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WO2015043749A1 - Burner head of a burner and gas turbine having a burner of said type - Google Patents

Burner head of a burner and gas turbine having a burner of said type Download PDF

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WO2015043749A1
WO2015043749A1 PCT/EP2014/002604 EP2014002604W WO2015043749A1 WO 2015043749 A1 WO2015043749 A1 WO 2015043749A1 EP 2014002604 W EP2014002604 W EP 2014002604W WO 2015043749 A1 WO2015043749 A1 WO 2015043749A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
burner
fuel
channel
longitudinal axis
nozzle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2014/002604
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Axel Widenhorn
Thilo KISSEL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Duerr Systems AG
Original Assignee
Duerr Systems AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Duerr Systems AG filed Critical Duerr Systems AG
Priority to CN201490000443.4U priority Critical patent/CN205156035U/en
Priority to DE102015003920.2A priority patent/DE102015003920A1/en
Publication of WO2015043749A1 publication Critical patent/WO2015043749A1/en
Priority to PCT/EP2015/001864 priority patent/WO2016045779A1/en
Priority to EP15766402.0A priority patent/EP3198199A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Priority to US15/470,725 priority patent/US10712009B2/en
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/286Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/34Feeding into different combustion zones
    • F23R3/343Pilot flames, i.e. fuel nozzles or injectors using only a very small proportion of the total fuel to insure continuous combustion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D2900/00Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/00008Burner assemblies with diffusion and premix modes, i.e. dual mode burners

Definitions

  • the invention relates to a burner head of a burner of the type specified in the preamble of claim 1 and a gas turbine with a burner having such a burner head.
  • Combined heat and power systems of this type include in a known design in addition to the internal combustion engine itself nor a drivable by the internal combustion engine power converter, in particular in the form of an electric generator and a waste heat for the use of waste heat contained in the exhaust gas of the internal combustion engine.
  • the gas turbines mentioned have a burner between the compressor and the turbine, in which fuel is oxidized or burned with an oxidizing agent, as a rule with air.
  • the required mixing of fuel and oxidant takes place in a burner head, which is typically designed as a burner flange, and a combustion chamber is connected downstream.
  • the burner head extends along a burner longitudinal axis and usually comprises a plurality of arranged at a radial distance from the burner longitudinal axis in a body oxidant channels.
  • Oxidant channels each open a fuel nozzle, which is formed according to the prior art as a nozzle lance.
  • a nozzle lance is preferably coaxial in each case an oxidant channel.
  • the nozzle lances are usually kept at Burner flange, where they are aligned and stored by a constructive paragraph in the axial direction.
  • the fixation of the burner nozzles is usually done by means of plates, which are bolted to the burner flange.
  • the nozzle lances are placed on the individual located in the burner flange, designed as through holes oxidant channels in the combustion chamber.
  • the fuel is supplied via individual hoses, which are fed via an upstream external distributor ring. In the systems realized so far, the fuel nozzles are made of solid material.
  • the invention has the object of developing a generic burner head such that with a simplified structure increased reliability is achieved.
  • the invention is further based on the object of specifying a turbine, in particular a gas turbine or a micro gas turbine with an improved burner.
  • At least one supply channel for fuel supply of the at least one fuel nozzle is formed in the main body of the burner head.
  • a plurality of arranged around the burner longitudinal axis in the main body oxidant channels is provided with at least one each opening into an oxidant fuel nozzle, the fuel nozzles are at least partially and in particular all connected to the at least one supply channel for supplying fuel.
  • the at least one fuel nozzle is at least partially formed by a fuel channel opening into the associated oxidant channel in the base body, wherein a nozzle axis of the fuel channel has a radial direction component relative to the channel longitudinal axis of the oxidant channel and / or to the burner longitudinal axis of the burner head.
  • a fuel channel can be formed easily and with little effort, for example, through a hole, a groove or any other recess in the main body of the burner head.
  • nozzle lances can be completely dispensed with, so that also eliminates the associated high assembly, sealing and manufacturing costs.
  • the aligned with radial direction component fuel channels lead the fuel with just this radial direction component in the oxidant or combustion air stream, resulting in a good mixing and thus a stable oxidation or combustion takes place.
  • the aforementioned good mixing can be further improved by different spatial angles of the nozzle axes, for example in the form of a helix angle.
  • a fuel channel body is guided into the oxidant channel, wherein the at least one fuel nozzle is formed on the fuel channel body and in particular is arranged at least approximately on the channel longitudinal axis.
  • a simple design waiving the usual prior art nozzle lances given. The named design leads to a positioning of the fuel nozzle on the channel longitudinal axis or at least sufficiently close thereto. In any case, an at least substantially central fuel injection can be achieved, which can promote a clean mixture formation.
  • the oxidant channels and the associated fuel nozzles, in particular fuel channels are divided at least into a first burner stage and into a second burner stage, wherein separate and independent fuel supplies, in particular fuel supply channels, are provided for the various burner stages.
  • the burner head in this case has a central pilot stage and a, preferably concentrically arranged around the pilot stage main stage, wherein the main stage by the at least two different fuel supplies, in particular fuel supply channels, are provided for the various burner stages.
  • the burner head in this case has a central pilot stage and a, preferably concentrically arranged around the pilot stage main stage, wherein the main stage by the at least two different
  • Burner stages is formed. As a result, an optimal adaptation to different load conditions can be achieved.
  • the central pilot stage stabilizes combustion and ensures safe operation in transient control processes. In the pilot stage but only a small part of the total fuel flow is implemented. By far the largest share of fuel and power is provided by the two-stage main stage.
  • the two-stage or multi-stage design allows for adaptation to changes in power requirements such that one or more stages of the main stage are shut down while one or more remaining stages of the main stage are operating at their optimum operating point.
  • the invention described above in more detail and in more detail below finds its preferred use in a gas turbine, which in turn is preferably part of a combined heat and power system.
  • the burner head according to the invention can also be used equally advantageously in other burners, for example for heating systems, boilers, exhaust air purification systems, furnaces or the like.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a gas turbine with a burner according to the invention
  • FIG. 2 shows a longitudinal section of the burner according to the invention according to FIG. 1 with a burner head and a downstream combustion chamber for illustrating the gas flow
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a burner head in the form of a burner flange according to the prior art for a burner according to FIG. 2 with fuel nozzles designed as nozzle lances, FIG.
  • Fig. 4 is a longitudinal sectional view of a first embodiment of a
  • burner head with a formed in the body, annular supply channel for fuel in the form of a sealed, formed in the peripheral surface annular groove, and channels leading from the supply channel to the respective oxidant channel, the fuel nozzles forming fuel,
  • Fig. 5 shows a variant of the arrangement according to Fig. 4, in which the annular
  • Supply channel is formed in an end face of the burner head
  • Fig. 6 shows a further variant of the burner head according to Fig. 4 or 5 with two
  • Fig. 7 shows a modification of the burner head of Fig. 6, in which the two separate
  • Supply channels are formed in the end face of the burner head,
  • FIGS. 4 to 7 are schematic detail of a single oxidant channel according to FIGS. 4 to 7 with an optional annular channel running around the oxidant channel,
  • FIG. 9 shows in a perspective longitudinal sectional view of the burner head according to FIG. 4 for illustrating different angles of the nozzle axes to the burner longitudinal axis or to the respective channel longitudinal axis and the consequent flow pattern
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the burner head of Figure 4 illustrating an optional spin angle of the respective nozzle axes.
  • Fig. 11 shows a variant of the arrangement of FIG. 4 with two differently executed
  • Fuel channel bodies which in the respective oxidant channel into it wherein the respective fuel nozzle is formed on the fuel channel body and at least approximately disposed on the channel longitudinal axis, wherein in one embodiment, the fuel nozzle is connected to a transversely extending to the channel longitudinal axis, continuous fuel channel portion, and wherein in the other embodiment, the fuel nozzle from an angled fuel channel section is fed
  • FIG. 12 shows the arrangement according to FIG. 11 with alternatively configured fuel channel bodies, wherein in one embodiment the fuel nozzle is fed by an inclined fuel channel section, and in the other embodiment two near-axis fuel nozzles are connected to a fuel channel section extending transversely to the channel longitudinal axis.
  • the gas turbine 30 includes a compressor 32, a turbine 33 and a burner 35, the compressor 32 being driven by the turbine 33 by means of a shaft 34.
  • the shaft 34 also drives a schematically indicated generator 31 or other engine.
  • the compressor 32 air or another oxidizing agent is sucked in, compressed, and supplied to the burner 35, which is also indicated only schematically, as the oxidant stream or combustion air stream 37.
  • the burner 35 is also supplied fuel, which is oxidized or burned in the burner 35 together with the oxidant stream 37. This results in a high-energy exhaust stream 38, which is derived by the turbine 33 and thereby relaxed, as a result, the turbine 33 and from this, the compressor 32 and the generator 31 is driven.
  • Fig. 1 power-heat coupling system but also additional or alternative forms of Use of useful energy will be used.
  • the waste heat of the exhaust stream 38 can be used directly for heating purposes.
  • Fig. 2 shows in a longitudinal sectional view of an embodiment of the invention burner 35 of the gas turbine 30 of FIG. 1.
  • the burner 35 and its burner head 36 can also be used for other purposes, for example in heating systems, boilers, kilns, in an exhaust air purification or the like come.
  • the burner 35 comprises at least one combustion chamber 39, at the one end of which a burner head 36 is arranged.
  • the burner head 36 extends along a burner longitudinal axis 1 or concentrically around it, with the burner longitudinal axis extending through the combustion chamber 39 or concentrically therethrough.
  • combustion chambers 39 may also be advantageous.
  • the burner head 36 comprises a basic body 2 which is preferably designed in one piece and in which at least one oxidant channel 3 arranged at a radial distance from the burner longitudinal axis 1 is formed.
  • a plurality of concentrically arranged around the burner longitudinal axis 1 in the base body 2 oxidant channels is provided.
  • the oxidizing agent channels 3 of the preferred example of FIG. 4 are in uniform
  • the oxidant channels 3 have a uniform radial distance to the burner longitudinal axis 1. Furthermore, the oxidant channels 3 in the example according to FIG. 4 have a uniform, circular cross-sectional contour with almost identical channel diameters, as best seen in FIG. 10. However, it may also be advantageous if neighboring ones
  • Oxidizing agent channels 3 varying angular distances on the circumferential line around the burner longitudinal axis 1 and / or varying radial distances from the burner longitudinal axis 1 and / or divergent channel cross-sections, in particular cross-sectional contours and / or diameter.
  • a preferred embodiment may also include two, three or more groups of oxidant channels 3 include, which differ in groups in terms of their angular distance and / or their radial distance and / or their channel cross-section.
  • the base body 2 according to FIG. 4 still bears centrally on the longitudinal axis of the burner 1 a pilot fuel nozzle 19 whose function will be described in more detail below.
  • the combustion chamber 39 or its outer wall is enclosed by a jacket 40, whereby an annular space is formed.
  • the oxidant stream or the combustion air stream 37 is introduced and guided to the opposite side of the burner head 36.
  • an oxidizing agent or combustion air plenum 23 which surrounds the burner longitudinal axis 1 is formed, in which the oxidizing agent collects, deflected in accordance with an arrow 41 and fed into the at least one or into the plurality of oxidant channels 3 on the side opposite the combustion chamber 39 becomes.
  • a flow restrictor element 24 for the oxidant stream 37 which is only schematically indicated, not shown in detail, can be optionally arranged, with which the flow rate of the oxidizer can be adjusted, controlled or regulated if required.
  • the illustrated construction of the burner 35 is only a preferred embodiment.
  • the burner head 36 according to the invention, which is described in more detail below, can also be advantageously used in other types of burners 35.
  • 3 shows a longitudinal section of a burner head 36 'in the form of a burner flange according to the prior art.
  • the main body 2 ' also carries in the center a pilot fuel nozzle 19' for forming a pilot stage 11 '.
  • oxidation channels 3 ' By means of the fuel nozzles 4 'designed as nozzle lances, fuel is introduced into the oxidant flow through the oxidant channels 3' in the same direction and coaxially, thereby producing an oxidation or combustible mixture.
  • FIG. 4 shows a longitudinal section of a first exemplary embodiment of a burner head 36 according to the invention, which in its configuration resembles the burner head 36 according to FIG.
  • Identical features are provided here with the same reference numerals, wherein individual features have already been described above in connection with FIG.
  • the supply channel 13 is supplied with fuel in particular by a single fuel supply 9, wherein the fuel supply 9 may have a flow-limiting element 22, not shown here but shown in FIGS. 1 and 9.
  • the supply channel 13 is designed as an at least partially circumferential annular groove 15 in the base body 2, wherein the annular groove 15 is sealed on its open side.
  • the rotating body around the burner longitudinal axis 1 rotating body 2 has a radially outer peripheral surface 17, in which the annular groove 15 is incorporated from the outside and radially outwardly closed.
  • the burner head 36 has at least one, in this case exactly one fuel nozzle 4, for each oxidant channel 3. From the additional illustration according to FIG. 10, it is apparent that eight oxidant channels 3 each having a fuel nozzle 4 are provided here by way of example. But it can also be a different number appropriate.
  • the fuel nozzles 4 are at least partially, here all formed by incorporated into the body 2 fuel channels 5, wherein the fuel channels 5 are connected on its input side to the supply channel 13 and open on its output side in the respective oxidant channel 3.
  • the fuel nozzles 4 and the fuel channels 5 are at least partially and here all connected to the supply channel 13 for the supply of fuel.
  • the fuel channels 5 have nozzle axes 6, which have a radial direction component to the channel longitudinal axis 20 of the oxidant channel 3 and / or to the burner longitudinal axis 1 of the burner head 36.
  • the channel longitudinal axes 20 are parallel to the axis of the burner longitudinal axis 1, so that said radial direction components apply equally relative to the channel longitudinal axis 20 and the burner longitudinal axis 1.
  • said axis parallelism does not have to be given so that the radial directional component applies at least with respect to one of the two axes.
  • the longitudinal section shown leads to a sectional plane which is spanned by the burner longitudinal axis 1 and a radial direction 26 thereto. In a same, but possibly also different cutting plane, a further cutting plane is spanned by the channel longitudinal axis 20 and a radial direction 27 for this purpose.
  • the nozzle axis 6 lies in a first
  • the said first and second Tilt angles ⁇ , ⁇ are advantageously in a range of> 0 ° to 90 ° inclusive, and preferably in a range of 60 ° to 90 ° inclusive. In the exemplary embodiment shown, both inclination angles ⁇ , ⁇ are at least approximately 90 °. Further details of the burner head 36 according to FIGS. 2 and 4 and in particular further details of the angular position of the nozzle axes 6 are still shown in FIGS. 9, 10 and described in more detail below in their context.
  • FIG. 5 shows a variant of the arrangement according to FIG. 4, wherein the supply channel 13 designed as an annular groove 15 is not formed in the peripheral surface 17 (FIG. 4) but in an end face 18 perpendicular to the longitudinal axis of the burner 1.
  • the supply channel 13 can, as in the embodiment of FIG. 4, orbit on the outside around the multiplicity of oxidant channels 3, but in the exemplary embodiment according to FIG. 5 lies radially on the inside of the oxidant channels 3. Accordingly, the fuel channels 5 do not lead from the outside to the inside with a radial direction component, but instead vice versa with radial direction component from the inside to the outside of the supply channel 13 in the oxidant channels 3.
  • the embodiment of FIG. 5 is consistent with that of FIG.
  • FIG. 6 shows a longitudinal section of a further variant of the burner head 36 according to FIG. 4 or 5.
  • the oxidant channels 3 and the associated fuel nozzles 4 or fuel channels 5 are at least exactly here in a first
  • the at least two, here exactly two burner stages 7, 8 together form the main stage 12.
  • the burner head 36 has a central pilot stage 11 with the associated pilot fuel nozzle 19. The divided into the two burner stages 7, 8 main stage 12 and their
  • Oxidant channels 3 and fuel channels 5 are arranged concentrically around the pilot stage 11.
  • separate and independent fuel supplies 9, 10 are provided, as shown in the illustration Fig. 1 and 9 may be provided with independent fürfiussbegrenzungs instituten 22.
  • the two fuel feeds 9, 10 lead into two separate
  • Supply channels 13, 14, which are both formed in the peripheral surface 17 of the base body 2 as an annular groove 15, 16 with mutual axial displacement. Both annular grooves 15, 16 with the associated fuel channels 5 are executed according to the annular groove 15 of FIG. 4.
  • the fuel channels 5 of the upper supply channel 13 open into at least one, preferably in a first group of several Oxidationsstoff- channels 3, while the fuel channels 5 in at least one other, preferably in a second group of multiple oxidant channels 3 open.
  • individual oxidant channels 3 or individual groups thereof can be switched off or operated with different operating parameters than a respective different oxidant channel 3 or another group thereof.
  • the two burner stages 7, 8 of the main stage 12 can be operated independently of each other and, if necessary, switched off individually.
  • FIG. 7 shows a modification of the burner head 36 according to FIG. 6, in which the two separate supply channels 13, 14 are formed in the end face of the burner head 36 or its basic body 2.
  • This is comparable to the embodiment of FIG. 5 to two in the end face 18 of the body 2 incorporated annular grooves 15, 16, which are arranged in the preferred embodiment shown in the axial direction one above the other and separated by a separating plate.
  • the first fuel supply 9 opens directly into the upper annular groove 15, while the second fuel supply 10 is passed from above through the upper annular groove 15 and below it opens into the annular groove 16.
  • the two can
  • Supply channels 13, 14 and the two annular grooves 15, 16 may be radially offset from one another, wherein, for example, a supply channel 13 radially on the inside of the Oxidationsffenkanäle 3 and the other supply channel 14 may be positioned radially outside thereof.
  • Supply channel 13 and the annular groove 15 of the exemplary embodiment of FIG. 5 match.
  • FIGS. 4 to 7 shows, in a schematic detail illustration, a single oxidant channel 3 according to FIGS. 4 to 7 with an optional annular channel 21 which surrounds the oxidant channel 3 in an annular manner.
  • the annular channel 21 is in a manner not shown with one of the two supply channels described above 13, 14 connected and is supplied in this way with fuel.
  • the annular channel 21 runs at least partially, in this case completely closed around the oxidant channel 3. In the illustrated embodiment, it is designed as an annular groove which is closed at the top by a cover 25 and by a cover plate. From the annular channel 21, at least one fuel channel 5, in this case a plurality of fuel channels 5 with associated nozzle axes 6, leads into the oxidant channel 3.
  • FIGS. 2 and 4 to 8 coincide with each other in their other features, reference numerals and optional design possibilities, whereby a combination of such features as, for example, the combination of an end-side supply channel 13 with a peripheral side Supply channel 14 comes into consideration.
  • FIG. 9 shows, in a perspective longitudinal section illustration, the burner head 36 according to FIGS. 2 and 4 for illustrating different angles of the nozzle axis 6.
  • the nozzle axes 6 have first and second angles of inclination ⁇ , ⁇ which are smaller than 90 °.
  • the two angles of inclination a, ß are determined such that at an amount of ⁇ 90 °, the respective nozzle axis 6 is inclined starting from the supply channel 13 to the oxidant channel 3 in the flow direction or to the output of the oxidant channel 3.
  • the two angles of inclination ⁇ , ⁇ apply in connection with FIG. 4.
  • Fig. 10 shows a schematic cross-sectional view of the burner head according to FIGS. 2, 4 and 9 for illustrating further optional angular positions of the nozzle axes 6.
  • the cross-sectional plane shown here is perpendicular both to the burner longitudinal axis 1 and to the respective channel longitudinal axis 20. If the channel longitudinal axes 20th deviate from the illustration of FIG. 10 is not parallel to the axis of the burner longitudinal axis 1, then the two mentioned cross-sectional planes are not congruent.
  • three different fuel channels 5, 5 ', 5 "with associated nozzle axes 6, 6', 6" are shown in FIG. In practice, however, preferably only one design of the fuel channels 5, 5 ', 5 "described in more detail below with nozzle axes 6, 6', 6" in a single burner head 36 is used. Of course, a combination of it is possible.
  • the nozzle axis 6 of the fuel channel 5 lies in the perpendicular to the burner longitudinal axis 1 cross-sectional plane exactly radially to the burner longitudinal axis 1, ie in the radial direction 26.
  • the nozzle axis 6 passes through the burner longitudinal axis 1.
  • the nozzle axis 6 of the combustion Material channel 5 in the plane perpendicular to the channel longitudinal axis 20 cross-sectional plane exactly radially to the channel longitudinal axis 20, so runs exactly on the channel longitudinal axis 20.
  • the nozzle axis 6 'of the fuel nozzle 5' in the cross-sectional plane perpendicular to the burner longitudinal axis 1 is measured at a side angle ⁇ to the burner longitudinal axis 1, so that the nozzle axis 6 'does not pass through the burner longitudinal axis 1. But well, the nozzle axis 6 'passes through the associated channel longitudinal axis 20'. From the burner longitudinal axis 1 extends through the associated channel longitudinal axis 20 ', a radial direction 26', wherein the side angle ⁇ between the radial direction 26 'and the nozzle axis 6' is measured.
  • a fuel channel 5 "with a nozzle axis 6" is shown.
  • the nozzle axis 6 of the fuel channel 5 has neither a side angle ⁇ , nor a helix angle ⁇ . In other words, the amounts of the side angle ⁇ and the helix angle ⁇ equal 0.
  • ß can be a swirled fuel entry in the respective oxidant channel 20 corresponding to a spiral line 28 of FIG. 9 for a good mixing of the fuel with the oxidizing agent.
  • FIGS. 11 and 12 show variants of the exemplary embodiment according to FIG. 4, wherein instead of a fuel channel 5 (FIG. 4) formed in the base body 2 and forming the respective fuel nozzle 4, a fuel channel body 42 is provided which led into the associated oxidant channel 3 is.
  • the fuel channel body 42 is shown in Figures 11 and 12 in a total of four different exemplary embodiments, wherein in practice preferably a plurality of fuel channel body 42 of the same design are used. Of course, it is also possible to provide mixed designs within a burner head 36.
  • Common features of the various fuel channel bodies 42 are the formation of at least one fuel nozzle 4 on each of a fuel channel body 42 and the optional, preferred positioning of the fuel nozzle 4 at least approximately on the channel longitudinal axis 20.
  • a fuel channel section 43 for the supply of Fuel to the respective fuel nozzle 4.
  • the fuel channel portion 43 is fed from an associated supply channel 13, 14, as described above in connection with Figures 4 to 7, 9 and 10.
  • the respective fuel channel body 42 may protrude beyond the associated oxidant channel 3 on only one side in a cantilever manner. In the preferred exemplary embodiments shown, it is guided into the respective oxidant channel 3 in such a way that it passes completely through it transversely to its channel longitudinal axis 20 and is supported on both sides on the opposite walls of the respective oxidant channel 3.
  • the fuel channel bodies 42 have a circular cross-section, wherein they are here overall cylindrical. But there are also deviating cross-sectional shapes, in particular for reducing the flow resistance into consideration, such as elliptical, teardrop-shaped or otherwise streamlined cross-sectional shapes.
  • the fuel channel section 43 is formed as a through-hole, which completely passes through the fuel channel section 43 in its longitudinal direction, that is to say perpendicular to the channel longitudinal axis 20.
  • a shortened, designed as a blind bore fuel channel section 43 may be provided which extends only to the fuel nozzle 4 according to the right half of FIG.
  • a channel section branches off, which forms the fuel nozzle 4, the associated nozzle axis 6 being congruent with the channel longitudinal axis 20. It but can also be an axis parallelism with a distance between the nozzle axis 6 and the channel longitudinal axis 20 may be appropriate.
  • a further variant is shown in the right-hand half of FIG. 12, wherein instead of a single fuel nozzle 4, a plurality of fuel nozzles 4, for example two fuel nozzles 4, are formed at a distance from the channel walls of the associated oxidant channel 5 and in particular in the vicinity lie to the associated channel longitudinal axis 20.
  • the plurality of fuel nozzles 4 are advantageously fed from a common fuel channel section 43.
  • a shortened fuel channel section 43 analogous to the right-hand half of FIG. 11 may also be expedient.
  • the fuel nozzles 4 are aligned in the flow direction of the oxidant channel 3, wherein an at least approximately central injection of the fuel into the respective oxidant channel 3 takes place.
  • FIG. 12 shows yet another variant with a fuel channel section 43 guided obliquely through the fuel channel body 42.
  • the fuel channel section 43 directly forms the fuel nozzle 4 whose nozzle axis 6 is equal to the fuel channel axis directly at its output end.
  • the nozzle axis 6 thus has both an axial and a radial direction component with respect to the plane of the burner longitudinal section shown here.
  • the nozzle axis 6 is based on the direction of the burner longitudinal axis 1 or the channel longitudinal axis 20, as well as with respect to the direction of the respective associated radial direction 26, 27 in an angle deviating from 0 ° and 90 °.
  • the various embodiments of the fuel channel body 42 agree in their other features and reference numerals, which also applies to the comparison of the burner heads 36 according to Figures 11 and 12 with the burner head 36 of FIG.
  • the fuel channel body 42 according to the invention can also be described in any other burner heads, in particular in burner heads 36 according to the further described here in total

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  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)

Abstract

The invention relates to a burner head (36) for a burner (35) and to a gas turbine (30) having a burner (35) comprising a burner head (36) of said type. The burner head (36) extends along a burner longitudinal axis (1) and comprises at least one oxidant duct (3), which is arranged with a radial spacing to the burner longitudinal axis (1) in a main body (2) and has a duct longitudinal axis (20), and at least one fuel nozzle (4), which issues into the at least one oxidant duct (3). In the main body (2) there is formed at least one supply duct (13, 14) for the supply of fuel to the at least one fuel nozzle (4) and/or at least one fuel duct (5) for forming the fuel nozzle (4). In the case of the gas turbine (30), the burner head (36) has a central pilot stage (11) and a main stage (12) arranged concentrically around the pilot stage (11), wherein the main stage (12) is formed by the at least two different burner stages (7, 8). For each burner stage (7, 8), there is provided in the main body (2) a respective independent supply duct (13, 14) in the form of an at least partially encircling and closed annular groove (15, 16) for forming separate and mutually independent fuel feeds (9, 10) for the burner stages (7, 8), wherein the gas turbine (30) is at least partially driven by means of an exhaust-gas flow (38) of the burner (35).

Description

Brennerkopf eines Brenners und Gasturbine mit einem solchen Brenner  Burner head of a burner and gas turbine with such a burner

Die Erfindung betrifft einen Brennerkopf eines Brenners der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung sowie eine Gasturbine mit einem, einen solchen Brennerkopf aufweisenden Brenner. The invention relates to a burner head of a burner of the type specified in the preamble of claim 1 and a gas turbine with a burner having such a burner head.

Für die dezentrale Versorgung beispielsweise von Unternehmen mit elektrischer, thermischer und/oder mechanischer Energie werden zunehmend Kraft- Wärme- Kopplungssysteme eingesetzt, die mit einer Verbrennungskraftmaschine insbesondere in Form einer Mikrogasturbine betrieben werden. Solche Mikrogasturbinen sind Gasturbinen der unteren Leistungsklasse, also bis etwa 500 kW Nennleistung. Kraft- Wärme-Kopplungssysteme dieser Art umfassen in bekannter Bauform neben der Verbrennungskraftmaschine selbst noch einen von der Verbrennungskraftmaschine antreibbaren Kraftwandler insbesondere in Form eines elektrischen Generators sowie eine Abwärmevorrichtung für die Nutzung der im Abgas der Verbrennungskraftmaschine enthaltenen Abwärme. For the decentralized supply, for example, of companies with electrical, thermal and / or mechanical energy increasingly combined heat and power systems are used, which are operated with an internal combustion engine, in particular in the form of a micro gas turbine. Such micro gas turbines are gas turbines of the lower power class, ie up to about 500 kW nominal power. Combined heat and power systems of this type include in a known design in addition to the internal combustion engine itself nor a drivable by the internal combustion engine power converter, in particular in the form of an electric generator and a waste heat for the use of waste heat contained in the exhaust gas of the internal combustion engine.

Die genannten Gasturbinen weisen zwischen Verdichter und Turbine einen Brenner auf, in dem Brennstoff mit einem Oxidationsmittel, im Regelfall mit Luft oxidiert bzw. verbrannt wird. Die erforderliche Vermischung von Brennstoff und Oxidationsmittel erfolgt in einem Brennerkopf, der typischerweise als Brennerflansch ausgestaltet ist, und dem ein Brennraum nachgeschaltet ist. Der Brennerkopf erstreckt sich entlang einer Brennerlängsachse und umfasst meist mehrere in einem radialen Abstand zur Brennerlängsachse in einem Grundkörper angeordnete Oxidationsmittelkanäle. In die The gas turbines mentioned have a burner between the compressor and the turbine, in which fuel is oxidized or burned with an oxidizing agent, as a rule with air. The required mixing of fuel and oxidant takes place in a burner head, which is typically designed as a burner flange, and a combustion chamber is connected downstream. The burner head extends along a burner longitudinal axis and usually comprises a plurality of arranged at a radial distance from the burner longitudinal axis in a body oxidant channels. In the

Oxidationsmittelkanäle mündet je eine Brennstoffdüse, die nach dem Stand der Technik als Düsenlanze ausgebildet ist. Je eine Düsenlanze liegt dabei vorzugsweise koaxial in je einem Oxidationsmittelkanal. Gehalten werden die Düsenlanzen üblicherweise am Brennerflansch, wo diese durch einen konstruktiven Absatz in axialer Richtung ausgerichtet und gelagert werden. Die Fixierung der Brennerdüsen erfolgt in der Regel mittels Platten, welche mit dem Brennerflansch verschraubt werden. Hierbei werden die Düsenlanzen über die einzelnen im Brennerflansch befindlichen, als Durchgangsbohrungen ausgeführten Oxidationsmittelkanäle in die Brennkammer eingebracht. Die Brennstoffversorgung erfolgt über einzelne Schläuche, die über einen stromauf liegenden externen Verteilerring gespeist werden. In den bisher realisierten Systemen werden die Brennstoffdüsen aus Vollmaterial hergestellt. Oxidant channels each open a fuel nozzle, which is formed according to the prior art as a nozzle lance. Depending on a nozzle lance is preferably coaxial in each case an oxidant channel. The nozzle lances are usually kept at Burner flange, where they are aligned and stored by a constructive paragraph in the axial direction. The fixation of the burner nozzles is usually done by means of plates, which are bolted to the burner flange. Here, the nozzle lances are placed on the individual located in the burner flange, designed as through holes oxidant channels in the combustion chamber. The fuel is supplied via individual hoses, which are fed via an upstream external distributor ring. In the systems realized so far, the fuel nozzles are made of solid material.

Hierbei entstehen ein hoher Fertigungs-, Montage- und Demontageaufwand und wegen der hohen Anzahl an Einzelkomponenten ein gesteigerter Kostenaufwand. Insbesondere ist die Fertigung der Düsenlanzen teuer, da dünne Bohrungen (1 bis 4 mm Durchmesser) über eine Länge von mehreren Zentimetern zur Durchleitung des Brennstoffes benötigt werden. Als weitere Nachteile wurden ein hohes Leckagerisiko durch Einzeldichtungen mit oftmals bauraumbedingten kleinen Dichtflächen, eine Fehleranfalligkeit durch die Installationskomplexität, das Erfordernis eines externen Brennstoffverteilerrings sowie von einzelnen Schlauch- und/oder Rohrverbindungen vom Brennstoffverteilerring zu den Brennstoffdüsen identifiziert. This results in a high production, assembly and disassembly effort and because of the high number of individual components an increased cost. In particular, the production of the nozzle lances is expensive because thin holes (1 to 4 mm in diameter) over a length of several centimeters are required for the passage of the fuel. As further disadvantages, a high risk of leakage through single seals with often small space due to installation small sealing surfaces, a Fehleranfalligkeit by the installation complexity, the requirement of an external Brennstoffverteilerrings and individual hose and / or pipe connections from the fuel distributor ring to the fuel nozzles identified.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Brennerkopf derart weiterzubilden, dass bei vereinfachtem Aufbau eine erhöhte Zuverlässigkeit erzielt wird. The invention has the object of developing a generic burner head such that with a simplified structure increased reliability is achieved.

Diese Aufgabe wird durch einen Brennerkopf mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved by a burner head with the features of claim 1.

Der Erfindung liegt des Weiteren die Aufgabe zu Grunde, eine Turbine, insbesondere eine Gasturbine oder eine Mikrogasturbine mit einem verbesserten Brenner anzugeben. The invention is further based on the object of specifying a turbine, in particular a gas turbine or a micro gas turbine with an improved burner.

Diese Aufgabe wird durch eine Turbine mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass im Grundkörper des Brennerkopfs mindestens ein Versorgungskanal zur Brennstoffversorgung der mindestens einen Brennstoffdüse ausgebildet ist. Insbesondere ist eine Mehrzahl von um die Brennerlängsachse herum in dem Grundkörper angeordneten Oxidationsmittelkanälen mit mindestens je einer in jeweils einen Oxidationsmittelkanal mündenden Brennstoffdüse vorgesehen, wobei die Brennstoffdüsen zumindest teilweise und insbesondere sämtlich mit dem mindestens einen Versorgungskanal zur Versorgung mit Brennstoff verbunden sind. Durch die Integration des Versorgungskanals in den Grundkörper des Brennerkopfes kann auf die nach dem Stand der Technik übliche und erforderliche komplizierte Anordnung von Schläuchen, Rohrleitungen oder dergleichen verzichtet werden. Die Ausgestaltung des Versorgungskanals im Grundkörper des Brennerkopfes ist konstruktiv einfach im Aufbau, lässt sich kostengünstig herstellen, und ist darüber hinaus zuverlässig in der Funktion. This object is achieved by a turbine having the features of claim 14. According to the invention, it is provided that at least one supply channel for fuel supply of the at least one fuel nozzle is formed in the main body of the burner head. In particular, a plurality of arranged around the burner longitudinal axis in the main body oxidant channels is provided with at least one each opening into an oxidant fuel nozzle, the fuel nozzles are at least partially and in particular all connected to the at least one supply channel for supplying fuel. By integrating the supply channel into the main body of the burner head can be dispensed with the usual and required according to the prior art complicated arrangement of hoses, pipes or the like. The design of the supply channel in the body of the burner head is structurally simple in construction, can be produced inexpensively, and is also reliable in the function.

Zusätzlich oder alternativ zu dem genannten mindestens einen Versorgungskanal ist die mindestens eine Brennstoffdüse zumindest teilweise durch einen in den zugeordneten Oxidationsmittelkanal mündenden Brennstoffkanal im Grundkörper ausgebildet, wobei eine Düsenachse des Brennstoffkanals eine radiale Richtungskomponente relativ zur Kanallängsachse des Oxidationsmittelkanals und/oder zur Brennerlängsachse des Brennerkopfes aufweist. Ein solcher Brennstoffkanal kann leicht und mit geringem Aufwand beispielsweise durch eine Bohrung, eine Nut oder jedwede andere Ausnehmung im Grundkörper des Brennerkopfes ausgebildet werden. Auf die nach dem Stand der Technik üblichen Düsenlanzen kann vollständig verzichtet werden, so dass auch der damit verbundene hohe Montage-, Dichtungs- und Fertigungsaufwand entfällt. Die mit radialer Richtungskomponente ausgerichteten Brennstoffkanäle führen den Brennstoff mit eben dieser radialen Richtungskomponente in den Oxidationsmittel- bzw. Verbrennungsluftstrom, woraus eine gute Vermischung und damit eine stabile Oxidation bzw. Verbrennung erfolgt. Die vorgenannte gute Durchmischung kann noch weiter durch verschiedene räumliche Winkel der Düsenachsen beispielsweise in Form eines Drallwinkels verbessert werden. In addition or as an alternative to the at least one supply channel, the at least one fuel nozzle is at least partially formed by a fuel channel opening into the associated oxidant channel in the base body, wherein a nozzle axis of the fuel channel has a radial direction component relative to the channel longitudinal axis of the oxidant channel and / or to the burner longitudinal axis of the burner head. Such a fuel channel can be formed easily and with little effort, for example, through a hole, a groove or any other recess in the main body of the burner head. On the customary in the prior art nozzle lances can be completely dispensed with, so that also eliminates the associated high assembly, sealing and manufacturing costs. The aligned with radial direction component fuel channels lead the fuel with just this radial direction component in the oxidant or combustion air stream, resulting in a good mixing and thus a stable oxidation or combustion takes place. The aforementioned good mixing can be further improved by different spatial angles of the nozzle axes, for example in the form of a helix angle.

In einer zweckmäßigen Alternative ist ein Brennstoffkanalkörper in den Oxidations- mittelkanal hinein geführt, wobei die mindestens eine Brennstoffdüse am Brennstoffkanalkörper ausgebildet und insbesondere zumindest näherungsweise auf der Kanallängsachse angeordnet ist. Auch hier ist eine einfache Bauform unter Verzicht auf die nach dem Stand der Technik üblichen Düsenlanzen gegeben. Die genannte Bauform führt zu einer Positionierung der Brennstoffdüse auf der Kanallängsachse oder zumindest in hinreichender Nähe dazu. Jedenfalls ist eine zumindest im Wesentlichen zentrale Brennstoffinjektion erreichbar, die eine saubere Gemischbildung begünstigen kann. In an expedient alternative, a fuel channel body is guided into the oxidant channel, wherein the at least one fuel nozzle is formed on the fuel channel body and in particular is arranged at least approximately on the channel longitudinal axis. Again, a simple design waiving the usual prior art nozzle lances given. The named design leads to a positioning of the fuel nozzle on the channel longitudinal axis or at least sufficiently close thereto. In any case, an at least substantially central fuel injection can be achieved, which can promote a clean mixture formation.

In bevorzugter Weiterbildung sind die Oxidationsmittelkanäle und die zugeordneten Brennstoffdüsen, insbesondere Brennstoffkanäle mindestens in eine erste Brennerstufe und in eine zweite Brennerstufe aufgeteilt, wobei für die verschiedenen Brennerstufen getrennte und voneinander unabhängige Brennstoffzufuhren, insbesondere Brennstoffversorgungskanäle vorgesehen sind. Insbesondere weist der Brennerkopf dabei eine zentrale Pilotstufe und eine, vorzugsweise konzentrisch um die Pilotstufe angeordnete Hauptstufe auf, wobei die Hauptstufe durch die mindestens zwei verschiedenen In a preferred development, the oxidant channels and the associated fuel nozzles, in particular fuel channels, are divided at least into a first burner stage and into a second burner stage, wherein separate and independent fuel supplies, in particular fuel supply channels, are provided for the various burner stages. In particular, the burner head in this case has a central pilot stage and a, preferably concentrically arranged around the pilot stage main stage, wherein the main stage by the at least two different

Brennerstufen gebildet ist. Hierdurch kann eine optimale Anpassung an unterschiedliche Lastzustände erreicht werden. Die zentrale Pilotstufe stabilisiert die Verbrennung und gewährleistet eine sichere Funktion bei transienten Regelprozessen. In der Pilotstufe wird aber nur ein geringer Teil des gesamten Brennstoffstromes umgesetzt. Der weitaus größte Brennstoffumsatz- und Leistungsanteil wird von der zweistufigen Hauptstufe bereitgestellt. Durch die zwei- oder mehrstufige Ausführung kann eine Anpassung an Änderungen im Leistungsbedarf derart erfolgen, dass eine oder mehrere Stufen der Hauptstufe abgeschaltet werden, während eine oder mehrere verbleibende Stufen der Hauptstufe in ihrem optimalen Betriebspunkt arbeiten. Die oben im Grundsatz und weiter unten im Detail näher beschriebene Erfindung findet ihren bevorzugten Einsatz in einer Gasturbine, welche ihrerseits bevorzugt Teil eines Kraft- Wärme-Kopplungssystems ist. Hierbei kommen die genannten Vorteile in voller Breite zum Tragen. Der erfindungsgemäße Brennerkopf lässt sich aber auch gleichermaßen vorteilhaft in anderen Brennern beispielsweise für Heizanlagen, Heizkessel, Abluftreinigungsanlagen, Öfen oder dergleichen einsetzen. Burner stages is formed. As a result, an optimal adaptation to different load conditions can be achieved. The central pilot stage stabilizes combustion and ensures safe operation in transient control processes. In the pilot stage but only a small part of the total fuel flow is implemented. By far the largest share of fuel and power is provided by the two-stage main stage. The two-stage or multi-stage design allows for adaptation to changes in power requirements such that one or more stages of the main stage are shut down while one or more remaining stages of the main stage are operating at their optimum operating point. The invention described above in more detail and in more detail below finds its preferred use in a gas turbine, which in turn is preferably part of a combined heat and power system. Here are the advantages mentioned in full width to fruition. However, the burner head according to the invention can also be used equally advantageously in other burners, for example for heating systems, boilers, exhaust air purification systems, furnaces or the like.

Insbesondere bei Reinigungsanlagen zur thermischen oder regenerativen thermischen Oxidation von mit brennbaren Schadstoffen belasteten Abgasen, Ablüften und/oder Abwässern kann durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Brennerkopfes eine Reinigungsleistung auch bei sich rasch und/oder stark variierenden Heizwerten der Abgase, Ablüfte und/oder Abwasser und/oder bei sich rasch und/oder stark In particular, in cleaning systems for the thermal or regenerative thermal oxidation of polluted with flammable pollutants exhaust gases, exhaust and / or wastewater by the use of the burner head according to the invention a cleaning performance even with rapidly and / or greatly varying calorific values of the exhaust gases, exhaust and / or wastewater and / or with you quickly and / or strongly

fluktuierenden Masseströmen vorteilhaft stabilisiert werden. fluctuating mass flows are advantageously stabilized.

Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen: Exemplary embodiments of the invention are described below with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 in einer schematischen Blockdarstellung eine Gasturbine mit einem erfindungsgemäßen Brenner, 1 is a schematic block diagram of a gas turbine with a burner according to the invention,

Fig. 2 in einer Längsschnittdarstellung den erfindungsgemäßen Brenner nach Fig. 1 mit einem Brennerkopf und einer nachgeschalteten Brennkammer zur Darstellung der Gasführung, 2 shows a longitudinal section of the burner according to the invention according to FIG. 1 with a burner head and a downstream combustion chamber for illustrating the gas flow, FIG.

Fig. 3 in einer Längsschnittdarstellung einen Brennerkopf in Form eines Brennerflansches nach dem Stand der Technik für einen Brenner nach Fig. 2 mit als Düsenlanzen ausgeführten Brennstoffdüsen, 3 is a longitudinal sectional view of a burner head in the form of a burner flange according to the prior art for a burner according to FIG. 2 with fuel nozzles designed as nozzle lances, FIG.

Fig. 4 in einer Längsschnittdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines Fig. 4 is a longitudinal sectional view of a first embodiment of a

erfindungsgemäßen Brennerkopfes mit einem im Grundkörper ausgebildeten, ringförmigen Versorgungskanal für Brennstoff in Form einer verschlossenen, in der Umfangsfläche ausgebildeten Ringnut, und mit vom Versorgungskanal zum jeweiligen Oxidationsmittelkanal führenden, die Brennstoffdüsen bildenden Brennstoff kanälen, burner head according to the invention with a formed in the body, annular supply channel for fuel in the form of a sealed, formed in the peripheral surface annular groove, and channels leading from the supply channel to the respective oxidant channel, the fuel nozzles forming fuel,

Fig. 5 eine Variante der Anordnung nach Fig. 4, bei der der ringförmige Fig. 5 shows a variant of the arrangement according to Fig. 4, in which the annular

Versorgungskanal in einer Stirnfläche des Brennerkopfes ausgebildet ist,  Supply channel is formed in an end face of the burner head,

Fig. 6 eine weitere Variante des Brennerkopfes nach Fig. 4 oder 5 mit zwei Fig. 6 shows a further variant of the burner head according to Fig. 4 or 5 with two

getrennten Versorgungskanälen in der Umfangsfläche für die Brennstoffversorgung von zwei unabhängigen Brennerstufen einer Hauptstufe des Brenners,  separate supply channels in the peripheral surface for the fuel supply of two independent burner stages of a main stage of the burner,

Fig. 7 eine Abwandlung des Brennerkopfes nach Fig. 6, bei der die zwei getrennten Fig. 7 shows a modification of the burner head of Fig. 6, in which the two separate

Versorgungskanäle in der Stirnfläche des Brennerkopfes ausgebildet sind,  Supply channels are formed in the end face of the burner head,

Fig. 8 in einer schematischen Detaildarstellung einen einzelnen Oxidationsmittelkanal nach den Fig. 4 bis 7 mit einem optionalen, um den Oxidationsmittelkanal umlaufenden Ringkanal, 8 is a schematic detail of a single oxidant channel according to FIGS. 4 to 7 with an optional annular channel running around the oxidant channel,

Fig. 9 in einer perspektivischen Längsschnittdarstellung den Brennerkopf nach Fig. 4 zur Veranschaulichung verschiedener Winkel der Düsenachsen zur Brennerlängsachse bzw. zur jeweiligen Kanallängsachse und des daraus folgenden Strömungsbildes, 9 shows in a perspective longitudinal sectional view of the burner head according to FIG. 4 for illustrating different angles of the nozzle axes to the burner longitudinal axis or to the respective channel longitudinal axis and the consequent flow pattern,

Fig. 10 in einer schematischen Querschnittsdarstellung den Brennerkopf nach Fig. 4 zur Veranschaulichung eines optionalen Drall winkels der jeweiligen Düsenachsen, 10 is a schematic cross-sectional view of the burner head of Figure 4 illustrating an optional spin angle of the respective nozzle axes.

Fig. 11 eine Variante der Anordnung nach Fig. 4 mit zwei verschieden ausgeführten Fig. 11 shows a variant of the arrangement of FIG. 4 with two differently executed

Brennstoffkanalkörpern, die in den jeweiligen Oxidationsmittelkanal hinein geführt sind, wobei die jeweilige Brennstoffdüse am Brennstoffkanalkörper ausgebildet und zumindest näherungsweise auf der Kanallängsachse angeordnet ist, wobei in der einen Ausfuhrungsform die Brennstoffdüse mit einem quer zur Kanallängsachse verlaufenden, durchgehenden Brennstoffkanalabschnitt verbunden ist, und wobei in der anderen Ausführungsform die Brennstoffdüse aus einem abgewinkelten Brennstoffkanalabschnitt gespeist wird, Fuel channel bodies, which in the respective oxidant channel into it wherein the respective fuel nozzle is formed on the fuel channel body and at least approximately disposed on the channel longitudinal axis, wherein in one embodiment, the fuel nozzle is connected to a transversely extending to the channel longitudinal axis, continuous fuel channel portion, and wherein in the other embodiment, the fuel nozzle from an angled fuel channel section is fed

Fig. 12 die Anordnung nach Fig. 11 mit alternativ ausgestalteten Brennstoffkanalkörpern, wobei in der einen Ausfuhrungsform die Brennstoffdüse durch einen schräg verlaufenden Brennstoffkanalabschnitt gespeist wird, und wobei in der anderen Ausführungsform zwei achsnahe Brennstoffdüsen mit einem quer zur Kanal längsachse verlaufenden Brennstoffkanalabschnitt verbunden sind. FIG. 12 shows the arrangement according to FIG. 11 with alternatively configured fuel channel bodies, wherein in one embodiment the fuel nozzle is fed by an inclined fuel channel section, and in the other embodiment two near-axis fuel nozzles are connected to a fuel channel section extending transversely to the channel longitudinal axis.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Blockdarstellung eine Gasturbine 30, die bevorzugt in einem Kraft- Wärme-Kopplungssystem eingesetzt ist. Die Gasturbine 30 umfasst einen Verdichter 32, eine Turbine 33 und einen Brenner 35, wobei der Verdichter 32 durch die Turbine 33 mittels einer Welle 34 angetrieben wird. Die Welle 34 treibt darüber hinaus einen schematisch angedeuteten Generator 31 oder eine andere Kraftmaschine an. Mittels des Verdichters 32 wird Luft oder ein anderes Oxidationsmittel angesaugt, verdichtet, und als Oxidationsmittelstrom bzw. Verbrennungsluftstrom 37 dem ebenfalls nur schematisch angedeuteten Brenner 35 zugeführt. Mittels eines einstellbaren und ggf. auch abschaltbaren Durchfiussbegrenzungselementes 22 wird dem Brenner 35 darüber hinaus Brennstoff zugeführt, der im Brenner 35 zusammen mit dem Oxidationsmittelstrom 37 oxidiert bzw. verbrannt wird. Hieraus entsteht ein hochenergetischer Abgasstrom 38, der durch die Turbine 33 abgeleitet und dabei entspannt wird, in dessen Folge die Turbine 33 und hiervon ausgehend auch der Verdichter 32 sowie der Generator 31 angetrieben wird. 1 shows a schematic block diagram of a gas turbine 30, which is preferably used in a cogeneration system. The gas turbine 30 includes a compressor 32, a turbine 33 and a burner 35, the compressor 32 being driven by the turbine 33 by means of a shaft 34. The shaft 34 also drives a schematically indicated generator 31 or other engine. By means of the compressor 32, air or another oxidizing agent is sucked in, compressed, and supplied to the burner 35, which is also indicated only schematically, as the oxidant stream or combustion air stream 37. By means of an adjustable and possibly also switchable Durchfiussbegrenzungselementes 22 the burner 35 is also supplied fuel, which is oxidized or burned in the burner 35 together with the oxidant stream 37. This results in a high-energy exhaust stream 38, which is derived by the turbine 33 and thereby relaxed, as a result, the turbine 33 and from this, the compressor 32 and the generator 31 is driven.

Je nach Ausgestaltung des in Fig. 1 schematisch angedeuteten Kraft- Wärme- Kopplungssystems können aber auch noch zusätzliche oder alternative Formen der Nutzenergiegewinnung zum Einsatz kommen. Beispielsweise kann die Abwärme des Abgasstromes 38 direkt für Heizzwecke genutzt werden. Depending on the embodiment of the schematically indicated in Fig. 1 power-heat coupling system but also additional or alternative forms of Use of useful energy will be used. For example, the waste heat of the exhaust stream 38 can be used directly for heating purposes.

Fig. 2 zeigt in einer Längsschnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brenners 35 der Gastrubine 30 nach Fig. 1. Der Brenner 35 bzw. sein Brennerkopf 36 kann aber auch für andere Einsatzzwecke beispielsweise in Heizanlagen, Heizkesseln, Ofenanlagen, in einer Abluftreinigung oder dergleichen zum Einsatz kommen. Der Brenner 35 umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel mindestens eine Brennkammer 39, an deren einem stirnseitigen Ende ein Brennerkopf 36 angeordnet ist. Der Brennerkopf 36 erstreckt sich entlang einer Brennerlängsachse 1 bzw. konzentrisch um sie herum, wobei die Brennerlängsachse zur Brennkammer 39 hin bzw. konzentrisch durch sie hindurch verläuft. Es können auch mehrere Brennkammern 39 vorteilhaft sein. Fig. 2 shows in a longitudinal sectional view of an embodiment of the invention burner 35 of the gas turbine 30 of FIG. 1. The burner 35 and its burner head 36 can also be used for other purposes, for example in heating systems, boilers, kilns, in an exhaust air purification or the like come. In the exemplary embodiment shown, the burner 35 comprises at least one combustion chamber 39, at the one end of which a burner head 36 is arranged. The burner head 36 extends along a burner longitudinal axis 1 or concentrically around it, with the burner longitudinal axis extending through the combustion chamber 39 or concentrically therethrough. Several combustion chambers 39 may also be advantageous.

Der Brennerkopf 36 umfasst einen hier bevorzugt einteilig ausgeführten Grundkörper 2, in dem mindestens ein in einem radialen Abstand zur Brennerlängsachse 1 angeordneter Oxidationsmittelkanal 3 ausgebildet ist. Im gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist eine Mehrzahl von konzentrisch um die Brennerlängsachse 1 herum im Grundkörper 2 angeordneten Oxidationsmittelkanälen vorgesehen. Die Oxidations- mittelkanäle 3 des bevorzugten Beispiels nach Fig. 4 sind dabei in gleichmäßige The burner head 36 comprises a basic body 2 which is preferably designed in one piece and in which at least one oxidant channel 3 arranged at a radial distance from the burner longitudinal axis 1 is formed. In the illustrated preferred embodiment of FIG. 4, a plurality of concentrically arranged around the burner longitudinal axis 1 in the base body 2 oxidant channels is provided. The oxidizing agent channels 3 of the preferred example of FIG. 4 are in uniform

Winkelabständen über eine Umfangslinie um die Brennerlängsachse 1 verteilt angeordnet. Im Beispiel nach Fig. 4 ist weiters vorgesehen, dass die Oxidationsmittelkanäle 3 einen einheitlichen Radialabstand zur Brennerlängsachse 1 aufweisen. Weiters weisen die Oxidationsmittelkanäle 3 im Beispiel nach Fig. 4 eine einheitliche, kreisförmige Querschnittskontur mit nahezu gleichen Kanaldurchmessern auf, wie sie am besten in Fig. 10 zu erkennen ist. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, wenn benachbarte Angular distances distributed over a circumferential line around the burner longitudinal axis 1 arranged. In the example of FIG. 4 it is further provided that the oxidant channels 3 have a uniform radial distance to the burner longitudinal axis 1. Furthermore, the oxidant channels 3 in the example according to FIG. 4 have a uniform, circular cross-sectional contour with almost identical channel diameters, as best seen in FIG. 10. However, it may also be advantageous if neighboring ones

Oxidationsmittelkanäle 3 variierend Winkelabstände auf der Umfangslinie um die Brennerlängsachse 1 und/oder variierende Radialabstände zur Brennerlängsachse 1 und/oder voneinander abweichende Kanalquerschnitte, insbesondere Querschnittskonturen und/oder Durchmesser, aufweisen. So kann beispielsweise eine bevorzugte Ausführung auch zwei, drei oder mehr Gruppen von Oxidationsmittelkanälen 3 umfassen, die sich hinsichtlich ihres Winkelabstands und/oder ihres Radialabstandes und/oder ihres Kanalquerschnitts gruppenweise unterscheiden. Oxidizing agent channels 3 varying angular distances on the circumferential line around the burner longitudinal axis 1 and / or varying radial distances from the burner longitudinal axis 1 and / or divergent channel cross-sections, in particular cross-sectional contours and / or diameter. For example, a preferred embodiment may also include two, three or more groups of oxidant channels 3 include, which differ in groups in terms of their angular distance and / or their radial distance and / or their channel cross-section.

Darüber hinaus trägt der Grundkörper 2 nach Fig. 4 noch mittig auf der Brennerlängsachse 1 eine Pilot-Brennstoffdüse 19, deren Funktion weiter unten näher beschrieben wird. In addition, the base body 2 according to FIG. 4 still bears centrally on the longitudinal axis of the burner 1 a pilot fuel nozzle 19 whose function will be described in more detail below.

Im gezeigten bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel ist die Brennkammer 39 bzw. deren Außenwand von einem Mantel 40 umschlossen, wodurch ein Ringraum gebildet ist. An einem stimseitigen, dem Brennerkopf 36 abgewandten Ende dieses Ringraumes wird der Oxidationsmittelstrom bzw. der Verbrennungsluftstrom 37 eingeleitet und zur gegenüberliegenden Seite des Brennerkopfes 36 geführt. Dort ist ein ringförmig um die Brennerlängsachse 1 umlaufendes Oxidationsmittel- bzw. Verbrennungsluftplenum 23 ausgebildet, in dem sich das Oxidationsmittel sammelt, entsprechend einem Pfeil 41 umgelenkt und auf der der Brennkammer 39 gegenüberliegenden Seite in den mindestens einen bzw. in die Mehrzahl von Oxidationsmittelkanälen 3 eingespeist wird. Stromauf der Oxidationsmittelkanäle 3 kann optional ein nur schematisch angedeutetes, im Detail nicht näher gezeigtes Durchflussdrosselelement 24 für den Oxidationsmittelstrom 37 angeordnet sein, mit dem bei Bedarf die Durchflussmenge des Oxidations- mittels eingestellt, gesteuert bzw. geregelt werden kann.  In the preferred exemplary embodiment shown, the combustion chamber 39 or its outer wall is enclosed by a jacket 40, whereby an annular space is formed. At an end of the end face of this annular space facing away from the burner head 36, the oxidant stream or the combustion air stream 37 is introduced and guided to the opposite side of the burner head 36. There, an oxidizing agent or combustion air plenum 23 which surrounds the burner longitudinal axis 1 is formed, in which the oxidizing agent collects, deflected in accordance with an arrow 41 and fed into the at least one or into the plurality of oxidant channels 3 on the side opposite the combustion chamber 39 becomes. Upstream of the oxidant channels 3, a flow restrictor element 24 for the oxidant stream 37, which is only schematically indicated, not shown in detail, can be optionally arranged, with which the flow rate of the oxidizer can be adjusted, controlled or regulated if required.

Im Bereich der Oxidationsmittelkanäle 3 wird dem Oxidationsmittelstrom 37 Brennstoff zugeführt, was hier nicht näher gezeigt ist, wohl aber weiter unten im Zusammenhang mit den Fig. 4 bis 10 näher beschrieben wird. Es entsteht ein brennfähiges Gemisch, welches in der mindestens einen Brennkammer 39 oxidiert bzw. verbrannt wird. In the region of the oxidant channels 3, fuel is supplied to the oxidant stream 37, which is not shown here in detail, but will be described in more detail below in connection with FIGS. 4 to 10. The result is a combustible mixture which is oxidized or burned in the at least one combustion chamber 39.

Die gezeigte Bauform des Brenners 35 ist nur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel. Der erfindungsgemäße, weiter unten näher beschriebene Brennerkopf 36 kann auch in anderen Bauformen von Brennern 35 vorteilhaft zum Einsatz kommen. Fig. 3 zeigt in einer Längsschnittdarstellung einen Brennerkopf 36' in Form eines Brennerflansches nach dem Stand der Technik. Im flanschförmigen Grundkörper 2' ist eine Anzahl von konzentrisch um die Brennerlängsachse 1 ' herum angeordneten Oxidationsmittelkanälen 3' ausgebildet, die sich jeweils entlang von Kanallängsachsen 20' erstrecken. Der Grundkörper 2' trägt mittig darüber hinaus eine Pilot-Brennstoffdüse 19' zur Bildung einer Pilotstufe 11 '. In die Oxidationsmittelkanäle 3' ragen je eine Brennstoffdüse 4', die nach dem Stand der Technik als Düsenlanze ausgebildet sind, und die konzentrisch zu den jeweiligen Kanallängsachsen 20' liegen. Die als Düsenlanze ausgebildeten Brennstoffdüsen 4' sind in nicht näher gezeigter, aber oben beschriebener Weise am flanschförmigen Grundkörper 2 befestigt, gegenüber diesem abgedichtet und über separate Brennstoffverteiler mit Schläuchen bzw. Rohrleitungen oder dergleichen mit Brennstoff gespeist. The illustrated construction of the burner 35 is only a preferred embodiment. The burner head 36 according to the invention, which is described in more detail below, can also be advantageously used in other types of burners 35. 3 shows a longitudinal section of a burner head 36 'in the form of a burner flange according to the prior art. In the flange-shaped base body 2 ', a number of concentric to the burner longitudinal axis 1' arranged around oxidant channels 3 'are formed, each extending along channel longitudinal axes 20'. The main body 2 'also carries in the center a pilot fuel nozzle 19' for forming a pilot stage 11 '. In the oxidant channels 3 'each protrude a fuel nozzle 4', which are formed according to the prior art as a nozzle lance, and which are concentric with the respective channel longitudinal axes 20 '. Trained as a nozzle lance fuel nozzles 4 'are not shown in detail, but above described manner attached to the flange body 2, sealed against this and fed via separate fuel distributor with hoses or pipes or the like with fuel.

Mittels der als Düsenlanzen ausgebildeten Brennstoffdüsen 4' wird Brennstoff in den durch die Oxidationsmittelkanäle 3' hindurch geführten Oxidationsmittelstrom richtungsgleich und koaxial eingebracht, wodurch ein oxidations- bzw. brennfähiges Gemisch entsteht. Die Oxidationskanäle 3' bilden zusammen mit den zugeordneten Brennstoffdüsen 4' eine Hauptstufe 12'. By means of the fuel nozzles 4 'designed as nozzle lances, fuel is introduced into the oxidant flow through the oxidant channels 3' in the same direction and coaxially, thereby producing an oxidation or combustible mixture. The oxidation channels 3 'together with the associated fuel nozzles 4' form a main stage 12 '.

Fig. 4 zeigt in einer Längsschnittdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennerkopfes 36, der in seiner Ausgestaltung dem Brennerkopf 36 nach Fig. 2 gleicht. Gleiche Merkmale sind hier mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei einzelne Merkmale bereits weiter oben im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben wurden. Im Grundkörper 2 ist mindestens ein Versorgungskanal 13 ausgebildet, der hier gemäß einer bevorzugten Ausfiihrungsform zumindest teilweise und insbesondere vollständig im Grundkörper 2 um die Brennerlängsachse 1 umläuft. Der Versorgungskanal 13 wird durch eine insbesondere einzelne Brennstoffzufuhr 9 mit Brennstoff versorgt, wobei die Brennstoffzufuhr 9 ein hier nicht dargestelltes, in den Fig. 1 und 9 aber gezeigtes Durchflussbegrenzungselement 22 aufweisen kann. Der Versorgungskanal 13 ist als zumindest teilweise umlaufende Ringnut 15 im Grundkörper 2 ausgeführt, wobei die Ringnut 15 auf ihrer offenen Seite dicht verschlossen ist. Der als Rotationskörper um die Brennerlängsachse 1 umlaufende Grundkörper 2 weist eine radial äußere Umfangsfläche 17 auf, in der die Ringnut 15 von außen eingearbeitet und radial außenseitig verschlossen ist. 4 shows a longitudinal section of a first exemplary embodiment of a burner head 36 according to the invention, which in its configuration resembles the burner head 36 according to FIG. Identical features are provided here with the same reference numerals, wherein individual features have already been described above in connection with FIG. In the base body 2, at least one supply channel 13 is formed, which here according to a preferred embodiment at least partially and in particular completely in the main body 2 rotates about the burner longitudinal axis 1. The supply channel 13 is supplied with fuel in particular by a single fuel supply 9, wherein the fuel supply 9 may have a flow-limiting element 22, not shown here but shown in FIGS. 1 and 9. The supply channel 13 is designed as an at least partially circumferential annular groove 15 in the base body 2, wherein the annular groove 15 is sealed on its open side. The rotating body around the burner longitudinal axis 1 rotating body 2 has a radially outer peripheral surface 17, in which the annular groove 15 is incorporated from the outside and radially outwardly closed.

Des Weiteren weist der Brennerkopf 36 für jeden Oxidationsmittelkanal 3 jeweils mindestens eine, hier genau eine Brennstoffdüse 4 auf. Aus der ergänzenden Darstellung nach Fig. 10 ergibt sich, dass hier beispielhaft acht Oxidationsmittelkanäle 3 mit je einer Brennstoffdüse 4 vorgesehen sind. Es kann aber auch eine andere Anzahl zweckmäßig sein. Die Brennstoffdüsen 4 sind zumindest teilweise, hier sämtlich durch in den Grundkörper 2 eingearbeitete Brennstoffkanäle 5 ausgebildet, wobei die Brennstoffkanäle 5 auf ihrer Eingangsseite mit dem Versorgungskanal 13 verbunden sind und auf ihrer Ausgangsseite in den jeweiligen Oxidationsmittelkanal 3 münden. Damit sind die Brennstoffdüsen 4 bzw. die Brennstoffkanäle 5 zumindest teilweise und hier sämtlich mit dem Versorgungskanal 13 zur Versorgung mit Brennstoff verbunden. Furthermore, the burner head 36 has at least one, in this case exactly one fuel nozzle 4, for each oxidant channel 3. From the additional illustration according to FIG. 10, it is apparent that eight oxidant channels 3 each having a fuel nozzle 4 are provided here by way of example. But it can also be a different number appropriate. The fuel nozzles 4 are at least partially, here all formed by incorporated into the body 2 fuel channels 5, wherein the fuel channels 5 are connected on its input side to the supply channel 13 and open on its output side in the respective oxidant channel 3. Thus, the fuel nozzles 4 and the fuel channels 5 are at least partially and here all connected to the supply channel 13 for the supply of fuel.

Die Brennstoffkanäle 5 weisen Düsenachsen 6 auf, die eine radiale Richtungskomponente zur Kanallängsachse 20 des Oxidationsmittelkanals 3 und/oder zur Brennerlängsachse 1 des Brennerkopfes 36 aufweisen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel liegen die Kanallängsachsen 20 achsparallel zur Brennerlängsachse 1 , so dass die genannten radialen Richtungskomponenten gleichermaßen relativ zur Kanallängsachse 20 und zur Brennerlängsachse 1 gelten. Die genannte Achsparallelität muss aber nicht gegeben sein, so dass die radiale Richtungskomponente zumindest in Bezug auf eine der beiden Achsen gilt. Die gezeigte Längsschnittdarstellung führt zu einer Schnittebene, die durch die Brennerlängsachse 1 und einer Radialrichtung 26 dazu aufgespannt wird. In einer hier gleichen, möglicherweise aber auch abweichenden Schnittebene wird eine weitere Schnittebene durch die Kanallängsachse 20 und eine Radialrichtung 27 hierzu aufgespannt. In den genannten Schnittebenen liegt die Düsenachse 6 in einem ersten The fuel channels 5 have nozzle axes 6, which have a radial direction component to the channel longitudinal axis 20 of the oxidant channel 3 and / or to the burner longitudinal axis 1 of the burner head 36. In the embodiment shown, the channel longitudinal axes 20 are parallel to the axis of the burner longitudinal axis 1, so that said radial direction components apply equally relative to the channel longitudinal axis 20 and the burner longitudinal axis 1. However, said axis parallelism does not have to be given so that the radial directional component applies at least with respect to one of the two axes. The longitudinal section shown leads to a sectional plane which is spanned by the burner longitudinal axis 1 and a radial direction 26 thereto. In a same, but possibly also different cutting plane, a further cutting plane is spanned by the channel longitudinal axis 20 and a radial direction 27 for this purpose. In the mentioned sectional planes, the nozzle axis 6 lies in a first

Neigungswinkel α relativ zur Kanallängsachse 20 und in einem zweiten Neigungswinkel ß relativ zur Brennerlängsachse 1. Die genannten ersten und zweiten Neigungswinkel α, ß liegen vorteilhaft in einem Bereich von > 0° bis einschließlich 90° und bevorzugt in einem Bereich von einschließlich 60° bis einschließlich 90°. Im gezeigten Ausführungsbeispiel betragen beide Neigungswinkel α, ß zumindest näherungsweise 90°. Weitere Einzelheiten des Brennerkopfes 36 nach den Fig. 2 und 4 und insbesondere weitere Einzelheiten zur Winkellage der Düsenachsen 6 sind noch in den Fig. 9, 10 gezeigt und in deren Zusammenhang weiter unten näher beschrieben. Inclination angle α relative to the channel longitudinal axis 20 and at a second inclination angle ß relative to the burner longitudinal axis 1. The said first and second Tilt angles α, β are advantageously in a range of> 0 ° to 90 ° inclusive, and preferably in a range of 60 ° to 90 ° inclusive. In the exemplary embodiment shown, both inclination angles α, β are at least approximately 90 °. Further details of the burner head 36 according to FIGS. 2 and 4 and in particular further details of the angular position of the nozzle axes 6 are still shown in FIGS. 9, 10 and described in more detail below in their context.

Fig. 5 zeigt eine Variante der Anordnung nach Fig. 4, wobei der als Ringnut 15 ausgebildete Versorgungskanal 13 nicht in der Umfangsfiäche 17 (Fig. 4), sondern in einer senkrecht zur Brennerlängsachse 1 liegenden Stirnfläche 18 ausgebildet ist. Der Versorgungskanal 13 kann wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 außenseitig um die Vielzahl von Oxidationsmittelkanälen 3 herum umlaufen, liegt jedoch im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 radial innenseitig der Oxidationsmittelkanäle 3. Dementsprechend führen die Brennstoffkanäle 5 nicht mit radialer Richtungskomponente von außen nach innen, sondern umgekehrt mit radialer Richtungskomponente von innen nach außen aus dem Versorgungskanal 13 in die Oxidationsmittelkanäle 3. In den übrigen Merkmalen und Bezugszeichen stimmt das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 mit demjenigen nach Fig. 4 überein. FIG. 5 shows a variant of the arrangement according to FIG. 4, wherein the supply channel 13 designed as an annular groove 15 is not formed in the peripheral surface 17 (FIG. 4) but in an end face 18 perpendicular to the longitudinal axis of the burner 1. The supply channel 13 can, as in the embodiment of FIG. 4, orbit on the outside around the multiplicity of oxidant channels 3, but in the exemplary embodiment according to FIG. 5 lies radially on the inside of the oxidant channels 3. Accordingly, the fuel channels 5 do not lead from the outside to the inside with a radial direction component, but instead vice versa with radial direction component from the inside to the outside of the supply channel 13 in the oxidant channels 3. In the other features and reference numerals, the embodiment of FIG. 5 is consistent with that of FIG.

Fig. 6 zeigt in einer Längschnittdarstellung eine weitere Variante des Brennerkopfes 36 nach Fig. 4 oder 5. Hierbei sind die Oxidationsmittelkanäle 3 und die zugeordneten Brennstoffdüsen 4 bzw. Brennstoffkanäle 5 mindestens, hier genau in eine erste FIG. 6 shows a longitudinal section of a further variant of the burner head 36 according to FIG. 4 or 5. Here, the oxidant channels 3 and the associated fuel nozzles 4 or fuel channels 5 are at least exactly here in a first

Brennerstufe 7 und in eine zweite Brennerstufe 8 aufgeteilt. Die mindestens zwei, hier genau zwei Brennerstufen 7, 8 bilden zusammen die Hauptstufe 12. Zusätzlich weist der Brennerkopf 36 eine zentrale Pilotstufe 11 mit der zugehörigen Pilot-Brennstoffdüse 19 auf. Die in die beiden Brennerstufen 7, 8 aufgeteilte Hauptstufe 12 bzw. deren Burner stage 7 and divided into a second burner stage 8. The at least two, here exactly two burner stages 7, 8 together form the main stage 12. In addition, the burner head 36 has a central pilot stage 11 with the associated pilot fuel nozzle 19. The divided into the two burner stages 7, 8 main stage 12 and their

Oxidationsmittelkanäle 3 und Brennstoffkanäle 5 sind konzentrisch um die Pilotstufe 11 angeordnet. Für die verschiedenen Brennerstufen 7, 8 sind getrennte und voneinander unabhängige Brennstoffzufuhren 9, 10 vorgesehen, die wie in der Darstellung nach den Fig. 1 und 9 mit unabhängigen Durchfiussbegrenzungselementen 22 versehen sein können. Oxidant channels 3 and fuel channels 5 are arranged concentrically around the pilot stage 11. For the various burner stages 7, 8 separate and independent fuel supplies 9, 10 are provided, as shown in the illustration Fig. 1 and 9 may be provided with independent Durchfiussbegrenzungselementen 22.

Die beiden Brennstoffzufuhren 9, 10 führen in zwei voneinander getrennte The two fuel feeds 9, 10 lead into two separate

Versorgungskanäle 13, 14, die beide in der Umfangsfläche 17 des Grundkörpers 2 als Ringnut 15, 16 mit gegenseitigem axialen Versatz ausgebildet sind. Beide Ringnuten 15, 16 mit den zugehörigen Brennstoffkanälen 5 sind entsprechend der Ringnut 15 nach Fig. 4 ausgeführt. Die Brennstoffkanäle 5 des oberen Versorgungskanals 13 münden in mindestens einen, bevorzugt in eine erste Gruppe von mehreren Oxidationsmittel- kanälen 3, während die Brennstoffkanäle 5 in mindestens einen anderen, bevorzugt in eine zweite Gruppe von mehreren Oxidationsmittelkanälen 3 münden. Hierdurch können im Bedarfsfall einzelne Oxidationsmittelkanäle 3 bzw. einzelne Gruppen davon abgeschaltet oder mit anderen Betriebsparametern betrieben werden als ein jeweils anderer Oxidationsmittelkanal 3 bzw. eine andere Gruppe davon. Mit anderen Worten können die beiden Brennerstufen 7, 8 der Hauptstufe 12 unabhängig voneinander betrieben und bei Bedarf auch einzeln abgeschaltet werden. Supply channels 13, 14, which are both formed in the peripheral surface 17 of the base body 2 as an annular groove 15, 16 with mutual axial displacement. Both annular grooves 15, 16 with the associated fuel channels 5 are executed according to the annular groove 15 of FIG. 4. The fuel channels 5 of the upper supply channel 13 open into at least one, preferably in a first group of several Oxidationsmittel- channels 3, while the fuel channels 5 in at least one other, preferably in a second group of multiple oxidant channels 3 open. In this way, if required, individual oxidant channels 3 or individual groups thereof can be switched off or operated with different operating parameters than a respective different oxidant channel 3 or another group thereof. In other words, the two burner stages 7, 8 of the main stage 12 can be operated independently of each other and, if necessary, switched off individually.

Fig. 7 zeigt eine Abwandlung des Brennerkopfes 36 nach Fig. 6, bei der die zwei getrennten Versorgungskanäle 13, 14 in der Stirnfläche des Brennerkopfes 36 bzw. dessen Grundkörper 2 ausgebildet sind. Hierbei handelt es sich vergleichbar zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 um zwei in die Stirnfläche 18 des Grundkörpers 2 eingearbeitete Ringnuten 15, 16, die im gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel in Axialrichtung übereinander angeordnet und durch ein Trennblech voneinander getrennt sind. Die erste Brennstoffzufuhr 9 mündet direkt in die obere Ringnut 15, während die zweite Brennstoffzufuhr 10 von oben durch die obere Ringnut 15 hindurchgeführt ist und unterhalb davon in die Ringnut 16 mündet. Alternativ können die beiden FIG. 7 shows a modification of the burner head 36 according to FIG. 6, in which the two separate supply channels 13, 14 are formed in the end face of the burner head 36 or its basic body 2. This is comparable to the embodiment of FIG. 5 to two in the end face 18 of the body 2 incorporated annular grooves 15, 16, which are arranged in the preferred embodiment shown in the axial direction one above the other and separated by a separating plate. The first fuel supply 9 opens directly into the upper annular groove 15, while the second fuel supply 10 is passed from above through the upper annular groove 15 and below it opens into the annular groove 16. Alternatively, the two can

Versorgungskanäle 13, 14 bzw. die beiden Ringnuten 15, 16 radial gegeneinander versetzt sein, wobei beispielsweise ein Versorgungskanal 13 radial innenseitig der Oxidationsmittelkanäle 3 und der andere Versorgungskanal 14 radial außenseitig davon positioniert sein kann. Bezüglich der weiteren Ausgestaltung stimmen die Versorgungskanäle 13, 14 bzw. die zugehörigen Ringnuten 15, 16 mit dem Supply channels 13, 14 and the two annular grooves 15, 16 may be radially offset from one another, wherein, for example, a supply channel 13 radially on the inside of the Oxidationsmittelkanäle 3 and the other supply channel 14 may be positioned radially outside thereof. Regarding the further embodiment, the vote Supply channels 13, 14 and the associated annular grooves 15, 16 with the

Versorgungskanal 13 bzw. der Ringnut 15 des Ausfuhrungsbeispiels nach Fig. 5 überein. Supply channel 13 and the annular groove 15 of the exemplary embodiment of FIG. 5 match.

Fig. 8 zeigt in einer schematischen Detaildarstellung einen einzelnen Oxidationsmittel- kanal 3 nach den Fig. 4 bis 7 mit einem optionalen, um den Oxidationsmittelkanal 3 ringförmig umlaufenden Ringkanal 21. Der Ringkanal 21 ist in nicht näher dargestellter Weise mit einem der beiden oben beschriebenen Versorgungskanäle 13, 14 verbunden und wird auf diese Weise mit Kraftstoff versorgt. Der Ringkanal 21 läuft zumindest teilweise, hier vollständig geschlossen um den Oxidationsmittelkanal 3 herum. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist er als Ringnut ausgeführt, die nach oben durch einen Deckel 25 bzw. durch ein Deckblech verschlossen ist. Vom Ringkanal 21 aus führt mindestens ein Brennstoffkanal 5, hier mehrere Brennstoffkanäle 5 mit zugeordneten Düsenachsen 6 in den Oxidationsmittelkanal 3. 8 shows, in a schematic detail illustration, a single oxidant channel 3 according to FIGS. 4 to 7 with an optional annular channel 21 which surrounds the oxidant channel 3 in an annular manner. The annular channel 21 is in a manner not shown with one of the two supply channels described above 13, 14 connected and is supplied in this way with fuel. The annular channel 21 runs at least partially, in this case completely closed around the oxidant channel 3. In the illustrated embodiment, it is designed as an annular groove which is closed at the top by a cover 25 and by a cover plate. From the annular channel 21, at least one fuel channel 5, in this case a plurality of fuel channels 5 with associated nozzle axes 6, leads into the oxidant channel 3.

Sofern nicht ausdrücklich abweichend angegeben oder zeichnerisch dargestellt, stimmen die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 2 und 4 bis 8 in ihren übrigen Merkmalen, Bezugszeichen und optionalen Gestaltungsmöglichkeiten miteinander überein, wobei auch eine Kombination solcher Merkmale wie beispielsweise die Kombination eines stirnseitigen Versorgungskanals 13 mit einem umfangsseitigen Versorgungskanal 14 in Betracht kommt. Unless expressly stated otherwise or shown in the drawing, the exemplary embodiments according to FIGS. 2 and 4 to 8 coincide with each other in their other features, reference numerals and optional design possibilities, whereby a combination of such features as, for example, the combination of an end-side supply channel 13 with a peripheral side Supply channel 14 comes into consideration.

Fig. 9 zeigt in einer perspektivischen Längsschnittdarstellung den Brennerkopf 36 nach den Fig. 2 und 4 zur Veranschaulichung verschiedener Winkel der Düsenachse 6. FIG. 9 shows, in a perspective longitudinal section illustration, the burner head 36 according to FIGS. 2 and 4 for illustrating different angles of the nozzle axis 6.

Abweichend von der Darstellung nach Fig. 4 weisen die Düsenachsen 6 erste und zweite Neigungswinkel α, ß auf, die kleiner als 90° sind. Die beiden Neigungswinkel a, ß sind dabei derart bestimmt, dass bei einem Betrag von < 90° die jeweilige Düsenachse 6 ausgehend vom Versorgungskanal 13 zum Oxidationsmittelkanal 3 hin in Durchströmungsrichtung bzw. zum Ausgang des Oxidationsmittelkanals 3 geneigt ist. Für die in Frage kommenden Beträge der beiden Neigungswinkel α, ß gilt das im Zusammenhang mit Fig. 4 Gesagte. Notwithstanding the representation according to FIG. 4, the nozzle axes 6 have first and second angles of inclination α, β which are smaller than 90 °. The two angles of inclination a, ß are determined such that at an amount of <90 °, the respective nozzle axis 6 is inclined starting from the supply channel 13 to the oxidant channel 3 in the flow direction or to the output of the oxidant channel 3. For the Possible amounts of the two angles of inclination α, β apply in connection with FIG. 4.

Fig. 10 zeigt in einer schematischen Querschnittsdarstellung den Brennerkopf nach den Fig. 2, 4 und 9 zur Veranschaulichung weiterer optionaler Winkellagen der Düsenachsen 6. Die hier gezeigte Querschnittsebene liegt senkrecht sowohl zur Brennerlängsachse 1 als auch zu den jeweiligen Kanallängsachsen 20. Sofern die Kanallängsachsen 20 abweichend von der Darstellung nach Fig. 10 nicht achsparallel zu der Brennerlängsachse 1 verlaufen, sind dann die beiden genannten Querschnittsebenen nicht deckungsgleich. Zur besseren Übersicht sind in Fig. 10 drei verschiedene Brennstoffkanäle 5, 5', 5" mit zugeordneten Düsenachsen 6, 6', 6" dargestellt. In der Praxis wird jedoch bevorzugt nur eine Bauform der nachfolgend näher beschriebenen Brennstoffkanäle 5, 5', 5" mit Düsenachsen 6, 6', 6" in einem einzigen Brennerkopf 36 eingesetzt. Natürlich ist aber auch eine Kombination davon möglich. Fig. 10 shows a schematic cross-sectional view of the burner head according to FIGS. 2, 4 and 9 for illustrating further optional angular positions of the nozzle axes 6. The cross-sectional plane shown here is perpendicular both to the burner longitudinal axis 1 and to the respective channel longitudinal axis 20. If the channel longitudinal axes 20th deviate from the illustration of FIG. 10 is not parallel to the axis of the burner longitudinal axis 1, then the two mentioned cross-sectional planes are not congruent. For a better overview, three different fuel channels 5, 5 ', 5 "with associated nozzle axes 6, 6', 6" are shown in FIG. In practice, however, preferably only one design of the fuel channels 5, 5 ', 5 "described in more detail below with nozzle axes 6, 6', 6" in a single burner head 36 is used. Of course, a combination of it is possible.

In einer ersten optionalen Ausführungsform liegt die Düsenachse 6 des Brennstoffkanals 5 in der senkrecht zur Brennerlängsachse 1 gemessenen Querschnittsebene genau radial zur Brennerlängsachse 1, also auf der Radialrichtung 26. Damit läuft die Düsenachse 6 durch die Brennerlängsachse 1. Außerdem liegt die Düsenachse 6 des Brenn- stoffkanals 5 in der senkrecht zur Kanallängsachse 20 liegenden Querschnittsebene genau radial zur Kanallängsachse 20, läuft also genau auf die Kanallängsachse 20 zu. In a first optional embodiment, the nozzle axis 6 of the fuel channel 5 lies in the perpendicular to the burner longitudinal axis 1 cross-sectional plane exactly radially to the burner longitudinal axis 1, ie in the radial direction 26. Thus, the nozzle axis 6 passes through the burner longitudinal axis 1. In addition, the nozzle axis 6 of the combustion Material channel 5 in the plane perpendicular to the channel longitudinal axis 20 cross-sectional plane exactly radially to the channel longitudinal axis 20, so runs exactly on the channel longitudinal axis 20.

In einer weiteren optionalen Ausführungsform liegt die Düsenachse 6' der Brennstoff- düse 5' in der senkrecht zur Brennerlängsachse 1 liegenden Querschnittsebene gemessen in einem Seitenwinkel γ zur Brennerlängsachse 1 , so dass die Düsenachse 6' nicht durch die Brennerlängsachse 1 hindurch läuft. Wohl aber läuft die Düsenachse 6' durch die zugeordnete Kanallängsachse 20'. Von der Brennerlängsachse 1 aus verläuft durch die zugeordnete Kanallängsachse 20' eine Radialrichtung 26', wobei der Seitenwinkel γ zwischen der Radialrichtung 26' und der Düsenachse 6' gemessen ist. Schließlich ist noch eine weitere optionale Ausfuhrungsform eines Brennstoffkanals 5" mit einer Düsenachse 6" gezeigt. Hierbei liegt die Düsenachse 6" des Brennstoffkanals 5" in der senkrecht zur Kanallängsachse 20" liegenden Querschnittsebene gemessen in einem Drallwinkel δ zur Kanallängsachse 20". Von der Kanallängsachse 20" aus verläuft zur Mündung des Brennstoffkanals 5" eine Radialrichtung 27", wobei der Drallwinkel δ zwischen der Radialrichtung 27" und der Düsenachse 6" gemessen ist. In a further optional embodiment, the nozzle axis 6 'of the fuel nozzle 5' in the cross-sectional plane perpendicular to the burner longitudinal axis 1 is measured at a side angle γ to the burner longitudinal axis 1, so that the nozzle axis 6 'does not pass through the burner longitudinal axis 1. But well, the nozzle axis 6 'passes through the associated channel longitudinal axis 20'. From the burner longitudinal axis 1 extends through the associated channel longitudinal axis 20 ', a radial direction 26', wherein the side angle γ between the radial direction 26 'and the nozzle axis 6' is measured. Finally, another optional embodiment of a fuel channel 5 "with a nozzle axis 6" is shown. Here, the nozzle axis 6 "of the fuel channel 5" in the plane perpendicular to the channel longitudinal axis 20 "cross-sectional plane measured in a helix angle δ to the channel longitudinal axis 20". From the channel longitudinal axis 20 "extends to the mouth of the fuel channel 5" a radial direction 27 ", wherein the helix angle δ between the radial direction 27" and the nozzle axis 6 "is measured.

Zusätzlich zum Drallwinkel δ weist die Düsenachse 6" einen hier nicht eingezeichneten, aber bei der Düsenachse 6' gezeigten Seitenwinkel γ auf. Natürlich ist auch eine Lage der Düsenachse 6" mit einem Drallwinkel δ aber ohne einen Seitenwinkel γ möglich. Umgekehrt weist die Düsenachse 6' nur den Seitenwinkel γ auf, während der dort nicht eingezeichnete Drallwinkel δ = 0 ist. Die Düsenachse 6 des Brennstoffkanals 5 weist weder einen Seitenwinkel γ, noch einen Drallwinkel δ auf. Mit anderen Worten sind die Beträge des Seitenwinkels γ und des Drallwinkels δ gleich 0. Zumindest durch die Anordnung der Düsenachse 6" in einem Drallwinkel δ, alternativ oder in Kombination damit auch mit einem Seitenwinkel γ sowie mit Neigungswinkeln α, ß lässt sich ein verwirbelter Kraftstoffeintrag in den jeweiligen Oxidationsmittelkanal 20 entsprechend einer spiraligen Linie 28 nach Fig. 9 für eine gute Durchmischung des Brennstoffs mit dem Oxidationsmittel erzielen. In addition to the helix angle δ, the nozzle axis 6 "has a side angle γ not shown here but shown at the nozzle axis 6 '. Of course, a position of the nozzle axis 6" is possible with a helix angle δ but without a side angle γ. Conversely, the nozzle axis 6 'only the side angle γ, while there is not drawn twist angle δ = 0. The nozzle axis 6 of the fuel channel 5 has neither a side angle γ, nor a helix angle δ. In other words, the amounts of the side angle γ and the helix angle δ equal 0. At least by the arrangement of the nozzle axis 6 "in a helix angle δ, alternatively or in combination with a side angle γ and inclination angles α, ß can be a swirled fuel entry in the respective oxidant channel 20 corresponding to a spiral line 28 of FIG. 9 for a good mixing of the fuel with the oxidizing agent.

Die Figuren 11 und 12 zeigen noch Varianten des Ausführungsbeispiels nach Fig. 4, wobei an Stelle eines im Grundkörper 2 ausgebildeten und die jeweilige Brennstoffdüse 4 bildenden Brennstoffkanals 5 (Fig. 4) ein Brennstoffkanalkörper 42 vorgesehen ist, der in den zugeordneten Oxidationsmittelkanal 3 hinein geführt ist. Der Brennstoffkanalkörper 42 ist in den Figuren 11 und 12 in insgesamt vier verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen dargestellt, wobei in der Praxis bevorzugt mehrere Brennstoffkanalkörper 42 der gleichen Bauform eingesetzt werden. Natürlich ist es aber auch möglich, gemischte Bauformen innerhalb eines Brennerkopfes 36 vorzusehen. Gemeinsame Merkmale der verschiedenen Brennstoffkanalkörper 42 sind die Ausbildung mindestens einer Brennstoffdüse 4 an jeweils einem Brennstoffkanalkörper 42 sowie die optionale, bevorzugte Positionierung der Brennstoffdüse 4 zumindest näherungsweise auf der Kanallängsachse 20. In allen Fällen befindet sich innerhalb des Brennstoffkanalkörpers 42 ein Brennstoffkanalabschnitt 43 für die Zufuhr von Brennstoff zur jeweiligen Brennstoffdüse 4. Vorzugsweise, aber nicht zwingend, wird der Brennstoffkanalabschnitt 43 aus einem zugeordneten Versorgungskanal 13, 14 gespeist, wie er vorstehend im Zusammenhang mit den Figuren 4 bis 7, 9 und 10 beschrieben ist. FIGS. 11 and 12 show variants of the exemplary embodiment according to FIG. 4, wherein instead of a fuel channel 5 (FIG. 4) formed in the base body 2 and forming the respective fuel nozzle 4, a fuel channel body 42 is provided which led into the associated oxidant channel 3 is. The fuel channel body 42 is shown in Figures 11 and 12 in a total of four different exemplary embodiments, wherein in practice preferably a plurality of fuel channel body 42 of the same design are used. Of course, it is also possible to provide mixed designs within a burner head 36. Common features of the various fuel channel bodies 42 are the formation of at least one fuel nozzle 4 on each of a fuel channel body 42 and the optional, preferred positioning of the fuel nozzle 4 at least approximately on the channel longitudinal axis 20. In all cases, is located within the fuel channel body 42, a fuel channel section 43 for the supply of Fuel to the respective fuel nozzle 4. Preferably, but not necessarily, the fuel channel portion 43 is fed from an associated supply channel 13, 14, as described above in connection with Figures 4 to 7, 9 and 10.

Es kann ausreichen, dass der jeweilige Brennstoffkanalkörper 42 nur einseitig überkragend in den zugeordneten Oxidationsmittelkanal 3 hineinragt. In den gezeigten bevorzugten Ausfuhrungsbeispielen ist er derart in den jeweiligen Oxidationsmittelkanal 3 hineingeführt, dass er diesen quer zu seiner Kanallängsachse 20 vollständig durchgreift und dabei beidseitig an den sich gegenüberliegenden Wänden des jeweiligen Oxidationsmittelkanal 3 abgestützt ist. In den gezeigten bevorzugten Ausfuhrungsbeispielen weisen die Brennstoffkanalkörper 42 einen kreisrunden Querschnitt auf, wobei sie hier insgesamt zylindrisch ausgebildet sind. Es kommen aber auch abweichende Querschnittsformen insbesondere zur Minderung des Strömungswiderstandes in Betracht, wie etwa elliptische, tropfenförmige oder eine in anderer Weise stromlinienförmige Querschnittsformen. It may be sufficient for the respective fuel channel body 42 to protrude beyond the associated oxidant channel 3 on only one side in a cantilever manner. In the preferred exemplary embodiments shown, it is guided into the respective oxidant channel 3 in such a way that it passes completely through it transversely to its channel longitudinal axis 20 and is supported on both sides on the opposite walls of the respective oxidant channel 3. In the preferred exemplary embodiments shown, the fuel channel bodies 42 have a circular cross-section, wherein they are here overall cylindrical. But there are also deviating cross-sectional shapes, in particular for reducing the flow resistance into consideration, such as elliptical, teardrop-shaped or otherwise streamlined cross-sectional shapes.

Im Ausführungsbeispiel gemäß der linken Bildhälfte von Fig. 11 ist der Brennstoffkanalabschnitt 43 als Durchgangsbohrung ausgebildet, die den Brennstoffkanalabschnitt 43 in dessen Längsrichtung, also senkrecht zur Kanallängsachse 20 vollständig durchgreift. Alternativ hierzu kann auch ein verkürzter, als Sackbohrung ausgeführter Brennstoffkanalabschnitt 43 vorgesehen sein, der nur bis zur Brennstoffdüse 4 gemäß der rechten Bildhälfte von Fig. 11 reicht. In beiden Fällen zweigt hiervon rechtwinklig und koaxial zur Kanallängsachse 20 ein Kanalabschnitt ab, der die Brennstoffdüse 4 bildet, wobei die zugeordnete Düsenachse 6 deckungsgleich mit der Kanallängsachse 20 ist. Es kann aber auch eine Achsparallelität mit einem Abstand zwischen der Düsenachse 6 und der Kanallängsachse 20 zweckmäßig sein. In the exemplary embodiment according to the left-hand half of FIG. 11, the fuel channel section 43 is formed as a through-hole, which completely passes through the fuel channel section 43 in its longitudinal direction, that is to say perpendicular to the channel longitudinal axis 20. Alternatively, a shortened, designed as a blind bore fuel channel section 43 may be provided which extends only to the fuel nozzle 4 according to the right half of FIG. In both cases, at right angles thereto and coaxially to the channel longitudinal axis 20, a channel section branches off, which forms the fuel nozzle 4, the associated nozzle axis 6 being congruent with the channel longitudinal axis 20. It but can also be an axis parallelism with a distance between the nozzle axis 6 and the channel longitudinal axis 20 may be appropriate.

Eine weitere Variante ist in der rechten Bildhälfte von Fig. 12 gezeigt, wobei an Stelle einer einzigen Brennstoffdüse 4 mehrere, hier beispielhaft zwei Brennstoffdüsen 4 an einem Brennstoffkanalkörper 42 ausgebildet sind, die mit Abstand zu den Kanalwänden des zugeordneten Oxidationsmittelkanals 5 und insbesondere in der Nähe zur zugeordneten Kanallängsachse 20 liegen. Die mehreren Brennstoffdüsen 4 werden vorteilhaft aus einem gemeinsamen Brennstoffkanalabschnitt 43 gespeist. Anstelle des hier gezeigten durchgehenden Brennstoffkanalabschnittes 43 kann aber auch ein verkürzter Brennstoffkanalabschnitt 43 analog zur rechten Bildhälfte von Fig. 11 zweckmäßig sein. Jedenfalls sind in allen drei vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen die Brennstoffdüsen 4 in der Durchströmungsrichtung des Oxidationsmittelkanals 3 ausgerichtet, wobei eine zumindest näherungsweise zentrale Injektion des Brennstoffes in den jeweiligen Oxidationsmittelkanal 3 erfolgt. A further variant is shown in the right-hand half of FIG. 12, wherein instead of a single fuel nozzle 4, a plurality of fuel nozzles 4, for example two fuel nozzles 4, are formed at a distance from the channel walls of the associated oxidant channel 5 and in particular in the vicinity lie to the associated channel longitudinal axis 20. The plurality of fuel nozzles 4 are advantageously fed from a common fuel channel section 43. Instead of the continuous fuel channel section 43 shown here, however, a shortened fuel channel section 43 analogous to the right-hand half of FIG. 11 may also be expedient. In any case, in all three embodiments described above, the fuel nozzles 4 are aligned in the flow direction of the oxidant channel 3, wherein an at least approximately central injection of the fuel into the respective oxidant channel 3 takes place.

Schließlich zeigt die linke Bildhälfte von Fig. 12 noch eine weitere Variante mit einem schräg durch den Brennstoffkanalkörper 42 geführten und nicht verzweigten Brenn- stoffkanalabschnitt 43. Hier bildet der Brennstoffkanalabschnitt 43 unmittelbar an seinem Ausgangsende die Brennstoffdüse 4, deren Düsenachse 6 gleich der Brennstoffkanalachse ist. Die Düsenachse 6 weist damit bezogen auf die Ebene des hier gezeigten Brennerlängsschnittes sowohl eine axiale als auch eine radiale Richtungskomponente auf. Mit anderen Worten liegt die Düsenachse 6 bezogen auf die Richtung der Brennerlängsachse 1 bzw. der Kanallängsachse 20, als auch bezogen auf die Richtung der jeweils zugeordneten Radialrichtung 26, 27 in einem von 0° und 90° abweichenden Winkel. Insbesondere bei einer solchen schrägen Ausrichtung der Düsenachse 6 kann es zweckmäßig sein, die Brennstoffdüse 4 zwar mit Abstand zu den Kanalwänden des zugeordneten Oxidationsmittelkanals 5 anzuordnen, dabei aber auch einen Abstand zur Kanallängsachse 20 des Oxidationsmittelkanals 3 einzuhalten. Unter Ausnutzung der radialen Richtungskomponente des austretenden Brennstoffes kann auf diese Weise ein Äquivalent zur zentralen und koaxialen Brennstoffeinspeisung gemäß der übrigen Ausführungsbeispiele der Figuren 11 und 12 erzielt werden. Finally, the left-hand half of FIG. 12 shows yet another variant with a fuel channel section 43 guided obliquely through the fuel channel body 42. Here, the fuel channel section 43 directly forms the fuel nozzle 4 whose nozzle axis 6 is equal to the fuel channel axis directly at its output end. The nozzle axis 6 thus has both an axial and a radial direction component with respect to the plane of the burner longitudinal section shown here. In other words, the nozzle axis 6 is based on the direction of the burner longitudinal axis 1 or the channel longitudinal axis 20, as well as with respect to the direction of the respective associated radial direction 26, 27 in an angle deviating from 0 ° and 90 °. In particular, with such an oblique orientation of the nozzle axis 6, it may be expedient to arrange the fuel nozzle 4 at a distance from the channel walls of the associated oxidant channel 5, but also to maintain a distance from the channel longitudinal axis 20 of the oxidant channel 3. Taking advantage of the radial directional component of the exiting fuel can on this way one equivalent to the central and coaxial fuel feed according to the other embodiments of Figures 11 and 12 can be achieved.

Sofern nicht ausdrücklich anders beschrieben, stimmen die verschiedenen Ausführungsbeispiele der Brennstoff kanalkörper 42 in ihren übrigen Merkmalen und Bezugszeichen überein, was auch für den Vergleich der Brennerköpfe 36 gemäß der Figuren 11 und 12 mit dem Brennerkopf 36 nach Fig. 4 gilt. Darüber hinaus lassen sich die erfindungsgemäßen Brennstoffkanalkörper 42 auch in beliebigen anderen Brennerköpfen, insbesondere in Brennerköpfen 36 gemäß der weiteren hier insgesamt beschriebenen Unless otherwise expressly described, the various embodiments of the fuel channel body 42 agree in their other features and reference numerals, which also applies to the comparison of the burner heads 36 according to Figures 11 and 12 with the burner head 36 of FIG. In addition, the fuel channel body 42 according to the invention can also be described in any other burner heads, in particular in burner heads 36 according to the further described here in total

Ausführungsbeispiele einsetzen. Use exemplary embodiments.

Claims

Ansprüche claims 1. Brennerkopf (36) für einen Brenner (35), der sich entlang einer Brennerlängsachse (1) erstreckt, umfassend zumindest einen in einem radialen Abstand zur Brennerlängsachse (1) in einem Grundkörper (2) angeordneten und eine Kanallängsachse (20) aufweisenden Oxidationsmittelkanal (3) sowie zumindest eine in den zumindest einen Oxidationsmittelkanal (3) mündende Brennstoffdüse (4), dadurch gekennzeichnet, dass im Grundkörper (2) mindestens ein Versorgungskanal (13, 14) zur Brennstoffversorgung der mindestens einen Brennstoffdüse (4) ausgebildet ist. A burner head (36) for a burner (35) which extends along a burner longitudinal axis (1), comprising at least one oxidant channel which is arranged at a radial distance from the burner longitudinal axis (1) in a base body (2) and has a channel longitudinal axis (20) (3) and at least one fuel nozzle (4) opening into the at least one oxidant channel (3), characterized in that at least one supply channel (13, 14) for supplying fuel to the at least one fuel nozzle (4) is formed in the base body (2). 2. Brennerkopf nach Anspruch 2, 2. Burner head according to claim 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von um die Brennerlängsachse (1) herum in dem Grundkörper (2) angeordneten Oxidationsmittelkanälen (3) mit mindestens je einer in jeweils einen Oxidationsmittelkanal (3) mündenden Brennstoffdüse (4) vorgesehen ist, wobei die Brennstoffdüsen (4) zumindest teilweise und insbesondere sämtlich mit dem mindestens einen Versorgungskanal (13, 14) zur Versorgung mit Brennstoff verbunden sind.  characterized in that a plurality of about the burner longitudinal axis (1) around in the base body (2) arranged oxidant channels (3) is provided with at least one each in an oxidant (3) fuel nozzle (4), wherein the fuel nozzles (4) at least partially and in particular all connected to the at least one supply channel (13, 14) for supplying fuel. 3. Brennerkopf nach Anspruch 1 oder 2, zumindest jedoch nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, 3. Burner head according to claim 1 or 2, but at least according to the preamble of claim 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Brennstoffdüse (4) zumindest teilweise durch einen in den zugeordneten Oxidationsmittelkanal (3) mündenden Brennstoffkanal (5) im Grundkörper (2) ausgebildet ist, wobei eine Düsensachse (6) des Brennstoffkanals (5) eine radiale Richtungskomponente relativ zur Kanallängsachse (20) des Oxidationsmittelkanals (3) und/oder zur  characterized in that the at least one fuel nozzle (4) is at least partially formed by an opening in the associated oxidant channel (3) fuel channel (5) in the base body (2), wherein a nozzle axis (6) of the fuel channel (5) relative to a radial direction component to the channel longitudinal axis (20) of the oxidant channel (3) and / or to Brennerlängsachse (1) des Brennerkopfes (36) aufweist und insbesondere radial zur Kanallängsachse (20) und/oder radial zur Brennerlängsachse (1) liegt. Has burner longitudinal axis (1) of the burner head (36) and in particular radially to the channel longitudinal axis (20) and / or radially to the burner longitudinal axis (1). 4. Brennerkopf nach Anspruch 3, 4. Burner head according to claim 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenachse (6) einen ersten Neigungswinkel (a) zur Kanallängsachse (20) aufweist, wobei der erste Neigungswinkel (a) in einem Bereich von größer 0° bis einschließlich 90° und bevorzugt in einem Bereich von einschließlich 60° bis einschließlich 90° liegt, und insbesondere zumindest näherungsweise 90° beträgt.  characterized in that the nozzle axis (6) has a first inclination angle (a) to the channel longitudinal axis (20), wherein the first inclination angle (a) in a range of greater than 0 ° to and including 90 °, and preferably in a range of from 60 ° to including 90 °, and in particular at least approximately 90 °. 5. Brennerkopf nach Anspruch 3 oder 4, 5. Burner head according to claim 3 or 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenachse (6) einen zweiten Neigungswinkel (ß) zur Brennerlängsachse (1) aufweist, wobei der zweite Neigungswinkel (ß) in einem Bereich von größer 0° bis einschließlich 90° und bevorzugt in einem Bereich von einschließlich 60° bis einschließlich 90° liegt, und insbesondere zumindest näherungsweise 90° beträgt.  characterized in that the nozzle axis (6) has a second inclination angle (ß) to the burner longitudinal axis (1), wherein the second inclination angle (ß) in a range of greater than 0 ° to and including 90 ° and preferably in a range of up to and including 60 ° including 90 °, and in particular at least approximately 90 °. 6. Brennerkopf nach einem der Ansprüche 3 bis 5, 6. Burner head according to one of claims 3 to 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenachse (6') der Brennstoffdüse (4, 5') in einer senkrecht zur Brennerlängsachse (1) liegenden Querschnittsebene gemessen in einem Seitenwinkel (γ) zur Brennerlängsachse (1) liegt.  characterized in that the nozzle axis (6 ') of the fuel nozzle (4, 5') in a direction perpendicular to the burner longitudinal axis (1) cross-sectional plane measured in a side angle (γ) to the burner longitudinal axis (1). 7. Brennerkopf nach einem der Ansprüche 3 bis 6, 7. Burner head according to one of claims 3 to 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenachse (6") der Brennstoffdüse (4, 5") in einer senkrecht zur Kanallängsachse (20) liegenden Querschnittsebene gemessen in einem Drallwinkel (δ) zur Kanallängsachse (20) liegt.  characterized in that the nozzle axis (6 ") of the fuel nozzle (4, 5") in a perpendicular to the channel longitudinal axis (20) lying cross-sectional plane measured in a helix angle (δ) to the channel longitudinal axis (20). 8. Brennerkopf nach Anspruch 1 oder 2, zumindest jedoch nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , 8. Burner head according to claim 1 or 2, but at least according to the preamble of claim 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Brermstoffkanalkörper (42) in den Oxidations- mittelkanal (3) hinein geführt ist, wobei zumindest eine Brennstoffdüse (4) am Brermstoffkanalkörper (42) ausgebildet und insbesondere zumindest näherungsweise auf der Kanallängsachse (20) angeordnet ist. characterized in that a Brömstoffkanalkörper (42) is guided into the Oxidationsmittelkanal (3) inside, wherein at least one fuel nozzle (4) formed on the Bremstoffkanalkörper (42) and in particular at least approximately on the channel longitudinal axis (20). 9. Brennerkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, 9. burner head according to one of claims 1 to 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidationsmittelkanäle (3) und die zugeordneten Brennstoffdüsen (4), insbesondere Brennstoffkanäle (5), mindestens in eine erste Brennerstufe (7) und in eine zweite Brennerstufe (8) aufgeteilt sind, wobei der Brennerkopf (36) bevorzugt eine zentrale Pilotstufe (11) und eine vorzugsweise konzentrisch um die Pilotsrufe (11) angeordnete Hauptstufe (12) aufweist, wobei die Hauptstufe (12) durch die mindestens zwei verschiedenen Brennerstufen (7, 8) gebildet ist, und wobei für die verschiedenen Brennerstufen (7, 8) getrennte und voneinander unabhängige Brennstoffzufuhren (9, 10) vorgesehen und insbesondere im Grundkörper (2) ausgebildet sind.  characterized in that the oxidant channels (3) and the associated fuel nozzles (4), in particular fuel channels (5), at least in a first burner stage (7) and in a second burner stage (8) are divided, wherein the burner head (36) is preferably a central pilot stage (11) and a main stage (12) preferably arranged concentrically around the pilot calls (11), wherein the main stage (12) is formed by the at least two different burner stages (7, 8), and wherein for the various burner stages (7 , 8) separate and mutually independent fuel supply (9, 10) are provided and in particular in the base body (2) are formed. 10. Brennerkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 9, 10. Burner head according to one of claims 1 to 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Versorgungskanal (13, 14) als zumindest teilweise um die Brennerlängsachse (1) des Brennerkopfes (36) umlaufende Ringnut (15, 16) im Grundkörper (2) ausgeführt ist, wobei die Ringnut (15, 16) auf ihrer offenen Seite dicht verschlossen ist, und wobei vorteilhaft eine Ringnut (15, 16) in eine Umfangsfläche (17) und/oder in eine Stirnfläche (18) des Grundkörper (2) eingearbeitet ist.  characterized in that the at least one supply channel (13, 14) as at least partially around the burner longitudinal axis (1) of the burner head (36) encircling annular groove (15, 16) in the base body (2) is executed, wherein the annular groove (15, 16) is sealed on its open side, and wherein advantageously an annular groove (15, 16) in a peripheral surface (17) and / or in an end face (18) of the base body (2) is incorporated. 11. Brennerkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 10, 11. Burner head according to one of claims 1 to 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Grundkörper (2) jeweils um die Oxidationsmittelkanäle (3) herum ein Ringkanal (21) vorgesehen ist, der mit dem  characterized in that in the base body (2) in each case around the oxidant channels (3) around an annular channel (21) is provided which with the Versorgungskanal (13, 14) verbunden ist, und von dem aus die Brennstoffkanäle (5) in die Oxidationsmittelkanäle (3) führen. Supply channel (13, 14) is connected, and from which the fuel channels (5) in the oxidant channels (3) lead. 12. Brennerkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 11, 12. Burner head according to one of claims 1 to 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Versorgungskanal (13, 14) und den durch den Versorgungskanal (13, 14) mit Brennstoff versorgten Brennstoff düsen (4, 5) ein steuerbares Durchflussbegrenzungselement (22) vorgesehen ist, über welches die Versorgung der Brennstoffdüsen (4, 5) mit Brennstoff wählbar einstellbar ist.  characterized in that between the supply channel (13, 14) and through the supply channel (13, 14) fuel-supplied fuel nozzles (4, 5) is provided a controllable flow-limiting element (22) via which the supply of the fuel nozzles (4, 5) is selectable with fuel selectable. 13. Brennerkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 12, 13. Burner head according to one of claims 1 to 12, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem für die Brennstoffversorgung der Brennstoffdüsen (4, 5) vorgesehenen Versorgungskanal (13, 14) ein kanalartiges Oxidationsmittelplenum (23) im oder am Grundkörper (2) vorgesehen ist, über welches der oder die Oxidationsmittelkanäle (3) mit Oxidationsmittel beaufschlagbar sind, wobei zwischen dem Oxidationsmittelplenum (23) und den durch das Oxidationsmittelplenum (23) mit Oxidationsmittel versorgten Oxi- dationsmittelkanälen (3) bevorzugt ein steuerbares Durchflussdrosselelement (24) vorgesehen ist, über welches die Versorgung der Oxidationsmittelkanäle (3) mit Oxidationsmittel wählbar einstellbar ist.  characterized in that in addition to the supply of fuel to the fuel nozzles (4, 5) provided supply channel (13, 14) a channel-like Oxidungsmittelplenum (23) in or on the base body (2) is provided, via which the or the oxidant channels (3) with oxidizing agent can be acted upon, between the Oxidationsmittelplenum (23) and the Oxidationsmittelplenum (23) supplied with Oxidationsmittel Oxiden dationsmittelkanälen (3) is preferably a controllable flow restrictor (24) via which the supply of the oxidant channels (3) selectable with oxidizing agent is. 14. Gasturbine (30) mit einem Brenner (35) umfassend einen Brennerkopf (36) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Brennerkopf (36) eine zentrale Pilotstufe (11) und eine konzentrisch um die Pilotstufe (11) angeordnete Hauptstufe (12) aufweist, wobei die Hauptstufe (12) durch die mindestens zwei verschiedenen Brennerstufen (7, 8) gebildet ist, wobei für jede Brennerstufe (7, 8) im Grundkörper (2) je ein unabhängiger Versorgungskanal (13, 14) in Form einer zumindest teilweise umlaufenden und verschlossenen Ringnut (15, 16) zur Bildung getrennter und voneinander unabhängiger Brennstoffzufuhren (9, 10) für die Brennerstufen (7, 8) ausgebildet ist, wobei die Gasturbine (30) zumindest teilweise über einen Abgasstrom (38) des Brenners (35) angetrieben wird. 14. A gas turbine (30) with a burner (35) comprising a burner head (36) according to one of claims 1 to 13, wherein the burner head (36) has a central pilot stage (11) and a main stage concentrically arranged around the pilot stage (11). 12), wherein the main stage (12) by the at least two different burner stages (7, 8) is formed, wherein for each burner stage (7, 8) in the base body (2) depending on an independent supply channel (13, 14) in the form of a at least partially encircling and sealed annular groove (15, 16) for forming separate and independent fuel supply (9, 10) for the burner stages (7, 8) is formed, wherein the gas turbine (30) at least partially via an exhaust gas stream (38) of the burner (35) is driven.
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