DE102023203273A1 - Improved burner part and burner with such a burner part - Google Patents
Improved burner part and burner with such a burner part Download PDFInfo
- Publication number
- DE102023203273A1 DE102023203273A1 DE102023203273.2A DE102023203273A DE102023203273A1 DE 102023203273 A1 DE102023203273 A1 DE 102023203273A1 DE 102023203273 A DE102023203273 A DE 102023203273A DE 102023203273 A1 DE102023203273 A1 DE 102023203273A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- vortex generator
- burner
- main
- main vortex
- burner part
- 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.)
- Pending
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 34
- 241001156002 Anthonomus pomorum Species 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
- F23R3/286—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
- F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
- F23D11/38—Nozzles; Cleaning devices therefor
- F23D11/383—Nozzles; Cleaning devices therefor with swirl means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
- F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
- F23D11/40—Mixing tubes or chambers; Burner heads
- F23D11/406—Flame stabilising means, e.g. flame holders
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
- F23R3/04—Air inlet arrangements
- F23R3/10—Air inlet arrangements for primary air
- F23R3/12—Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex
- F23R3/14—Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex by using swirl vanes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
- F23R3/34—Feeding into different combustion zones
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Gas Burners (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Brennerteil (11) zur Verwendung in einem Brenner (1), das innerhalb eines Strömungskanals (2) mit einer Strömungsrichtung angeordnet ist, mit einer stromaufwärtigen Vorderkante (12) und einer stromabwärtigen Hinterkante (13), mit einer Bauteilwand (14), die sich von der Vorderkante (12) zur Hinterkante (13) und in einer Querrichtung quer zur Strömungsrichtung von einem ersten Wandende (15) zu einem gegenüberliegenden zweiten Wandende (16) erstreckt, umfassend zwei Stufen (40, 43) einer Verbrennung, wobei die zwei Stufen (40, 43) über einen gemeinsamen Hohlraum (83) versorgt werden.The invention relates to a burner part (11) for use in a burner (1), which is arranged within a flow channel (2) with a flow direction, with an upstream leading edge (12) and a downstream trailing edge (13), with a component wall (14) which extends from the leading edge (12) to the trailing edge (13) and in a transverse direction transverse to the flow direction from a first wall end (15) to an opposite second wall end (16), comprising two stages (40, 43) of combustion, wherein the two stages (40, 43) are supplied via a common cavity (83).
Description
Die Erfindung betrifft ein Brennerteil zur Verwendung in einem Brenner.The invention relates to a burner part for use in a burner.
In den neueren Versionen von Gasturbinen wird eine höhere Turbineneinlasstemperatur und höhere Temperaturen in der Verbrennungszone (TiTiso; TPZ) und ein steigender Massenstrom bei gleichzeitig niedrigen NOx Emissionen erreicht. Hierzu wurde ein geändertes und verbessertes Brennerteil für den Hauptbrenner entwickelt und erfolgreich getestet und eingesetzt.In the newer versions of gas turbines, a higher turbine inlet temperature and higher temperatures in the combustion zone (TiTiso; TPZ) and an increasing mass flow are achieved with low NOx emissions at the same time. For this purpose, a modified and improved burner part for the main burner was developed and successfully tested and used.
Um mit bereits im Einsatz stehenden Maschinen wettbewerbsfähig zu bleiben, müssen diese Vorgaben ebenfalls erreicht werden.In order to remain competitive with machines already in use, these requirements must also be met.
Jedoch ist dieser neue Brennertyp nur in einer vierstufigen Variante verfügbar, was in Servicemaschinen auf Grund mit einer 2 Stufen Variante („Pilot“ und „Mainburner“) nicht wirtschaftlich einsetzbar /ersetzbar ist.However, this new burner type is only available in a four-stage variant, which cannot be used/replaced economically in service machines due to a two-stage variant (“pilot” and “main burner”).
Für eine günstige Verbrennung mit dem Ziel, Schadstoffe weitestgehend zu vermeiden, ist es unerlässlich, dass vor der Verbrennung des Brennstoffs eine homogene Vermischung des Brennstoffs mit der Verbrennungsluft stattfindet. Um dies zu erreichen, werden im Stand der Technik verschiedene Lösungen eingesetzt. In vielen Fällen basieren diese auf der Erzeugung einer Turbulenz zwischen der Verbrennungsluft und dem Brennstoff. Obwohl Turbulenzen zu Widerständen in der Strömung führen, ist es in der Regel nicht möglich, die gewünschte weitgehend schadstofffreie Verbrennung ohne Turbulenzen zu erreichen. Um die Verbrennungsluft mit dem Brennstoff zu vermischen, werden in der Regel Strömungselemente im Strömungsweg angeordnet, die die Strömung umlenken und Verwirbelungen erzeugen. In vielen Fällen werden dazu schaufelartige Strukturen verwendet. Weiterhin ist es bekannt, auf der Oberfläche entlang des Strömungsweges Störkonturen anzuordnen, die eine Verwirbelung der Verbrennungsluft bewirken. So ist es beispielsweise bekannt, an der Wand eines Strömungskanals sogenannte Wirbelgeneratoren anzuordnen, die entsprechend in den Strömungskanal hineinragen.For favorable combustion with the aim of avoiding pollutants as far as possible, it is essential that the fuel is homogeneously mixed with the combustion air before the fuel is burned. To achieve this, various solutions are used in the state of the art. In many cases, these are based on the generation of turbulence between the combustion air and the fuel. Although turbulence leads to resistance in the flow, it is usually not possible to achieve the desired largely pollutant-free combustion without turbulence. In order to mix the combustion air with the fuel, flow elements are usually arranged in the flow path that deflect the flow and create turbulence. In many cases, blade-like structures are used for this purpose. It is also known to arrange disruptive contours on the surface along the flow path that cause turbulence in the combustion air. For example, it is known to arrange so-called vortex generators on the wall of a flow channel that protrude into the flow channel.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, verringerte NOx Emissionen in bestehenden Anlagen zu erreichen. Aufgabe der Erfindung ist es daher, das Brennerteil so zu verbessern, um eine Reduzierung der NOx Emissionen zu erzielen.It is therefore the object of the present invention to achieve reduced NOx emissions in existing plants. The object of the invention is therefore to improve the burner part in order to achieve a reduction in NOx emissions.
Die Aufgabe wird durch ein Brennerteil gemäß der Lehre des Anspruchs 1 und einem Brenner gemäß Anspruch 13 gelöst.The object is achieved by a burner part according to the teaching of
Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments are the subject of the subclaims.
Die Unteransprüche können beliebig miteinander kombiniert werden, um weitere Vorteile zu erzielen.The subclaims can be combined as desired to achieve further advantages.
In den folgenden Figuren werden Beispiele für ein erfindungsgemäße Brennerteile und deren Verwendung in einem Brenner gezeigt.The following figures show examples of burner parts according to the invention and their use in a burner.
Es zeigen
-
1 ,10 jeweils skizzenhaft einen Teil eines beispielhaften Brenners mit erfindungsgemäße Brennerteilen, -
2 bis 5 Brennerteile nach dem Stand der Technik, -
4 einen Schnitt von1 für einen 4-stufigen Brenner, -
5 einen Schnitt von1 für einen 2-stufigen Brenner, -
6 ,11 erfindungsgemäße Brennerteile und -
7 eine Schnittdarstellung von6 , -
8 ,9 Anordnungen einer Blende, -
12 ,13 zeigen in einer perspektivischen Ansicht eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brennerteils, -
14 skizziert im Detail einen Wirbelgenerator mit einer Brennstoffdüse.
-
1 ,10 each sketch a part of an exemplary burner with burner parts according to the invention, -
2 to 5 Burner parts according to the state of the art, -
4 a cut of1 for a 4-stage burner, -
5 a cut of1 for a 2-stage burner, -
6 ,11 burner parts according to the invention and -
7 a cross-sectional view of6 , -
8 ,9 Arrangements of a diaphragm, -
12 ,13 show in a perspective view an exemplary embodiment of the burner part according to the invention, -
14 outlines in detail a vortex generator with a fuel nozzle.
Die Figuren und die Beschreibung stellen nur Ausführungsbeispiele der Erfindung dar.The figures and the description represent only embodiments of the invention.
In
In
Die Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Brenner 1, 1' umfassen jeweils einen Hauptbrenner 3, der einen Zündbrenner 6 ringförmig umgibt.The embodiments of the
Der Hauptbrenner 3 weist einen ringförmigen Strömungskanal 2 auf, der durch eine innere Kanalwand 4 des Zündbrenners 6 und eine äußere Kanalwand 5 begrenzt ist.The
Innerhalb des Strömungskanals 2 sind mehrere erfindungsgemäße Brennerteile 11 (
In den
Die Brennerteile 9, 9' als auch die die erfindungsgemäßen Brennerteile 11, 11' weisen im Wesentlichen die Form eines Schaufelblatts einer Turbinenschaufel auf.The
Die Brennerteile 9, 9', 11, 11' weisen eine Vorderkante 12, eine Hinterkante 13 und eine Bauteilwand 14 auf.The
Auf den jeweiligen Bauteilwänden 14 sind Brennstoffdüsen 19 angeordnet, aus denen der Brennstoff strömt.
Das vierstufige Brennerteil 9 in
Das zweistufige Brennerteil 9' in
In
Zu erkennen sind die zwei vorgelagerten Hohlräume (Speisekanal für Brennstoff) 32, 35 für einen A-Zugang 30 (32) bzw. einen B-Zugang 33 (35), die den Brennstoff für die Stufe A und die Stufe B zu führen.The two upstream cavities (fuel feed channel) 32, 35 for an A-access 30 (32) and a B-access 33 (35) respectively, which carry the fuel for stage A and stage B, can be seen.
Jede Stufe hat seinen eigenen Zugang.Each level has its own access.
Die entsprechenden Löcher oder Düsen, aus denen der Brennstoff in den Kanal 2 austritt, sind hier nicht näher dargestellt, sind aber den anderen Figuren zu erkennen (dies gilt für alle Zeichnungen).The corresponding holes or nozzles through which the fuel exits into
Außerdem gibt es noch einen Zugang 36 für einen Ölbrenner.There is also an
In
Ein erfindungsgemäßes Brennerteil ist in
Im erfindungsgemäßen Brennerteil 11, 11' haben die Brennstoffstufen (A + B) gemäß einer vierstufigen Variante den gleichen Speisekanal oder Hohlraum 83 (
Die Stufe B 43 gemäß
Dafür gibt es verschiedene Möglichkeiten. Eine Möglichkeit ist die Verwendung einer zusätzlichen Blende 50 im Bereich der Stufe B 43, die diese Eigenschaften ermöglicht.There are various ways to achieve this. One option is to use an additional aperture of 50 in the area of
Die Blende 50 steuert den Brennstoff bzgl. Massenstrom und Eindringtiefe ohne Ventile und ohne separaten Hohlraum.The
Über unterschiedliche Blenden können verschiedene Massenströme der B-Stufe eingestellt werden.Different mass flows of the B-stage can be set using different orifices.
Brennerteile 9' in zweistufiger Variante gemäß
Das Brennerteil der vorliegenden Art ist als Bestandteil eines Brenners vorgesehen. Die Art des Brenners 1, 1' ist zunächst unerheblich, jedoch wird das Brennerteil vorteilhaft in einem Brenner einer Gasturbine eingesetzt. Dabei ist es naheliegend, dass der Brenner auf der stromaufwärtigen Seite einer Brennkammer angeordnet werden soll. In diesem Fall weist der Brenner einen Strömungskanal auf, in dem Verbrennungsluft in einer Strömungsrichtung von der stromaufwärtigen Seite zur stromabwärtigen Seite strömt. Die Strömungsrichtung der Verbrennungsluft definiert eine Strömungsrichtung. Das Brennerteil ist bewusst innerhalb des Strömungskanals des Brenners angeordnet, so dass auch hier die Strömungsrichtung, die Anströmseite und die Abströmseite gilt. Als nächstes wird eine Querrichtung als Richtung quer zur Strömungsrichtung definiert.The burner part of the present type is intended as a component of a burner. The type of
Bei der Anordnung des Brennerteils im Strömungskanal hat es auf der stromaufwärts gelegenen Seite eine Vorderkante und auf der stromabwärts gelegenen Seite eine Hinterkante. Die Vorderkante und die Hinterkante sind jeweils am Ende des Brennerteils gemeint. Das Brennerteil umfasst ferner eine Bauteilwand, die sich in Strömungsrichtung von der Vorderkante zur Hinterkante erstreckt. Die Bauteilwand erstreckt sich weiter in der Querrichtung von einem ersten Wandende zu einem gegenüberliegenden zweiten Wandende. Bei der Anordnung im Strömungskanal strömt die Verbrennungsluft entlang der Bauteilwand.When the burner part is arranged in the flow channel, it has a leading edge on the upstream side and a trailing edge on the downstream side. The leading edge and the trailing edge are each meant at the end of the burner part. The burner part further comprises a component wall which extends in the flow direction from the leading edge to the trailing edge. The component wall extends further in the transverse direction from a first wall end to an opposite the second wall end. When arranged in the flow channel, the combustion air flows along the component wall.
Zur Verbesserung der Durchmischung des Brennstoffs in der Verbrennungsluft sind an der in den Strömungskanal hineinragenden Bauteilwand mehrere Wirbelgeneratoren angeordnet. Dabei sind die Wirbelerzeuger (im Sinne der Erfindung, unabhängig davon, ob weitere an anderer Stelle vorhanden sind) nahe der Vorderkante und in Querrichtung voneinander beabstandet angeordnet. Eine Position nahe der Vorderkante wird angenommen, wenn der jeweilige Wirbelgenerator innerhalb eines Kantenabschnitts von 20% des Abstands von der Vorderkante zur Hinterkante an der gleichen Querposition angeordnet ist.To improve the mixing of the fuel in the combustion air, several vortex generators are arranged on the component wall that protrudes into the flow channel. The vortex generators (in the sense of the invention, regardless of whether others are present elsewhere) are arranged close to the front edge and spaced apart from one another in the transverse direction. A position close to the front edge is assumed if the respective vortex generator is arranged at the same transverse position within an edge section of 20% of the distance from the front edge to the rear edge.
Anschließend sind die Wirbelgeneratoren in eine Gruppe von Hauptwirbelgeneratoren und einen Zusatzwirbelgenerator zu unterteilen. Dabei ist ein erster Hauptwirbelgenerator als einer der Hauptwirbelgeneratoren an der dem ersten Wandende zugewandten Seite angeordnet. Ein zweiter Hauptwirbelerzeuger ist neben dem ersten Wirbelerzeuger angeordnet.The vortex generators are then divided into a group of main vortex generators and an additional vortex generator. A first main vortex generator is arranged as one of the main vortex generators on the side facing the first wall end. A second main vortex generator is arranged next to the first vortex generator.
Die Brennerkomponente umfasst ferner eine Anzahl von Brennstoffdüsen. Dabei sind die Brennstoffdüsen (im Sinne der Erfindung, unabhängig davon, ob weitere an anderer Stelle vorhanden sind) jeweils stromabwärts eines Hauptwirbelerzeugers angeordnet. Das heißt, es gibt immer die Anordnung eines Hauptwirbelgenerators neben der Vorderkante zusammen mit einer Brennstoffdüse stromabwärts des jeweiligen Hauptwirbelgenerators.The burner component further comprises a number of fuel nozzles. The fuel nozzles (in the sense of the invention, regardless of whether others are present elsewhere) are each arranged downstream of a main vortex generator. This means that there is always the arrangement of a main vortex generator next to the leading edge together with a fuel nozzle downstream of the respective main vortex generator.
Auch wenn die Anordnung einer Kraftstoffdüse stromabwärts eines Wirbelgenerators an sich vorteilhaft ist, hat sich gezeigt, dass mit einem zusätzlichen Wirbelgenerator ohne Kraftstoffdüse eine weitere Verbesserung der Durchmischung erreicht werden kann. Der Zusatzwirbelgenerator befindet sich dabei zwischen dem ersten Wandende und dem ersten Hauptwirbelgenerator. Ist der Zusatzwirbelgenerator zu groß dimensioniert, wird die Verbesserung durch den Zusatzwirbelgenerator zum Nachteil für die Vermischung des Brennstoffs mit der Verbrennungsluft. Daher muss die Höhe des Zusatzwirbelgenerators über der Bauteilwand geringer sein als die Höhe des benachbarten ersten Hauptwirbelgenerators.Even if the arrangement of a fuel nozzle downstream of a vortex generator is advantageous in itself, it has been shown that a further improvement in mixing can be achieved with an additional vortex generator without a fuel nozzle. The additional vortex generator is located between the first wall end and the first main vortex generator. If the additional vortex generator is too large, the improvement provided by the additional vortex generator becomes a disadvantage for the mixing of the fuel with the combustion air. Therefore, the height of the additional vortex generator above the component wall must be lower than the height of the adjacent first main vortex generator.
Die Wirbelerzeuger können unterschiedlich geformt sein, wobei es vorteilhaft ist, eine dreieckige Form zu wählen, mit einer vorlaufenden Kurve an der Verbrennungswand auf der stromaufwärtigen Seite und einer nachlaufenden Kurve quer zur Verbrennungswand auf der stromabwärtigen Seite. Dabei nimmt die Höhe der Wirbelgeneratoren von der Anströmseite zur Abströmseite hin zu.The vortex generators can have different shapes, but it is advantageous to choose a triangular shape with a leading curve on the combustion wall on the upstream side and a trailing curve across the combustion wall on the downstream side. The height of the vortex generators increases from the inflow side to the outflow side.
Dies führt vorteilhaft dazu, dass sich die Oberseite der Wirbelgeneratoren von der vorderen Kurve bis zum freien Ende der hinteren Kurve erstreckt. Die Höhe des Wirbelgenerators ist somit durch den Abstand von der Bauteilwand bis zum freien Ende der Schleppkurve definiert. Gemäß der dreieckigen Bauform weist der Wirbelgenerator vorteilhaft zwei weitere gegenüberliegende Seitenflächen auf, die sich jeweils von der Schleppkurve zu einem der beiden Enden der Leitkurve erstrecken.This advantageously means that the top of the vortex generators extends from the front curve to the free end of the rear curve. The height of the vortex generator is thus defined by the distance from the component wall to the free end of the drag curve. In accordance with the triangular design, the vortex generator advantageously has two additional opposite side surfaces, each of which extends from the drag curve to one of the two ends of the guide curve.
Hinsichtlich der Position der Wirbelgeneratoren (Hauptwirbelgenerator und Zusatzwirbelgenerator) nahe der Vorderkante ist es weiterhin vorteilhaft, diese in gleicher Position zur Strömungsrichtung anzuordnen. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Hinterkante der Wirbelgeneratoren jeweils den gleichen Abstand zur Vorderkante hat (was angenommen wird, wenn die Abstände in einem Bereich von +/-10% liegen).With regard to the position of the vortex generators (main vortex generator and additional vortex generator) near the leading edge, it is also advantageous to arrange them in the same position to the flow direction. It is particularly advantageous if the trailing edge of the vortex generators is the same distance from the leading edge (which is assumed if the distances are within a range of +/-10%).
Hinsichtlich der Anordnung der Wirbelgeneratoren ist es weiterhin von Vorteil, sie nahe oder an der Vorderkante anzuordnen. Bei gegebener unterschiedlicher Größe der Wirbelerzeuger und deren bevorzugter Anordnung mit der Schleppkurve an gleicher Position in Strömungsrichtung ist es offensichtlich, dass der größte Hauptwirbelerzeuger vorteilhaft so angeordnet ist, dass der Abstand von der Vorderkante zu mindestens einer Vorderkurve weniger als 10% des Abstandes von der Vorderkante zur jeweiligen Schleppkurve des größten Hauptwirbelerzeugers beträgt.With regard to the arrangement of the vortex generators, it is also advantageous to arrange them close to or at the leading edge. Given the different sizes of the vortex generators and their preferred arrangement with the trailing curve at the same position in the flow direction, it is obvious that the largest main vortex generator is advantageously arranged such that the distance from the leading edge to at least one leading curve is less than 10% of the distance from the leading edge to the respective trailing curve of the largest main vortex generator.
In Abhängigkeit von der Größe des Brennerteils, insbesondere der Breite in Querrichtung vom ersten Wandende zum zweiten Wandende, ist es vorteilhaft, mindestens drei und höchstens sechs Hauptwirbelerzeuger mit jeweils einer Brennstoffdüse anzuordnen, die stromabwärts der jeweiligen Hauptwirbelgenerator. Dabei ist es besonders vorteilhaft, vier oder fünf Hauptwirbelerzeuger zu verwenden. So ist neben dem zweiten Wirbelerzeuger auf der dem zweiten Wandende zugewandten Seite ein dritter Wirbelerzeuger und neben dem dritten Wirbelerzeuger auf der dem zweiten Wandende zugewandten Seite ein vierter Wirbelerzeuger angeordnet. Gegebenenfalls ist neben dem vierten Wirbelerzeuger auf der dem zweiten Wandende zugewandten Seite ein fünfter Wirbelerzeuger angeordnet.Depending on the size of the burner part, in particular the width in the transverse direction from the first wall end to the second wall end, it is advantageous to arrange at least three and at most six main vortex generators, each with a fuel nozzle, downstream of the respective main vortex generator. It is particularly advantageous to use four or five main vortex generators. For example, a third vortex generator is arranged next to the second vortex generator on the side facing the second wall end, and a fourth vortex generator is arranged next to the third vortex generator on the side facing the second wall end. If necessary, a fifth vortex generator is arranged next to the fourth vortex generator on the side facing the second wall end.
Bei Verwendung eines dritten und insbesondere eines vierten Hauptwirbelerzeugers ist es vorteilhaft, die Größe ausgehend vom ersten Hauptwirbelerzeuger über den zweiten Hauptwirbelerzeuger weiter zu erhöhen, so dass der dritte Hauptwirbelerzeuger größer ist als der zweite Hauptwirbelerzeuger und der vierte Hauptwirbelerzeuger größer ist als der dritte Hauptwirbelerzeuger.When using a third and especially a fourth main vortex generator, it is advantageous to further increase the size starting from the first main vortex generator via the second main vortex generator, so that the third main vortex generator generator is larger than the second main vortex generator and the fourth main vortex generator is larger than the third main vortex generator.
Hinsichtlich der weiteren konkreten Position des Zusatzwirbelgenerators ohne Brennstoffdüse ist es vorteilhaft, diesen in der Mitte zwischen dem ersten Wandende und dem ersten Hauptwirbelgenerator anzuordnen. Dies wird als gegeben angenommen, wenn die Position innerhalb einer Toleranz von 15% des Abstandes vom ersten Wandende zum ersten Hauptwirbelgenerator liegt.With regard to the further specific position of the additional vortex generator without fuel nozzle, it is advantageous to arrange it in the middle between the first wall end and the first main vortex generator. This is assumed to be given if the position is within a tolerance of 15% of the distance from the first wall end to the first main vortex generator.
Es ist zu beachten, dass für die Position eines Wirbelgenerators in Querrichtung die Mittel- oder Schleppkurve des Wirbelgenerators betrachtet wird.It should be noted that for the position of a vortex generator in the transverse direction, the mean or drag curve of the vortex generator is considered.
Bei dieser Anordnung des Zusatzwirbelgenerators in der Hälfte des Abstandes vom ersten Wandende zum ersten Hauptwirbelgenerator ist es weiterhin vorteilhaft, den ersten Hauptwirbelgenerator in der Hälfte des Abstandes vom ersten Wandende zum zweiten Hauptwirbelgenerator anzuordnen. Auch hier wird davon ausgegangen, dass die bevorzugte Position gegeben ist, wenn der erste Hauptwirbelerzeuger in der Mitte zwischen dem ersten Wandende und dem zweiten Hauptwirbelerzeuger mit einer Toleranz von 15% des Abstandes vom ersten Wandende zum zweiten Hauptwirbelerzeuger angeordnet ist.With this arrangement of the additional vortex generator at half the distance from the first wall end to the first main vortex generator, it is also advantageous to arrange the first main vortex generator at half the distance from the first wall end to the second main vortex generator. Here too, it is assumed that the preferred position is when the first main vortex generator is arranged in the middle between the first wall end and the second main vortex generator with a tolerance of 15% of the distance from the first wall end to the second main vortex generator.
Da die Wirkung bei dieser Anordnung des Zusatzwirbelgenerators bei jedem weiteren Hauptwirbelgenerator abnimmt, ist es bevorzugt, den bevorzugten dritten Hauptwirbelgenerator in einem Abstand zum zweiten Hauptwirbelgenerator anzuordnen, der mindestens das 1,2-fache und höchstens das 1,5-fache des Abstands zwischen dem zweiten Hauptwirbelgenerator und dem ersten Hauptwirbelgenerator beträgt.Since the effect of this arrangement of the additional vortex generator decreases with each additional main vortex generator, it is preferred to arrange the preferred third main vortex generator at a distance from the second main vortex generator that is at least 1.2 times and at most 1.5 times the distance between the second main vortex generator and the first main vortex generator.
Bei den Brennstoffdüsen ist es vorteilhaft, sie in der Nähe der jeweiligen Hauptwirbelgeneratoren anzuordnen. Daher sollte der Abstand zwischen dem Wirbelgenerator und der jeweiligen Brennstoffdüse weniger als die Hälfte der Länge des Wirbelgenerators betragen. Insbesondere ist es bevorzugt, dass der Abstand vom jeweiligen Hauptwirbelgenerator zur Mitte der Brennstoffdüse kleiner ist als die Hälfte des Abstandes zwischen der vorderen Kurve und der hinteren Kurve des jeweiligen Hauptwirbelgenerators.For the fuel nozzles, it is advantageous to arrange them close to the respective main vortex generators. Therefore, the distance between the vortex generator and the respective fuel nozzle should be less than half the length of the vortex generator. In particular, it is preferred that the distance from the respective main vortex generator to the center of the fuel nozzle is less than half the distance between the front curve and the rear curve of the respective main vortex generator.
Das bewusst in einem Strömungskanal angeordnete Brennerteil könnte auch anders gestaltet werden (außer der Bauteilwand mit den Wirbelgeneratoren und den Brennstoffdüsen). Es ist jedoch vorteilhaft, das Brennerteil in Form einer Schaufel auszuführen. Dies ermöglicht die widerstandsarme Führung des Verbrennungsluftstroms.The burner part, which is deliberately arranged in a flow channel, could also be designed differently (except for the component wall with the vortex generators and the fuel nozzles). However, it is advantageous to design the burner part in the form of a blade. This enables the combustion air flow to be guided with little resistance.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brenners hat eine zentrale Brennerachse und einen ringförmigen Strömungskanal, der sich von einer stromaufwärtigen Seite zu einer stromabwärtigen Seite erstreckt. Der Strömungskanal wird an der radialen Innenseite durch eine innere Strömungskanalwand und an der radialen Außenseite durch eine äußere Strömungskanalwand begrenzt. Innerhalb des Strömungskanals sind dabei mehrere Brennerkomponenten gemäß der vorangegangenen Beschreibung angeordnet. Das erste Wandende der Brennerteile ist an der inneren Strömungskanalwand und das zweite Wandende des Brennerteils ist an der äußeren Strömungskanalwand befestigt.A preferred embodiment of the burner according to the invention has a central burner axis and an annular flow channel which extends from an upstream side to a downstream side. The flow channel is delimited on the radial inside by an inner flow channel wall and on the radial outside by an outer flow channel wall. Several burner components are arranged within the flow channel in accordance with the previous description. The first wall end of the burner parts is attached to the inner flow channel wall and the second wall end of the burner part is attached to the outer flow channel wall.
Natürlich ist es möglich, das Brennerteil als separates Teil zu realisieren, das z.B. zwischen der inneren Kanalwand und der äußeren Kanalwand montiert ist. Andererseits ist es möglich, den Brenner mit der inneren Kanalwand und der äußeren Kanalwand und den Brennerteilen integral zu bauen, z.B. durch additive Fertigung. Weitere Fertigungsmöglichkeiten sind natürlich möglich, um das Brennerteil mit der inneren Kanalwand und der äußeren Kanalwand zu kombinieren.Of course, it is possible to realize the burner part as a separate part, e.g. mounted between the inner channel wall and the outer channel wall. On the other hand, it is possible to build the burner with the inner channel wall and the outer channel wall and the burner parts integrally, e.g. by additive manufacturing. Other manufacturing options are of course possible to combine the burner part with the inner channel wall and the outer channel wall.
Wie in
Wie in den
Zu den
Die Hauptwirbelgeneratoren 17 sind dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts von ihnen an jedem Hauptwirbelgenerator 17a-17d jeweils eine Kraftstoffdüse 19a-19d angeordnet ist. Wie man sieht, ist der Abstand von den Brennstoffdüsen 19 zum jeweiligen Hauptwirbelgenerator 17 wesentlich geringer als die Größe der Wirbelgeneratoren 17.The
Die verbesserte Durchmischung wird durch den zusätzlichen Wirbelgenerator 18 erreicht, der zwischen dem ersten Hauptwirbelgenerator 17a und dem ersten Wandende 15 angeordnet ist. Im Gegensatz zu den Hauptwirbelgeneratoren 17 ist am Zusatzwirbelgenerator 18 keine Kraftstoffdüse angeordnet. Weiterhin ist die Größe des Zusatzwirbelgenerators 18 gegenüber dem ersten Hauptwirbelgenerator 17a reduziert.The improved mixing is achieved by the
In
Claims (13)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102023203273.2A DE102023203273A1 (en) | 2023-04-11 | 2023-04-11 | Improved burner part and burner with such a burner part |
PCT/EP2024/056901 WO2024213340A1 (en) | 2023-04-11 | 2024-03-15 | Improved burner part, and burner having a burner part of this kind |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102023203273.2A DE102023203273A1 (en) | 2023-04-11 | 2023-04-11 | Improved burner part and burner with such a burner part |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102023203273A1 true DE102023203273A1 (en) | 2024-10-17 |
Family
ID=90366750
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102023203273.2A Pending DE102023203273A1 (en) | 2023-04-11 | 2023-04-11 | Improved burner part and burner with such a burner part |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102023203273A1 (en) |
WO (1) | WO2024213340A1 (en) |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070031771A1 (en) | 2003-08-13 | 2007-02-08 | Malte Blomeyer | Burner and method for operating a gas turbine |
DE102008052602A1 (en) | 2008-10-21 | 2010-04-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Swirler useful in burner of gas turbine, comprises blade having inlet openings, inner supply tube that supplies fuel to the openings and distributor feed that supplies fuel to blade, where the openings are produced by spark-erosion machine |
EP2461101A1 (en) | 2010-12-03 | 2012-06-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Burner device for a gas turbine assembly and method for operating the same |
EP2725302A1 (en) | 2012-10-25 | 2014-04-30 | Alstom Technology Ltd | Reheat burner arrangement |
US8713943B2 (en) | 2009-11-07 | 2014-05-06 | Alstom Technology Ltd | Reheat burner injection system with fuel lances |
US20150047365A1 (en) | 2013-08-15 | 2015-02-19 | Alstom Technology Ltd | Sequential combustion with dilution gas mixer |
DE102014207428A1 (en) | 2014-04-17 | 2015-10-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Burner with swirl bucket |
EP2496883B1 (en) | 2009-11-07 | 2016-08-10 | Alstom Technology Ltd | Premixed burner for a gas turbine combustor |
DE102015206227A1 (en) | 2015-04-08 | 2016-10-13 | Siemens Aktiengesellschaft | burner arrangement |
DE112015004264B4 (en) | 2014-09-19 | 2020-01-30 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | BURNER, COMBUSTION CHAMBER AND GAS TURBINE |
DE112018002982T5 (en) | 2017-08-21 | 2020-03-12 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Combustion chamber and gas turbine comprising the combustion chamber |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB205359A (en) * | 1922-11-04 | 1923-10-18 | Babcock & Wilcox Ltd | Improvements in or relating to liquid fuel spraying devices |
JP4719059B2 (en) * | 2006-04-14 | 2011-07-06 | 三菱重工業株式会社 | Gas turbine premixed combustion burner |
EP2116766B1 (en) * | 2008-05-09 | 2016-01-27 | Alstom Technology Ltd | Burner with fuel lance |
US20100293956A1 (en) * | 2009-05-21 | 2010-11-25 | General Electric Company | Turbine fuel nozzle having premixer with auxiliary vane |
US8925323B2 (en) * | 2012-04-30 | 2015-01-06 | General Electric Company | Fuel/air premixing system for turbine engine |
EP3301368A1 (en) * | 2016-09-28 | 2018-04-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Swirler, combustor assembly, and gas turbine with improved fuel/air mixing |
WO2023025423A1 (en) * | 2021-08-27 | 2023-03-02 | Siemens Energy Global GmbH & Co. KG | Burner component having vortex generators and burner with such burner component |
-
2023
- 2023-04-11 DE DE102023203273.2A patent/DE102023203273A1/en active Pending
-
2024
- 2024-03-15 WO PCT/EP2024/056901 patent/WO2024213340A1/en unknown
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070031771A1 (en) | 2003-08-13 | 2007-02-08 | Malte Blomeyer | Burner and method for operating a gas turbine |
DE102008052602A1 (en) | 2008-10-21 | 2010-04-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Swirler useful in burner of gas turbine, comprises blade having inlet openings, inner supply tube that supplies fuel to the openings and distributor feed that supplies fuel to blade, where the openings are produced by spark-erosion machine |
US8713943B2 (en) | 2009-11-07 | 2014-05-06 | Alstom Technology Ltd | Reheat burner injection system with fuel lances |
EP2496883B1 (en) | 2009-11-07 | 2016-08-10 | Alstom Technology Ltd | Premixed burner for a gas turbine combustor |
EP2461101A1 (en) | 2010-12-03 | 2012-06-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Burner device for a gas turbine assembly and method for operating the same |
EP2725302A1 (en) | 2012-10-25 | 2014-04-30 | Alstom Technology Ltd | Reheat burner arrangement |
US20150047365A1 (en) | 2013-08-15 | 2015-02-19 | Alstom Technology Ltd | Sequential combustion with dilution gas mixer |
DE102014207428A1 (en) | 2014-04-17 | 2015-10-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Burner with swirl bucket |
DE112015004264B4 (en) | 2014-09-19 | 2020-01-30 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | BURNER, COMBUSTION CHAMBER AND GAS TURBINE |
DE102015206227A1 (en) | 2015-04-08 | 2016-10-13 | Siemens Aktiengesellschaft | burner arrangement |
DE112018002982T5 (en) | 2017-08-21 | 2020-03-12 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Combustion chamber and gas turbine comprising the combustion chamber |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2024213340A1 (en) | 2024-10-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102007004394B4 (en) | Burner for burning a premix for a gas turbine | |
EP1113145B1 (en) | Blade for gas turbines with metering section at the trailing edge | |
EP2010757B1 (en) | Turbine blade | |
EP3268120B1 (en) | Mixing device | |
DE69823236T2 (en) | DEVICE FOR COOLING GAS TURBINE SHOVELS AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF | |
DE60015233T2 (en) | Turbine blade with internal cooling | |
CH698347A2 (en) | Fuel nozzle with integrated Einlassströmungskonditionierer. | |
DE2133256A1 (en) | Combustion part of gas turbines | |
EP1000224B1 (en) | Distribution of cooling air in a turbine stage of a gas turbine | |
WO2009095100A2 (en) | Fuel nozzle having a swirl duct and method for producing a fuel nozzle | |
DE2241194A1 (en) | FLOW MACHINE SHOVEL WITH A WING-SHAPED CROSS-SECTIONAL PROFILE AND WITH A NUMBER OF COOLING DUCTS RUNNING IN THE LENGTH DIRECTION OF THE SHOVEL | |
CH703596A2 (en) | Combustion chamber for a combustion turbine. | |
DE112020004602B4 (en) | TURBINE BLADES | |
DE102004041272A1 (en) | Hybrid burner lance | |
DE102004042295A1 (en) | Rotor for an engine | |
WO2008155248A1 (en) | Cooling of the guide vane of a gas turbine | |
EP1288435A2 (en) | Turbine blade with at least one cooling orifice | |
EP3341568B1 (en) | Turbine blade with groove in crown base | |
EP2864706B1 (en) | Local improvement of the mixture of air and fuel in burners comprising swirl generators having blade ends that are crossed in the outer region | |
EP1644614B1 (en) | Cooled blade for a gas turbine | |
DE112021002128T5 (en) | Combustion chamber for gas turbine and gas turbine | |
DE102023203273A1 (en) | Improved burner part and burner with such a burner part | |
EP3320266B1 (en) | Metal heat shield element with an optimized cooling air function | |
DE102010044819A1 (en) | Axial turbine and a method for removing a flow from an axial turbine | |
DE10244199A1 (en) | Device for supplying secondary fluid to transsonic primary flow e.g. for supplying cooling air for film cooling in turbine plant |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified |