 12B), und
Fig. 13A, B: das Montagewerkzeug gemäß Fig. 12A, 12B eingesetzt in der Gasführungskomponente gemäß Fig. 5 in zwei unterschiedlichen Einsatz-Positionen in jeweils einer perspektivischen Ansicht von hinten.

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Teils einer Brennkammeranordnung 1 mit einem jetstabilisierten Brenner gemäß dem Stand der Technik, wie er bei Gasturbinen, insbesondere bei Mikrogasturbinen mit Leistungen von 1 MW und darunter, zum Einsatz kommt. Die Brennkammeranordnung 1 umfasst eine sich entlang einer Längsachse L symmetrisch zu dieser erstreckende Brennkammer 2 mit einem von einer insbesondere zylindrischen Brennkammerwandung 10 umgrenzten Brennraum 4. Eintrittsseitig wird der Brennraum 4 von einer hier beispielhaft konisch ausgebildeten Stirnwand 12 begrenzt. Austrittsseitig geht die Brennkammer 2 insbesondere mittels einer vorzugsweise konisch ausgebildeten Einschnürung in einen Abgastrakt über.
In der stromabseitigen Hälfte der Brennkammer 2 sind in der Brennkammerwandung 10 vorzugsweise mehrere Sekundäröffnungen 36 vorhanden, die insbesondere äquidistant zueinander in einer Ringanordnung umlaufend angeordnet sind (in Fig. 1 nicht gezeigt). Die Sekundäröffnungen 36 sind zur Zugabe von Sekundärluft, auch als Mischluft bezeichnet, ausgebildet und derart weit stromab angeordnet, dass im Betrieb durch sie hindurchströmender Oxidator, insbesondere Luft, zumindest großteils nicht an der Verbrennung in dem Brennraum 4 teilnimmt. Die Sekundärluft wird im Betrieb dem aus der Brennkammer 2 austretenden Abgasstrom beigemischt.
An der Stirnwand 12 ist in der radial äußeren Hälfte der Brennkammer 2 beispielhaft eine Zufuhrdüse 16 angebracht, wobei vorzugsweise mehrere Zufuhrdüsen 16 ringförmig umlaufend um die Längsachse L auf einem Düsenring 18 (wie z. B. in Fig. 6 dargestellt) angeordnet sind. Die Zufuhrdüse 16 umfasst einen von einer insbesondere zylindrischen Düsenwand 20 umgrenzten, entlang einer Düsenachse M ausgerichteten Primärkanal 22 mit einer stromabseitigen Oxidator-Austrittsöffnung 24 zur drallfreien, insbesondere ausschließlich axialen Zufuhr von Oxidator aus einem Oxidatorplenum 6 über die eingangsseitige Stirnwand 12 in den Brennraum 4. Das Oxidatorplenum 6 bildet einen Oxidatorzufuhrraum zur Durchströmung mit einem Gesamtstrom an Oxidator.
Der Primärkanal 22 weist vorzugsweise in seinem Verlauf eine Querschnittsverengung auf, wobei vorzugsweise die Düsenwand 20 konisch ausgebildet ist.
Die Zufuhrdüse 16 ist vorliegend beispielhaft derart an der Stirnwand 12 befestigt, dass sie mit einem stromabseitigen Ende umfassend die Oxidator-Austrittsöffnung 24 in den Brennraum 4 hineinragt.
Die Brennkammeranordnung 1 umfasst weiterhin pro Zufuhrdüse 16 eine Brennstoffleitung 26 mit einem Brennstoffkanal 28 und einer stromabseitigen, innerhalb des Primärkanals 22 vorzugsweise an oder stromauf der Querschnittsverengung angeordneten, Brennstoff-Austrittsöffnung 30. In einer anderen Ausbildungsvariante ist auch eine Anordnung der Brennstoff-Austrittsöffnung 30 auf Höhe der Oxidator-Austrittsöffnung 24 möglich (hier nicht gezeigt).
Die Brennstoffleitung 26 verläuft zumindest mit ihrem stromabseitigen, innerhalb der Zufuhrdüse 16 angeordneten Abschnitt insbesondere koaxial zu der Zufuhrdüse 16 auf der Düsenachse M.
Zwischen der Brennkammerwandung 10 und einer die Brennkammerwandung 10 umgrenzenden äußeren Wandung 7, die insbesondere einem Druckgehäuse der Gasturbine zugeordnet ist, ist ein Sekundärkanal 34 gebildet, durch welchen im Betrieb Sekundärluft zu den Sekundäröffnungen 36 strömt.
Stromauf der Zufuhrdüsen 16 weist die Brennkammeranordnung 1 das Oxidatorplenum 6 zur Zufuhr eines Gesamtstroms an Oxidator, welcher insbesondere von einem Verdichter der Gasturbine bereitgestellte Luft aufweist, an die Brennkammer 2 auf.
Die Strömungsführung innerhalb der Brennkammeranordnung 1 im Betrieb ist in Fig. 1 mittels Pfeilen verdeutlicht.
Im Betrieb strömt der Gesamtstrom an Oxidator durch das Oxidatorplenum 6 an die Brennkammer 2 heran. Stromauf der Brennkammer 2 wird der Gesamtstrom mittels der Geometrie der in dem Druckgehäuse eingebauten Brennkammeranordnung 1 und/oder des Druckgehäuses in einen Primärstrom und in einen Sekundärstrom aufgeteilt.
Der Primärstrom tritt durch die Zufuhrdüsen 16 unter Vermischung mit durch die Brennstoffleitungen 26 zugeführtem Brennstoff, insbesondere Brenngas, direkt in den Brennraum 4 ein und nimmt unmittelbar an der Verbrennungsreaktion teil. Dabei wird das Brennstoff-Oxidator-Gemisch als Strahlen mit einem derart hohen axialen Impuls in die Brennkammer 2 eingebracht, dass sich eine großräumige Rezirkulationszone 5 ausbildet. Typische Strömungsgeschwindigkeiten an der Oxidator-Austrittsöffnung 24 betragen dabei zwischen 60 m/s und 200 m/s. Die Rezirkulation bringt das verbrannte, heiße Abgas zurück an die Strahlwurzel nahe der Zufuhrdüsen 16 und vermischt es mit den eintretenden Frischgasen, d. h. Brennstoff und Oxidator. Bei Anordnung der Zufuhrdüsen 16 ringförmig entsteht die Rezirkulationszone 5 in der Regel im Wesentlichen radial innerhalb des Düsenrings 18.
Der Sekundärstrom wird als übriger Oxidatorstrom mittels des Sekundärkanals 34 an einem Großteil der Brennkammer 2 vorbei geleitet, kühlt diese und tritt vorzugsweise zumindest im Wesentlichen stromab der Verbrennungszone über die Sekundäröffnungen 36 in den Brennraum 4 ein.
Der Split, d. h. das Mengenverhältnis zwischen dem Primärstrom und dem Sekundärstrom bei der Aufteilung des Gesamtstroms an Oxidator, hängt überwiegend von der Geometrie der Brennkammeranordnung 1 in dessen in dem Druckgehäuse eingebauten Zustand ab, beispielsweise den Strömungsquerschnitten der Primärkanäle 22 und des Sekundärkanals 34. Bei der in Fig. 1 gezeigten Brennkammeranordnung 1 ist die Geometrie der Brennkammeranordnung 1 über verschiedene Lastpunkte zumindest annähernd konstant, weshalb sich über den gesamten Lastbereich eine annähernd konstante Aufteilung zwischen dem Primärstrom und dem Sekundärstrom ergibt.
Insbesondere bei Mikrogasturbinen, welche einen variablen Lastbereich abdecken, variieren Oxidator- und Brennstoffmassenstrom stark mit dem Lastpunkt bzw. der geforderten elektrischen Leistung. Das Verhältnis zwischen Oxidator- und Brennstoffmassenstrom ist in der Regel über den Lastbereich nicht konstant, sondern wird bei Teillast in Richtung von größerem Luftüberschuss (höherer Luftzahl λ) verschoben. Ein konstanter Split führt somit aufgrund des über den Lastbereich variierenden Verhältnisses zwischen Oxidator-Gesamtstrom und Brennstoffmassenstrom zu einer Verschiebung des Oxidator-Brennstoff-Verhältnisses (Luft-Brennstoff-Verhältnisses) im Brennraum 4 der Brennkammer 2, und somit der Luftzahl λ. Dieser Einfluss auf die Luftzahl λ wirkt sich unmittelbar auf die Emissionswerte der Gasturbine aus.
Fig. 2 zeigt den Zusammenhang in einem Diagramm 80, wobei Emissionen 82 über der Luftzahl 84 aufgetragen sind. Brennkammeranordnungen 1, welche z. B. in ihrem Volllast-Betriebspunkt hinsichtlich Stickoxid(NO_x)-Emissionen 822 optimiert sind (optimale Luftzahl 86), erfahren im Teillastbereich deutlich sauerstoffärmere (magerere) Bedingungen. Infolgedessen steigen Kohlenmonoxid(CO)-Emissionen 824 bei Teillast stark an.
Fig. 3A und Fig. 3B zeigen in einer schematischen Ansicht einen Teil einer erfindungsgemäß ausgebildeten Brennkammeranordnung 1 zur emissionsoptimierten Regelung des Splits über einen großen Lastbereich und/oder in Abhängigkeit anderer variabler Randbedingungen, wie unterschiedliche Brennstoffe und/oder unterschiedliche Brennkammereintrittstemperaturen. Die Brennkammeranordnung 1 weist dabei eine Verstelleinrichtung 40 mit insbesondere pro Zufuhrdüse 16 einem Verstellkörper 42 auf, mittels welcher ein Strömungsquerschnitt 224 des Primärkanals 22 (vgl. Fig. 4A) während des Betriebs der Gasturbine verstellbar ist.
Fig. 3A zeigt die Verstelleinrichtung 40 in einer ersten Position, wobei der Verstellkörper 42 den Strömungsquerschnitt 224 der Zufuhrdüse 16 maximal freigibt, d. h. mit maximaler Fläche des Strömungsquerschnitts 224. In der ersten Position kann der Verstellkörper 42 auch weiter stromauf der Zufuhrdüse 16 angeordnet sein (vgl. Fig. 4A).
Fig. 3B zeigt die Verstelleinrichtung 40 in einer zweiten Position, wobei der Verstellkörper 42 den Strömungsquerschnitt 224 der Zufuhrdüse 16 maximal verschließt, d. h. mit minimaler Fläche des Strömungsquerschnitts 224.
Die Verstellung des Verstellkörpers 42 erfolgt durch axiale Verschiebung des Verstellkörpers 42, der zu diesem Zweck axial verschieblich innerhalb der Brennkammeranordnung 1 angeordnet ist. In der ersten axialen Position ist der Verstellkörper 42 vorzugsweise vollständig außerhalb des Primärkanals 22, stromauf desselben, angeordnet. In der zweiten axialen Position ist der Verstellkörper 42 vorzugsweise teilweise (nicht vollständig) innerhalb des Primärkanals 22 angeordnet. Die Verschiebung kann vorzugsweise mittels eines außerhalb des Druckgehäuses befindlichen (d. h. externen) Stellmotors (hier nicht gezeigt) und entsprechender Kraftübertragungsmittel 55 auf die Verstellkörper 42 (vgl. Fig. 7A) erfolgen.
Der Verstellkörper 42 ist umlaufend um die Brennstoffleitung 26 koaxial (bezüglich der Düsenachse M) zu selbiger angeordnet und zumindest im Wesentlichen (beispielsweise abgesehen von Halteelementen, wie Streben) drehsymmetrisch ausgebildet (vgl. z. B. Fig. 7B). Für eine strömungsgünstige Ausbildung weist der Verstellkörper 42 stromauf (wobei sich "stromauf" und "stromab" im Weiteren auf die Strömungsrichtung bezüglich der Oxidator-Anströmung im Betrieb bezieht) einen konusartigen anströmseitigen Abschnitt 44 auf, innerhalb dessen in axialer Richtung die radiale Dicke des Verstellkörpers 42 bis zu einer radialen Außenseite 48 mit maximaler radialer Ausdehnung hin zunimmt. Stromab der radialen Außenseite 48 weist der Verstellkörper 42 für präzise Verstellmöglichkeiten der Primärströmung einen konusartigen abströmseitigen Abschnitt 46 auf, innerhalb dessen in axialer Richtung die radiale Dicke des Verstellkörpers 42 abnimmt.
Die radiale Außenseite 48 ist insbesondere radial weiter von der Düsenachse M beabstandet als die Düsenwand 20 an dem stromaufseitigen Ende der Zufuhrdüse 16. Stromab anschließend an die radiale Außenseite 48 ist eine rechtwinklige Aussparung 52 angeordnet. Die Aussparung 52 bildet zusammen mit der Dimensionierung der radialen Außenseite 48 einen z. B. umlaufenden axialen Anschlag 50 in Form einer Schulter, welcher in der zweiten Position mit dem stromaufseitigen Ende der Düsenwand 20 in Kontakt tritt und so einen zweiter Primärströmungspfad 222 vollständig verschießt (vgl. Fig. 3B).
Der Verstellkörper 42 ist insbesondere derart ausgebildet und angeordnet, dass zumindest in einer axial zwischen der ersten und der zweiten Position befindlichen Zwischenposition zumindest abschnittsweise zwei Primärströmungspfade entstehen, ein erster Primärströmungspfad 220 und der zweiter Primärströmungspfad 222. Der erste Primärströmungspfad 220 ist bezüglich des Verstellkörpers 42 radial innen, zwischen der Brennstoffleitung 26 und dem Verstellkörper 42 angeordnet. Der zweite Primärströmungspfad 222 ist bezüglich des Verstellkörpers 42 radial außen angeordnet. Bei Positionierung des Verstellkörpers 42 abschnittsweise innerhalb der Zufuhrdüse 16 ist der zweite Primärströmungspfad 222 zwischen dem Verstellkörper 42 und der Düsenwand 20 gebildet.
Die Brennstoffleitung 26 weist an ihrem stromabseitigen Ende radial außenseitig eine insbesondere umlaufende Verdickung 32 auf. Die Verdickung 32 erstreckt sich hier beispielhaft ab der axialen Position des stromaufseitigen Endes der Zufuhrdüse 16 an dem in die Zufuhrdüse 16 hineinragenden Abschnitt der Brennstoffleitung 26. Möglich ist auch eine Ausbildung der radialen Verdickung ab weiter stromauf (vgl. Fig. 4A). Die radiale Verdickung 32 ist an ihrem stromaufseitigen Ende strömungsgünstig und für eine günstige Verstellcharakteristik der Verstelleinrichtung 40 sich kontinuierlich radial verdickend, insbesondere konusförmig, ausgebildet. An ihrem stromabseitigen Ende ist die radiale Verdickung 32 strömungsgünstig sich kontinuierlich radial verdünnend, insbesondere konusförmig, ausgebildet, wobei die Neigung insbesondere steiler ausgebildet ist als an dem stromaufseitigen Ende.
Wie Fig. 3B zeigt, sind die Brennstoffleitung 26 mit der radialen Verdickung 32 und der Verstellkörper 42 derart aufeinander abgestimmt, dass in der zweiten Position, mit minimaler Fläche des Strömungsquerschnitts 224, der innere, erste Primärströmungspfad 220 geöffnet bleibt. Dabei ist die radiale Innenseite des Verstellkörpers 42 radial beabstandet um die radialen Verdickung 32 radial angeordnet. Auf diese Weise kann stets ein minimaler Primärstrom an Oxidator in die Verbrennungszone einströmen. Die minimale Fläche des Strömungsquerschnitts 224 ist unter Berücksichtigung des Betriebsbereiches der Gasturbine vorzugsweise derart dimensioniert, dass sich, z. B. in einem Auslegungsbetriebspunkt, ein minimal gewünschtes Oxidator-Brennstoff-Verhältnis einstellt.
Stromauf der Zufuhrdüse 16 weist die Brennstoffleitung 26 in stromaufseitiger Verlängerung zu dem in die Zufuhrdüse 16 hineinragenden Abschnitt einen koaxial zu der Zufuhrdüse 16 ausgerichteten Verschiebeabschnitt 260 auf. Der Verschiebeabschnitt 260 weist zumindest eine derartige axiale Länge auf, dass der Verstellkörper 42 bis in die erste Position stromauf in den Verschiebeabschnitt 260 hinein verschiebbar ist, d. h. die axiale Länge entspricht vorzugsweise zumindest der axialen Länge des Verstellkörpers 42.
Fig. 4A und Fig. 4B zeigen genauer den Strömungsquerschnitt 224 in der ersten Position (Fig. 4A) und in einer Zwischenposition (Fig. 4B). Für den Split maßgeblich ist jeweils der geringste Strömungsquerschnitt 224 (d. h. die kleinste Querschnittsfläche im axialen Verlauf) in oder an dem Primärkanal 22 innerhalb des Wirkbereichs des Verstellkörpers 42.
In Fig. 4A befindet sich der Verstellkörper 42 auf der ersten Position stromauf der Zufuhrdüse 16 in dem Verschiebeabschnitt 260 stromauf der Zufuhrdüse 16. Der maßgebliche Strömungsquerschnitt 224 ist innerhalb der Zufuhrdüse 16 an der Position der maximalen radialen Verdickung 32 ringförmig um die Brennstoffleitung 26 gebildet.
In Fig. 4B befindet sich der Verstellkörper 42 auf der Zwischenposition, teilweise innerhalb der Zufuhrdüse 16, unter Bildung der beiden Primärströmungspfade 220, 222. Der maßgebliche Strömungsquerschnitt 224 setzt sich zusammen aus den ringförmig umlaufenden Strömungsquerschnitten des inneren, ersten Primärströmungspfades 220 und des äußeren, zweiten Primärströmungspfades 222. Bei der in Fig. 4B gezeigten Zwischenposition befindet sich der Verstellkörper 42 axial nahe der zweiten Position, in welcher der äußere, zweite Primärströmungspfad 222 mittels des Anschlags 50 vollständig verschlossen ist.
Im Betrieb verringert sich bei Verschiebung des Verstellkörpers 42 ausgehend von der ersten Position der Strömungsquerschnitt 224 aufgrund der konusartigen Ausgestaltung des abströmseitigen Abschnitts 46 des Verstellkörpers 42 und/oder der radialen Verdickung 32 graduell, unter Verringerung der Strömungsquerschnitte des ersten Primärströmungspfades 220 und des zweiten Primärströmungspfades 222. Auf diese Weise wird der Split in Richtung Sekundärstrom verschoben. So kann die Menge des Primärstromes an die Brennstoffmenge angepasst werden und eine Auslegungsluftzahl in der Brennkammeranordnung 1 für eine optimierte Verbrennung mit geringen Emissionen über einen deutlich erweiterten Lastbereich erreicht werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Betrieb auch auf veränderte Randbedingungen aufgrund anderer Systemänderungen, z. B. Änderung der Brennstoff-, insbesondere Brenngasmischung, und/oder Änderung der Brennkammereintrittstemperatur, optimiert werden.
Zur Beeinflussung des Splits wird im Betrieb der Verstellkörper 42 z. B. von der in Fig. 4A gezeigten ersten Position axial in die Zufuhrdüse 16 eingeschoben, und auf einer axialen Position mit dem gewünschten Strömungsquerschnitt, z. B. auf einer Zwischenposition oder der zweiten Position, festgelegt. Dabei kann beispielsweise eine Regelung vorgesehen sein, wobei die axiale Position der Verstelleinrichtung 40, insbesondere der Verstellkörper 42, die Stellgröße bildet, die mittels einer Steuereinrichtung auf eine geeignete Regelgröße, beispielsweise auf die Abgasemissionen, eingestellt wird. So kann vorteilhaft eine automatische Einregelung der Blendenposition zur Optimierung der Abgasemissionen erfolgen, wobei vorteilhaft flexibel und automatisiert auf Lastpunktänderungen und/oder auf die anderen Systemänderungen reagiert werden kann.
Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Kalibrierverfahren angewandt werden, wobei in einem Kalibierbetrieb eine optimale Position der Verstelleinrichtung 40 über den gesamten Last- und/oder Arbeitsbereich der Gasturbine im Anlagenbetrieb ermittelt wird. Die ermittelten Werte werden z. B. als mappenbasierte Kalibriercharakteristik in der Steuereinrichtung gespeichert und für eine automatisierte, mittels der Steuereinrichtung und z. B. des externen Stellmotors gesteuerte Nachführung der Position insbesondere abhängig von einem Lastpunkt herangezogen. Alternativ oder zusätzlich können in die Kalibrierung andere mögliche Änderungen von Randbedingungen, z. B. vorstehend erwähnte Systemänderungen, einbezogen werden.
Fig. 5 und Fig. 6 zeigen in jeweils einer Darstellung eines Teils der Brennkammeranordnung 1 im Längsschnitt eine bevorzugte Ausbildung der Brennkammeranordnung 1, wobei die Brennkammeranordnung 1 modular aufgebaut ist. Fig. 5 zeigt die Brennkammeranordnung 1 in einem Längsschnitt durch die Zufuhrdüsen 16 und Fig. 6 in einem Längsschnitt in einer demgegenüber um 30° um die Längsachse L gedrehten Position, wobei die Zufuhrdüsen 16 nicht geschnitten sind.
Als Komponenten umfasst die Brennkammeranordnung 1 eine Gasführungskomponente 70 mit dem Oxidatorplenum 6, eine Verstellkomponente 72 mit der Verstelleinrichtung 40 und eine Brennkammerkomponente 74 mit der Brennkammer 2 und den Zufuhrdüsen 16. Die Komponenten sind zum Einbau in ein Druckgehäuse der Gasturbine zur Bildung eines Brennkammersystems ausgebildet.
Dabei sind die Komponenten für die erfindungsgemäße Brennkammeranordnung 1 ausgebildet und/oder angepasst. Insbesondere weist die Gasführungskomponente 70 neben den verlängerten Brennstoffleitungen 26, umfassend den Verstellabschnitt 260, innere Streben 68 und/oder äußere Streben 66 zur Stabilisierung der Brennstoffleitungen 26 sowie einen äußeren Ring 64 und/oder einen inneren Ring 65 zur Stabilisierung und/oder Lagerung gegenüber den anderen Komponenten auf. Die Brennkammerkomponente 74 weist insbesondere einen sich stromauf erstreckenden Stutzen 62 auf.
Fig. 5 und Fig. 6 zeigen unter Berücksichtigung der Drehsymmetrie bezüglich der Längsachse L die Anordnung der, vorliegend beispielhaft sechs, Zufuhrdüsen 16 auf dem Düsenring 18 an der Stirnwand 12. Entsprechend sind die Verstellkörper 42 in einer Ringanordnung 420 koaxial zu dem Düsenring 18 angeordnet.
Fig. 7A zeigt die Verstellkomponente 72 in perspektivischer Ansicht von vorne, Fig. 7B in Vorderansicht und Fig. 7C in einer Schnittansicht entlang einer in Fig. 7B bezeichneten Schnittlinie A-A. Die Verstellkomponente 72, welche vorliegend die Verstelleinrichtung 40 umfasst, weist zur Stabilisierung und Führung der Verstellkörper 42 einen zylindrischen radial äußeren Ring 54 auf, der radial außen umlaufend um die Verstellkörper 42 koaxial (bezüglich der Längsachse L) zu der Ringanordnung 420 angeordnet ist. An dem äußeren Ring 54 sind die Verstellkörper 42 jeweils mittels einer radial äußeren Strebe 58 befestigt. Vorzugsweise ist an dem äußeren Ring 54 zumindest eines der Kraftübertragungsmittel 55 zur Kopplung mit dem insbesondere externen Stellmotor angeordnet. Die Kraftübertragung greift vorliegend beispielhaft aus radialer Richtung an, kann aber z. B. auch aus axialer Richtung erfolgen (hier nicht gezeigt).
Weiterhin weist die Verstellkomponente 72 einen z. B. zylindrischen radial inneren Ring 56 auf, der radial innerhalb der Ringanordnung 420 koaxial zu dieser angeordnet ist. An dem inneren Ring sind die Verstellkörper 42 jeweils mittels einer radial inneren Strebe 60 befestigt.
Der äußere Ring 54 weist eine größere axiale Ausdehnung als die Verstellkörper 42, vorliegend beispielhaft mehr als die vierfache axiale Ausdehnung der Verstellkörper 42, auf und erstreckt sich axial weiter stromauf als die Verstellkörper 42. Der äußere Ring 54 ist mit seinem Durchmesser vorzugsweise derart auf eine äußeren Ringfläche 640 des äußeren Rings 64 der Gasführungskomponente 70 abgestimmt, dass der äußere Ring 54 der Verstellkomponente 72 axial verschieblich an der äußeren Ringfläche 640 gelagert ist und somit zur Führung der Verstellkomponente mit der Ringfläche 640 zusammenwirkt.
Stromab der Verstellkörper 42 bildet der äußere Ring 54 zur Führung des Oxidators einen Abschnitt der äußeren Wandung 7.
Wie Fig. 5 und Fig. 6 zeigen, erstreckt sich der Stutzen 62 der Brennkammerkomponente 74 von der dem Brennraum 4 abgewandten Seite der Stirnwand 12 zentral entlang der Längsachse L in stromaufseitiger Richtung. Der innere Ring 56 der Verstelleinrichtung 40 ist derart auf den Durchmesser des Stutzens 62 abgestimmt, dass der innere Ring 56 axial verschieblich um den Stutzen 62 angeordnet ist.
Vorzugsweise erstreckt sich der Stutzen 62 axial weiter stromauf als die Verschiebeabschnitte 260 der vorliegend ebenfalls sechs Brennstoffleitungen 26. Die Brennstoffleitungen 26 wiederum sind stromauf der Verschiebeabschnitte 260 jeweils mittels der inneren Streben 68 an dem radial inneren, insbesondere zylindrischen Ring 65 befestigt. Der radial innere Ring 65 ist derart auf den Durchmesser des Stutzens 62 abgestimmt, dass der radial innere Ring 65 bei Montage der Komponenten in das Druckgehäuse auf den Stutzen 62 formschlüssig aufgeschoben werden kann. Auf diese Weise dient der Stutzen 62 zur Stabilisierung der Brennstoffleitungen 26 und/oder zur Positionierung der Gasführungskomponente 70 gegenüber der Brennkammerkomponente 74.
Fig. 8 bis Fig. 11 zeigen die Gasführungskomponente 70 separat in unterschiedlichen Ansichten. Fig. 8 zeigt in einer perspektivischen Ansicht von vorne auf die Brennstoffleitungen 26 die vergleichsweise (zum Stand der Technik) axial lange Ausbildung der Brennstoffleitungen 26 zur Bildung der jeweiligen Verschiebeabschnitte 260.
An einer Außenwand 702 der Gasführungskomponente 70 ist ein ringförmig umlaufender Ringkanal 700 zur Bildung einer Brennstoffsammelleitung im eingebauten Zustand angeordnet. Der Ringkanal 700 ist mittels einer in die Gasführungskomponente 70 umlaufend eingebrachten Nut 701 mit hier beispielhaft halbkreisförmigem Querschnitt gebildet, deren (bzgl. der Längsachse L) radiale Außenseite offen ist. Bei Einbau der Gasführungskomponente 70 in das Druckgehäuse wird die Nut 701 mittels des Druckgehäuses und zwischengeordneter Dichtungsringe zu der Brennstoffsammelleitung verschlossen (hier nicht gezeigt).
Die Brennstoffkanäle 28 verlaufen ausgehend von dem Ringkanal 700 axial-radial nach innen auf die radial-umlaufende Position der Düsenachsen M. Die Brennstoffkanäle 28 verlaufen ab einer Innenwand 704 innerhalb der Brennstoffleitungen 26. Die Brennstoffleitungen 26 sind mittels der vorzugsweise jeweils zwischen der Innenwand 704 und der jeweiligen Brennstoffleitung 26 verlaufenden äußeren Streben 66 stabilisiert. Die äußere Strebe 66 ist z. B. zumindest teilweise stromauf der inneren Strebe 68 angeordnet, strömungstechnisch günstig insbesondere im Bereich der Krümmung der Brennstoffleitung 26 im Übergang auf deren koaxialen Verlauf zu der Düsenachse M.
Wie Fig. 9 in einer Draufsicht auf die Gasführungskomponente 70 von vorne und Fig. 11 in einer Draufsicht auf die Gasführungskomponente 70 von hinten erkennen lassen, sind die Streben 66, 68 beispielhaft strömungsgünstig möglichst dünnwandig ausgebildet, wobei z. B. die Dicke maximal einer minimal für die mechanische Stabilität benötigten Wandungsstärke entspricht.
Fig. 10 zeigt die Gasführungskomponente 70 in einer perspektivischen Ansicht von hinten. Wie Fig. 10 und Fig. 11 zeigen, sind an der das Oxidatorplenum 6 umgrenzenden Innenwand 704 stromauf der Brennstoffleitungen 26 vorzugsweise mehrere Vorsprünge 706 angeordnet. Strömungsgünstig sind die Vorsprünge 706 z. B. jeweils stromauf der Brennstoffleitungen 26, auf der gleichen Position in Umlaufrichtung angeordnet. Zudem sind die Vorsprünge 706 keilförmig in Strömungsrichtung sich radial verdickend ausgebildet. Die Vorsprünge 706 bilden vorteilhaft eine Montagehilfe insbesondere zur Demontage der Gasführungskomponente 70 aus dem Druckgehäuse. Dabei kann ein speziell auf die Gasführungskomponente 70 abgestimmtes Montagewerkzeug 76 (vgl. Fig. 12A, 12B) mit den Vorsprüngen 706 verhakt und das Gasführungskomponente 70 vergleichsweise einfach aus dem Druckgehäuse entnommen werden. Dies ist insbesondere in Zusammenhang mit dem Ringkanal 700 zur Bildung der Brennstoffsammelleitung im eingebauten Zustand vorteilhaft, da bei Demontage eine vergleichsweise hohe Anpresskraft aufgrund von radial wirkenden Dichtungen zur Abdichtung der Brennstoffsammelleitung zu überwinden ist.
Fig. 12A zeigt das Montagewerkzeug 76 in Vorderansicht und Fig. 12B in Seitenansicht, Fig. 13A und Fig. 13B in zwei unterschiedlichen Positionen in Zusammenwirken mit der Gasführungskomponente 70. Das Montagewerkzeug 76 weist eine Platte 760 hier in Form einer kreisrunden Scheibe auf, deren Form und Größe im Wesentlichen der Querschnittsfläche des Oxidatorplenums 6 unmittelbar hinter den Vorsprüngen 706 entspricht. Dabei ist die Platte 760 derart kleiner ausgebildet, dass das Montagewerkzeug 76 hinter den Vorsprüngen 706 in Umlaufrichtung beweglich positionierbar ist und eingesetzt in radialer Richtung mit den Vorsprüngen 706 überlappt. An der radialen Außenseite der Platte 760 ist pro Vorsprung 706 jeweils eine Aussparung 762 an umlaufender Position und Größe angepasst an den jeweiligen Vorsprung 706 in der Platte 760 angeordnet. Zur effektiven Kraftübertragung ist ein Stangenelement 764 als Griff vorzugsweise zentral an der Platte 760 befestigt.
Fig. 13A zeigt das Montagewerkzeug 76 in einer ersten Einsetzposition in der Gasführungskomponente 70, wobei die Aussparungen 762 umlaufend auf Position der Vorsprünge 706 angeordnet sind und die Platte 760 mit den Aussparungen 762 über die Vorsprünge 706 auf die axiale Position zur Demontage in die Gasführungskomponente 70 eingeschoben ist.
Fig. 13B zeigt das Montagewerkzeug 76 in einer zweiten Einsetzposition in der Gasführungskomponente 70, wobei das Montagewerkzeug 76 in Umlaufrichtung derart gedreht ist, dass die Aussparungen 762 in Umlaufrichtung zu den Vorsprüngen 706 versetzt sind. Auf diese Weise ist das Montagewerkzeug 76 mittels der Platte 760 mit den Vorsprüngen 706 verhakt. In dieser Position kann eine axiale Kraft mittels des Montagewerkzeugs 76 auf die Gasführungskomponente 70 aufgebracht werden, um die Gasführungskomponente 70 aus dem Druckgehäuse zu demontieren.
Die Gasführungskomponente 70 mit den Vorsprüngen 706 kann auch unabhängig von der die Verstelleinrichtung 40 betreffenden Ausbildung der Gasführungskomponente 70, an einer anderen Gasführungskomponente einer Gasturbinenanordnung, vorgesehen sein.
Die erfindungsgemäße Brennkammeranordnung 1 kann insbesondere vorteilhaft bei Gasturbinenanlagen eingesetzt werden, welche nicht zur Bedienung eines konstanten Lastlastprofils, sondern beispielsweise von Leistungsspitzen eingerichtet sind und betrieben werden. Auch bei hybriden Systemen, beispielsweise mit einer Kopplung aus einer Gasturbine und einer anderen Energiewandel- und/oder Speicheranordnung, wobei sich die Eingangs-Randbedingungen (beispielsweise die Oxidator-Eintrittstemperatur) der Gasturbine über den Betriebsbereich verändern können, bietet die Brennkammeranordnung 1 Vorteile aufgrund der optimierten Anpassbarkeit, wobei auch bei sich ändernden Last- und/oder Randbedingungen optimierte Emissionswerte der Gasturbine über einen weiten Betriebsbereich sichergestellt werden können.

Claims

Brennkammeranordnung (1) insbesondere für eine Gasturbine, insbesondere eine Mikrogasturbine, mit
- einer sich entlang einer Längsachse (L) erstreckenden Brennkammer (2) umfassend eine Brennkammerwandung (10), einen von der Brennkammerwandung (10) umlaufend umgrenzten Brennraum (4), eine eingangsseitige Stirnwand (12) und zumindest eine stromab der Stirnwand (12) in der Brennkammerwandung (10) angeordnete Sekundäröffnung (36) zur Zugabe eines Sekundärstroms an Oxidator aus dem Oxidatorplenum (6) in den Brennraum (2),

- einem stromauf der Brennkammer (2) angeordneten Oxidatorplenum (6),

- zumindest einer an der Stirnwand (12) angeordneten Zufuhrdüse (16) mit einem sich auf einer Düsenachse (M) erstreckenden, von einer Düsenwand (20) umgrenzten Primärkanal (22) mit einer stromabseitigen Oxidator-Austrittsöffnung (24) zur drallfreien Zufuhr eines Primärstroms an Oxidator aus dem Oxidatorplenum (6) über die eingangsseitige Stirnwand (12) in den Brennraum (4),

- zumindest einer, ggf. pro Zufuhrdüse (16) einer, Brennstoffleitung (26) mit einem Brennstoffkanal (28) und einer stromabseitigen, innerhalb des Primärkanals (22) und/oder auf Höhe der Oxidator-Austrittsöffnung (24) angeordneten Brennstoff-Austrittsöffnung (30) zur Zufuhr des Brennstoffes in den Oxidator und/oder in den Brennraum (4), und

- einer Verstelleinrichtung (40), mittels welcher ein Split zwischen dem Primärstrom und dem Sekundärstrom während des Betriebs unter Verstellung eines Strömungsquerschnitts (224) des Primärkanals (22) verstellbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verstelleinrichtung (40) einen von der Brennstoffleitung (26) verschiedenen, der zumindest einen Zufuhrdüse (16) zugeordneten Verstellkörper (42) aufweist, welcher in einer ersten Position den Strömungsquerschnitt (224) maximal freigibt, und/oder in einer zweiten Position den Strömungsquerschnitt (224) maximal verschließt, wobei insbesondere in der zweiten Position der Strömungsquerschnitt (224) zur Durchströmung mit Oxidator minimal geöffnet ist.
Brennkammeranordnung (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Verstellkörper (42) axial verschieblich innerhalb der Brennkammeranordnung (1) angeordnet ist, wobei der Verstellkörper (42) in der ersten Position stromauf und außerhalb des Primärkanals (22) angeordnet ist und/oder in der zweiten Position zumindest teilweise innerhalb des Primärkanals (22) angeordnet ist.
Brennkammeranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Verstellkörper (42) und die Brennstoffleitung (26) koaxial bezüglich der Düsenachse (M) zu der zumindest einen Zufuhrdüse (16) angeordnet sind, wobei insbesondere die Brennstoffleitung (26) zumindest in einem innerhalb der Zufuhrdüse (16) angeordneten Abschnitt zentral auf der Düsenachse (M) verläuft, und/oder

dass der Verstellkörper (42) umlaufend um die Brennstoffleitung (26) angeordnet ist.
Brennkammeranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Verstellkörper (42) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass zumindest in einer zwischen der ersten und der zweiten Position befindlichen Zwischenposition der durch den Primärkanal (22) strömende Oxidator auf zwei Primärströmungspfade aufgeteilt ist, wobei ein erster Primärströmungspfad (220) bezüglich des Verstellkörpers (42) radial innen, zwischen der Brennstoffleitung (26) und dem Verstellkörper (42), und ein zweiter Primärströmungspfad (222) radial außen um den Verstellkörper (42), insbesondere zwischen dem Verstellkörper (42) und der Düsenwand (20), ausgebildet ist.
Brennkammeranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Verstellkörper (42) einen konusartigen anströmseitigen Abschnitt (44) aufweist, wobei sich die radiale Dicke in axialer Richtung bis hin zu einer radialen Außenseite (48) vergrößert, und/oder einen konusartigen abströmseitigen Abschnitt (46) aufweist, wobei sich die radiale Dicke in axialer Richtung verkleinert.
Brennkammeranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Verstellkörper (42) einen insbesondere umlaufenden Anschlag (50) zum axialen Anschlag an die Zufuhrdüse (16), insbesondere dem stromaufseitigen Ende der Düsenwand (20), in der zweiten Position aufweist, wobei insbesondere der zweite Primärströmungspfad (222) vollständig verschließbar oder verschlossen ist.
Brennkammeranordnung (1) nach Anspruch 5 und 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Anschlag (50) mittels der radialen Außenseite (48) gebildet ist, wobei die radiale Außenseite (48) weiter beabstandet von der Düsenachse (L) angeordnet ist als die Düsenwand (20) und axial anschließend eine insbesondere rechtwinklige, vorzugsweise umlaufende Aussparung (52) aufweist.
Brennkammeranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Brennstoffleitung (26) außenseitig eine, insbesondere umlaufende, radiale Verdickung (32) aufweist, die sich vorzugsweise axial ab dem oder über den Bereich des stromaufseitigen Endes der Zufuhrdüse (16) an dem in die Zufuhrdüse (16) hineinragenden Abschnitt der Brennstoffleitung (26) erstreckt, wobei die Verdickung vorzugsweise ausgehend von ihrem stromaufseitigen Ende sich kontinuierlich radial verdickend, z. B. konusförmig, ausgebildet ist.
Brennkammeranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Brennstoffleitung (26) stromauf der Zufuhrdüse (16) einen koaxial zu der Zufuhrdüse (16) ausgerichteten Verschiebeabschnitt (260) aufweist.
Brennkammeranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mehreren Zufuhrdüsen (16) auf einem Düsenring (18) um die Längsachse (L) an der Stirnwand (12) angeordnet sind, und

dass pro Zufuhrdüse (16) ein Verstellkörper (42) vorhanden ist, wobei die Verstellkörper (42) in einer koaxial zu dem Düsenring (18) angeordneten Ringanordnung (420) angeordnet sind.
Brennkammeranordnung (1) nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verstelleinrichtung (40)

einen radial äußeren Ring (54) aufweist, der radial außen umlaufend um die Verstellkörper (42) koaxial zu der Ringanordnung (420) angeordnet ist und an dem die Verstellkörper (42) jeweils, z. B. mittels einer äußeren Strebe (58), befestigt sind, und/oder

einen radial inneren Ring (56) aufweist, der radial innerhalb der Ringanordnung (420) koaxial zu dieser angeordnet ist und an dem die Verstellkörper (42) jeweils, z. B. mittels einer inneren Strebe (60), befestigt sind.
Brennkammeranordnung (1) nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass der äußere Ring (54) eine größere axiale Ausdehnung, beispielsweise mehr als die doppelte, vorzugsweise mehr als die vierfache Ausdehnung, aufweist und/oder sich axial weiter stromauf erstreckt als die Verstellkörper (42).
Brennkammeranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich ausgehend von der dem Brennraum (4) abgewandten Seite der Stirnwand (12) ein Stutzen (62) auf der Längsachse (L) in stromaufseitige Richtung erstreckt, welcher sich vorzugsweise axial weiter stromauf erstreckt als der Verschiebeabschnitt (260) der zumindest einen Brennstoffleitung (26), und dass die zumindest eine Brennstoffleitung (26), insbesondere stromauf des Verschiebeabschnitts (260), jeweils mittels einer inneren Strebe (68) an einem radial inneren Ring (65) befestigt sind, welcher axial verschieblich, z. B. im Wesentlichen formschlüssig, umlaufend um den Stutzen (62) angeordnet ist.
Brennkammeranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der zumindest eine Brennstoffkanal (28) von einem ringförmig umlaufenden Ringkanal (700) einer Brennstoffsammelleitung nach radial innen auf die radial-umlaufende Position der zumindest einen Düsenachse (M) verläuft.
Brennkammeranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Brennkammeranordnung (1) modular mit Komponenten aufgebaut ist, wobei die Komponenten umfassen
- eine Gasführungskomponente (70) mit dem Oxidatorplenum (6) und vorzugsweise mit dem Ringkanal (700),

- eine Verstellkomponente (72) mit der Verstelleinrichtung (40) und

- eine Brennkammerkomponente (74) mit der Brennkammer (2) und der zumindest einen Zufuhrdüse (16),

wobei die Komponenten zum Einbau in ein Druckgehäuse der Gasturbine zur Bildung eines Brennkammersystems ausgebildet sind.
Brennkammeranordnung (1) nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gasführungskomponente (70) einen radial außen, vorzugsweise umlaufend, um die zumindest eine Brennstoffleitung (26) angeordneten, äußeren Ring (64) mit einer vorzugsweise ausschließlich axial ausgerichteten, äußeren Ringfläche (640) zur Führung der Verstellkomponente (72) aufweist.
Brennkammeranordnung (1) nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zumindest eine Brennstoffleitung (26) an der Gasführungskomponente (70) befestigt ist, wobei insbesondere pro Brennstoffleitung (26) eine radial äußere Strebe (66), zwischen dem äußeren Ring (64) und der Brennstoffleitung (26), angeordnet ist und wobei vorzugsweise die inneren Streben (68) und der radial innere Ring (65) der Gasführungskomponente (70) zugeordnet sind.
Brennkammeranordnung (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass der äußere Ringkanal (700) radial außen offen, als eine in einer Außenwand (702) der Gasführungskomponente (70) umlaufend eingebrachte Nut (701) ausgebildet ist, zum Verschluss durch das Druckgehäuse in eingebautem Zustand der Brennkammeranordnung (1) unter Bildung der Brennstoffsammelleitung.
Brennkammeranordnung (1) nach einem der Ansprüche 19 bis 22,
dadurch gekennzeichnet,
dass an einer das Oxidatorplenum (6) umgrenzenden Innenwand (704) der Gasführungskomponente (70) stromauf der zumindest einen Brennstoffleitung (26) zumindest ein Vorsprung (706), vorzugsweise stromauf jeder der Brennstoffleitungen (26) ein Vorsprung (706) an der gleichen Position in Umlaufrichtung, angeordnet ist.
Gasführungskomponente (70), die entsprechend einer Gasführungskomponente (70) nach einem der Ansprüche 15 bis 19 ausgebildet und ferner dazu ausgebildet ist, bei einer Brennkammeranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche verwendet zu werden.
Gasführungskomponente (70), die insbesondere entsprechend einer Gasführungskomponente (70) nach einem der Ansprüche 15 bis 19 ausgebildet ist, mit einer Innenwand (704) zur Umgrenzung eines Oxidatorplenums (6) und vorzugsweise mit einem Ringkanal (700),
dadurch gekennzeichnet,
dass an der Innenwand (704) der Gasführungskomponente (70) zumindest ein Vorsprung (706) zum Zusammenwirken mit einem Montagewerkzeug (76) als Montagehilfe bei einer Demontage der Gasführungskomponente (70) aus einem Druckgehäuse einer Gasturbine angeordnet ist.
Verstellkomponente (72), die entsprechend einer Verstellkomponente (72) nach Anspruch 16 ausgebildet und ferner dazu ausgebildet ist, bei einer Brennkammeranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 19 verwendet zu werden.
Verfahren zum Betreiben einer Brennkammeranordnung (1), insbesondere bei einer Mikrogasturbinenanordnung, die nach einem der Ansprüche 1 bis 19 ausgebildet ist, bei dem eine Position der Verstelleinrichtung (40) automatisiert mittels einer Steuereinrichtung in Abhängigkeit zumindest einer Randbedingung verstellt wird, wobei z. B. eine mittels Kalibrierung ermittelte und in der Steuereinrichtung gespeicherte Verstellcharakteristik einbezogen wird und/oder eine definierte Regelgröße, z. B. zumindest ein Emissionswert, mittels insbesondere der Position der Verstelleinrichtung (40) als Stellgröße eingeregelt wird.