[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

DE19859210A1 - Brennstoff-Luft-Mischanordnung für Verbrennungsvorrichtungen - Google Patents

Brennstoff-Luft-Mischanordnung für Verbrennungsvorrichtungen

Info

Publication number
DE19859210A1
DE19859210A1 DE19859210A DE19859210A DE19859210A1 DE 19859210 A1 DE19859210 A1 DE 19859210A1 DE 19859210 A DE19859210 A DE 19859210A DE 19859210 A DE19859210 A DE 19859210A DE 19859210 A1 DE19859210 A1 DE 19859210A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel
swirl body
air
arrangement according
mixing arrangement
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.)
Withdrawn
Application number
DE19859210A
Other languages
English (en)
Inventor
Hisham Salman Alkabie
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Alstom Power UK Holdings Ltd
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 Alstom Power UK Holdings Ltd filed Critical Alstom Power UK Holdings Ltd
Publication of DE19859210A1 publication Critical patent/DE19859210A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F23C7/002Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion
    • F23C7/004Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion using vanes
    • 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
    • F23R3/02Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/04Air inlet arrangements
    • F23R3/10Air inlet arrangements for primary air
    • F23R3/12Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex
    • F23R3/14Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex by using swirl vanes
    • 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
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Feeding And Controlling Fuel (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoff-Luft-Mischanordnung mit radialer Beaufschlagung für Verbrennungsvorrichtungen, wie Brennern in Gasturbinenenmotoren. Sie findet insbesondere An­ wendung bei Gasturbinen mit Gas als Brennstoff.
Sowohl der Wirkungsgrad als auch Überlegungen in bezug auf die Umwelt bedeuten, daß es wesentlich geworden ist, sicherzustel­ len, daß der Grad der Emission von Verschmutzungen aus Ver­ brennungsvorrichtungen so niedrig wie möglich gehalten wird. Mit diesem Ziel vor Augen sind unterschiedliche Maßnahmen vor­ geschlagen worden. Auf dem Gebiet der Gasturbinenmotoren sind z. B. "Magerbrenn"-Verbrennungssysteme gut bekannt. In derar­ tigen Systemen ist das Luft/Brennstoff-Verhältnis nahezu stöchiometrisch. Insbesondere, wenn der Motor mit oder beinahe mit voller Last läuft, werden gefährliche Verschmutzungen durch Abgase, insbesondere CO, NOx und unverbrannte Kohlenwas­ serstoffe in relativ kleinen Mengen erzeugt. Bei niedriger Last kann es jedoch sein, daß die bekannten Magerbrenn-Anord­ nungen jedoch nicht so vorteilhaft sind. Unter anderem kann die Erfahrung gemacht werden, daß es schwierig ist, die Flamme stabil zu halten, und zwar in einem Ausmaß, daß die Verbren­ nung aufgrund des geringen Brennstoffgehaltes und der niedri­ gen Geschwindigkeit der Mischung nicht aufrechterhalten werden kann.
Frühere Vorschläge zur Lösung derartiger Probleme haben allge­ mein komplizierte Anordnungen verwendet, um den Betrieb des Motors so anzupassen, daß die Leistung bei niedriger Last ver­ bessert wird. Unter anderem sind Brennstoff-Stufenanordnungen vorgeschlagen worden, wobei der Brennstoff in Stufen einge­ speist wird, abhängig von der Last, unter der der Motor be­ trieben wird, wobei zusätzliche Stufen in Betrieb gesetzt wer­ den, wenn sich die Motorlast erhöht. In anderen Anordnungen wird eine Zündflamme in Gang gehalten, indem Brennstoff direkt und axial in das Zentrum eines Drallkörpers eingespeist wird, um eine brennstoffreiche zentrale Zone mit verbesserter Flam­ menstabilität bereitzustellen. Zündflammensysteme bewirken je­ doch gewöhnlich einen höheren Verschmutzungsgrad, wenn bei niedrigerer Last gefahren wird. Alle diese verschiedenen An­ ordnungen können ziemlich komplizierte Steuersysteme beinhal­ ten, um sicherzustellen, daß die richtige Menge an Brennstoff zur richtigen Zeit und an dem richtigen Ort eingespeist wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine einfa­ che, wirkungsvolle Brennstoff-Luft-Mischanordnung mit radialer Beaufschlagung bereitzustellen, die sich an die Geschwindig­ keit anpaßt, mit der der Brennstoff eingespeist wird, um eine wirksame Verbrennung und einen niedrigen Grad von schädlichen Verschmutzungen durch die Abluft sicherzustellen.
Erfindungsgemäß wird daher eine Brennstoff-Luft-Mischanordnung mit radialer Beaufschlagung für eine Verbrennungsvorrichtung bereitgestellt, aufweisend eine Mischvorrichtung, in der Luft und Brennstoff gemischt werden, so daß ein Brennstoff-Luft- Gemisch gebildet wird, und eine erste Leitungseinrichtung, wo­ bei ein erster Anteil des Brennstoff-Luftgemisches aus der Mischvorrichtung in eine Verbrennungszone eingespeist wird, gekennzeichnet durch eine Fluß-Trennvorrichtung, die so ange­ ordnet ist, daß sie einen zweiten Anteil des Brennstoff- Luftgemisches aus der Mischvorrichtung aufnimmt und eine zwei­ te Leitungsvorrichtung, um den zweiten Anteil aus der Fluß- Trennvorrichtung in die Verbrennungszone einzuspeisen.
Bevorzugt umfaßt die Mischvorrichtung einen primären Drallkör­ per. Bevorzugt weist ferner die Fluß-Trennvorrichtung einen sekundären Drallkörper auf.
Erfindungsgemäß wird ferner eine Brennstoff-Luft-Mischan­ ordnung für eine Verbrennungsvorrichtung bereitgestellt, auf­ weisend einen primären Drallkörper, in dem Luft und Brennstoff gemischt werden, so daß ein Brennstoff-Luftgemisch gebildet wird, und eine erste Leitungseinrichtung, um einen ersten An­ teil der Mischung aus dem primären Drallkörper in eine Ver­ brennungszone einzuspeisen, gekennzeichnet durch einen sekun­ dären Drallkörper, der so angeordnet ist, daß er einen zweiten Anteil der Mischung aufnimmt, und eine zweite Leitungsvorrich­ tung, um den zweiten Anteil aus dem sekundären Drallkörper in die Verbrennungszone einzuspeisen.
Der primäre Drallkörper umfaßt bevorzugt mehrere Flügel, die Durchlässe zwischen sich begrenzen, die wiederum so angeordnet sind, daß sie einen Strom der Mischung durch diese hindurch erzeugen, wobei der Strom eine radial ausgerichtete Komponente aufweist. Der sekundäre Drallkörper umfaßt bevorzugt mehrere Flügel, die Durchlässe zwischen sich begrenzen, die so ange­ ordnet sind, daß sie einen Strom des zweiten Anteils durch sich hindurch erzeugen, wobei dieser Strom eine radial ausge­ richtete Komponente aufweist.
Jeder Durchlaß des primären Drallkörpers weist bevorzugt zu­ mindest eine Einspritzöffnung für Brennstoff auf, die mit dem Durchlaß in Verbindung steht, um Brennstoff in den Durchlaß einzuspeisen. Abschirmungsvorrichtungen können vorgesehen sein, um die Einspritzöffnungen(en) für Brennstoff abzuschir­ men, damit kein Luftstrom in die Durchlässe des primären Drallkörpers eintritt.
Die Anordnung kann so arbeiten, daß, wenn die Geschwindigkeit, mit der der Brennstoff in die Mischvorrichtungen eintritt, sich erhöht, sich der erste Anteil erhöht, oder so, daß, wenn die Geschwindigkeit, mit der der Brennstoff in den ersten Drallkörper eintritt, sich erhöht, sich der erste Anteil er­ höht.
Die zweite Leitungsvorrichtung kann ein Rohr umfassen, dessen stromaufwärts angeordnetes Ende mit dem sekundären Drallkörper integriert aufgebaut ist oder an diesen angeschlossen ist.
Der sekundäre Drallkörper kann radial innerhalb des primären Drallkörpers angeordnet sein.
Der sekundäre Drallkörper kann ein kleineres wirksames Volumen als der primäre Drallkörper haben.
Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden beispiel­ haft anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen
Fig. 1 einen Vergasungsbrenner einer Gasturbine zeigt, der eine herkömmliche Brennstoff-Luft-Mischanordnung umfaßt, die mit einer Verbrennungskammer verbunden ist,
Fig. 2 das Detail (A) aus Fig. 1 zeigt, wobei es sich um eine schematisch vergrößerte Ansicht eines- Teils des Drallkörpers der Mischanordnung mit Darstellungen der Luftzuführung, der Brennstoffeinspritzung und des Mischens des Brennstoffs mit Luft in dem Drallkörper handelt,
Fig. 3 eine schematische axiale Ansicht eines Vergasungsbren­ ners, der eine Brennstoff-Luft-Mischanordnung einer Ausfüh­ rungsform der Erfindung und das stromaufwärts angeordnete Ende einer Verbrennungskammer einer Gasturbine zeigt,
Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht des Details (B) aus Fig. 3 zeigt,
Fig. 5 eine vergrößerte detaillierte Ansicht der Mischanord­ nung aus Fig. 3 zeigt, in Fig. 3 von rechts betrachtet,
Fig. 6 eine Modifikation der Ausführungsform der Fig. 3 bis 5 mit einer Abschirmungsanordnung zeigt, um die Brenn­ stoff-Einspritzvorrichtungen abzuschirmen.
Wie in Fig. 1 zu sehen ist, umfaßt der Vergasungsbrenner 1 ei­ ne Verbrennungskammer 10 und eine Brennstoff-Luft-Mischanord­ nung 20.
Der Vergasungsbrenner 1 in Fig. 1 hat eine zentrale Längsachse I-I. Bei dem Vergasungsbrenner kann es sich um einen einer Vielzahl von derartigen Vergasungsbrennern einer Gasturbinen­ anordnung handeln, z. B. einen in einer ringförmigen Anordnung angeordneten.
Fig. 1 zeigt einen stromaufwärts angeordneten Teil der Ver­ brennungskammer 10, wobei die Kammer durch eine zylindrische Wand 11 umgeben ist, und eine Wand 12, die sich in eine Rich­ tung von dem stromaufwärts angeordneten Ende der Wand 11 weg verjüngt, d. h. vom linken Ende der Wand 11, wie es in Fig. 1 zu sehen ist. Das Ende der sich verjüngenden Wand 12 mit dem geringeren Durchmesser steht mit einer zylindrischen Wand 30 einer herkömmlichen Brennstoff-Luftmischanordnung 20 in Ver­ bindung. Die Brennstoff-Luftmischanordnung 20 ist am stromauf­ wärts gelegenen Ende der Verbrennungskammer 10 angeordnet und weist eine Mischvorrichtung in Form eines Drallkörpers 22 und eine (erste) Leitungsvorrichtung in Form einer Vorverbren­ nungskammer 31 auf. Brennstoff und Luft werden in der Anord­ nung 20 gemischt, um eine verbrennbare Mischung bereitzustel­ len, die in der Verbrennungskammer 10 verbrannt wird. Die Luftzuführung in die Mischanordnung 20 wird schematisch durch die Pfeile 21 dargestellt. Eine derartige Luftzuführung er­ folgt normalerweise durch einen Kompressor, der durch die Tur­ bine angetrieben wird. Die Luft aus dem Kompressor fließt über die äußere Oberfläche der Wand 11 normalerweise in einen Durchlaß, der die Wand 11 umgibt, und kühlt die Wand 11, wäh­ rend sie an ihr entlang fließt. Die Luft tritt durch die radi­ al äußeren Enden der Durchlässe in dem Drallkörper 22 in die Mischanordnung 20 ein. Der Drallkörper 22 umfaßt eine entlang des Umfangs angeordnete Anordnung von Flügeln oder Blättern 26, die zwischen einer Wand 23, die sich radial von der Wand 30 nach außen erstreckt, und einer endständigen Wand 24 ange­ ordnet sind. Die Flügel 26 weisen zwischen sich Durchlässe auf, wobei die Durchlässe im Winkel stehen, derart, daß die Luft allgemein tangential zwischen sie eintritt und mit einer verwirbelten Bewegung zwischen ihnen hindurchfließt, wobei sie eine radial nach innen gerichtete Bewegungskomponente auf­ weist. Die Flügel 26 können als separate Bauteile ausgebildet sein, die an ihrem Ort befestigt werden, oder es können die Durchlässe aus einer dickwandigen röhrenförmigen Komponente ausgefräst oder gebohrt werden, so daß Flügel gebildet werden. Die Wand 24 ist mit mehreren Brennstoff-Einspritzöffnungen oder Düsen 25 ausgebildet, normalerweise mit einer für jeden Durchlaß. Die Einspritzöffnungen 25 sind in Richtung der radi­ al äußeren Enden der Durchlässe angeordnet. Der Brennstoff wird eingespritzt, so daß ein sich teilendes Fließmuster ent­ steht, wie es bei 28 (s. Fig. 2) dargestellt ist. Die endstän­ dige Wand 24 kann eine elektrische Funkenentzündungseinheit (nicht dargestellt) enthalten, die sich von der Wand her er­ streckt.
Die Luft, die aus dem Bereich, der den Drallkörper 22 umgibt, durch die Durchlässe in dem Drallkörper 22 tritt, mischt sich mit dem Brennstoff, der durch die Öffnungen 25 eingespritzt wird. Das Brennstoff-Luftgemisch, das so gebildet wird, tritt in die Leitungsvorrichtung ein, die durch die Vorkammer 31 wiedergegeben wird. Das verwirbelte Luft-Brennstoffgemisch, das durch die Pfeile 32 in der Vorkammer 31 dargestellt wird, tritt aus der Vorkammer 31 in die Hauptverbrennungskammer 10, wo es verbrannt wird. Bezugszahl 13 in Fig. 1 gibt die Flam­ menzone wieder, wobei die Bezugszahl 14 die Begrenzung der Flamme wiedergibt, wenn der Motor mit voller oder fast voller Last arbeitet.
Diese herkömmliche Anordnung arbeitet unter solchen Bedingun­ gen voller Last befriedigend. Wenn sich jedoch die Motorlast verringert und die Brennstoffzuführung reduziert wird, nimmt die Größe der Flamme 13 ab und die Menge an Verschmutzungen, d. h. CO steigt an. Ferner erhöht sich das Risiko eines Brenn­ schlusses bei der Beibehaltung von "Magerbrenn"-Bedin­ gungen" erheblich. Es versteht sich, daß beim Betrieb der Mischanordnung die Bewegung der Luft, des Brennstoffes und des Luft-Brennstoffgemisches durch die Durchlässe des Drallkörpers und die Vorkammer komplex sind. Unter anderem besteht ein Ge­ schwindigkeitsgradient, der am Ausgang des Drallkörpers eine radiale und eine axiale Komponente aufweist, wobei die radiale Geschwindigkeitskomponente an der Wand 24, die dem stromauf­ wärts gelegenen Bereich am nächsten liegt, stärker ist und die axiale Komponenten an der Wand 23, die dem stromabwärts ange­ ordneten Bereich am nächsten liegt, stärker ist. Ferner neigt der Brennstoff, der in den Drallkörper durch die Düsen 25 ein­ tritt, bei Niederlast-Bedingungen dazu, nahe bei der Wand 24 zu verbleiben, wenn er sich radial nach innen durch die Mischanordnung fortbewegt. Diese Fließeigenschaften werden in den Ausführungsformen der Erfindung, die hier später beschrie­ ben werden, ausgenutzt.
Fig. 3 und Fig. 4 zeigen eine Brennstoff-Luftmischanordnung 20a gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. In dieser Ausführungsform ist eine Fluß-Trennvorrichtung in Form eines zusätzlichen sekundären Drallkörpers 40 vorgesehen, wo­ bei der Drallkörper 40 radial innerhalb eines Drallkörpers 22 angeordnet ist. Der radial äußere Drallkörper 22 dieser Aus­ führungsform bildet einen primären Drallkörper. Der innere se­ kundäre Drallkörper 40 hat, wie es gezeigt ist, eine kleinere axiale Ausdehnung (d. h. parallel zur zentralen Achse I-I der Verbrennungsvorrichtung gemessen) als der primäre Drallkörper 22. In jedem Fall sind seine Abmessungen so, daß er ein klei­ neres wirksames Volumen für den Fluidfluß durch ihn hindurch aufweist als der Drallkörper 22. Der Drallkörper 40 ist mit seinen radial inneren Enden mit einem Rohr 42 verbunden, das sich durch die Vorkammer 31 erstreckt. Das Rohr 42 bildet ei­ ne zweite Leitungsvorrichtung, die aus einem zweiten Drallkör­ per 40 in die Verbrennungskammer 10 führt. Der ringförmige Durchlaß 31a zwischen der inneren Fläche der Wand 30 und der äußeren Fläche des Rohrs 42 bildet eine erste Leitungsvorrich­ tung, die sich von dem Ausgang des primären Drallkörpers 22 in die Verbrennungskammer 10 erstreckt. Die Mischanordnung weist ein Rohr 60 auf, um die elektrische Zündeinheit, die sich axial von der Wand 24 in entgegengesetzter Richtung zu dem Rohr 42 erstreckt, unterzubringen.
Der sekundäre Drallkörper 40 kann mit weniger Durchlässen und Flügeln als der Drallkörper 22 ausgebildet sein. Wie es in Fig. 5 zu sehen ist, die rein beispielhaft in bezug auf Anzahl und Anordnung der Flügel und Durchlässe in dem Drallkörper ist, weist der radial äußere Drallkörper 22 zwölf Flügel 26 mit zwölf Durchlässen 27 auf, von denen jeder zwischen zwei benachbarten Flügeln 26 ausgebildet ist. Der sekundäre Drall­ körper 40 weist acht Flügel 46 mit acht Durchlässen 47 auf, von denen jeder zwischen zwei benachbarten Flügeln 46 ausge­ bildet ist. Es sind jedoch andere Anordnungen möglich, z. B. kann in jedem Drallkörper eine identische Anzahl von Durchlässen vorhanden sein, und die Durchlässe können dann so angeordnet sein, daß sie axial auf einer Linie liegen.
Bei der Bedingung mit niedriger Last, bei denen der Brenn­ stoffdruck geringer ist als unter den Bedingungen bei voller Last, wie es oben erklärt worden ist, bleibt der Brennstoff, der durch die Düsen 25 in die Mischanordnung eintritt, relativ nahe bei der Wand 24. Da der Luftstrom 21 in den primären Drallkörper eintritt und sich mit den Brennstoff vermischt, verbleibt somit auch die resultierende Brennstoff-Luftgemisch relativ nah bei der Wand 24, und ein Anteil dieses Gemisches (ein zweiter Anteil), wird, wie es durch die Pfeile 44 angege­ ben ist, unter Einfluß der starken radialen Geschwindigkeits­ komponente in den sekundären Drallkörper 40 eintreten, während ein erster Anteil durch die erste Leitungsvorrichtung 31a in die Verbrennungskammer 10 tritt. Die Mischung, die in den Drallkörper 40 eintritt, wird entlang der Durchlässe 47 in das Rohr 42 fließen. Die relativen Abmessungen des zweiten Drall­ körpers 40 und des Rohrs 42 sind so, daß ein dynamisches Sy­ stem entsteht, das ein Brennstoff-Luftgemisch in dem Rohr 42 beinhaltet und das mit einem System verglichen werden kann, das bei voller Last in der größeren Vorkammer 31a vorliegt. Die Verbrennungseigenschaften dieses Brennstoff-Luftgemisches in dem Rohr 42 werden mit den Verbrennungseigenschaften der Brennstoff-Luft-Mischung in der Vorkammer 31a bei voller Last vergleichbar sein und damit ergibt sich eine gute Verbrennung unter relativ geringer Erzeugung von Verschmutzungen. Wenn un­ ter Bedingungen niedriger Last gearbeitet wird, enthält der erste Anteil des Brennstoff-Luftgemisches, der nicht durch den inneren Drallkörper 40 tritt, relativ weniger Brennstoff und tritt auf der Außenseite des Rohrs 42 durch die Vorkammer 31a in die Verbrennungskammer 10, wo das vorherrschende Kreisfüh­ rungssystem ihn in Kontakt mit der Mischung, die aus dem Rohr 42 austritt, bringt. Die zwei Mengen vermischen sich, so daß das Brennstoff-Luftverhältnis insgesamt stöchiometrisch ist. Die dabei erzeugte Flamme 51 ist jedoch kleiner als sie im Fall ohne den inneren sekundären Drallkörper 40 und das Rohr 42 sein würde, so daß die Brennstoffdichte größer und die Flammenstabilität besser sind.
Unter Bedingungen voller Last ist die Menge an Brennstoff- Luft, die durch den äußeren Drallkörper 22 tritt, größer als bei niedriger Last. Da die Kapazität des inneren Drallkörpers in bezug auf die Menge begrenzt ist, wird seine Wirkung gerin­ ger und relativ geringer, wenn die Last ansteigt. Mit anstei­ gender Last strömt mehr der Brennstoff-Luft-Menge entlang der Außenseite des Rohres durch die erste Leitungsvorrichtung 31a und anteilmäßig weniger durch die zweite Leitungsvorrichtung 42, so daß bei voller Last der innere Drallkörper 40 eine re­ lativ kleine Wirkung hat und das System mehr oder weniger wie ein einfaches Magerbrenn-System arbeitet. Es ist zu erkennen, daß die Anpassung an die Veränderungen der Motorlast automa­ tisch mit Hilfe des beschriebenen Aufbaus bewirkt wird und kein kompliziertes Steuersystem benötigt wird, um eine derar­ tige Wirkung zu erzeugen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist, ist eine mit Hilfe einer Abschirmung oder Ab­ schirmungen 70 abgeschirmte Zone in dem ersten Drallkörper 22 vorgesehen, wobei die Abschirmungen 70 neben den Einlässen in die Durchlässe des ersten Drallkörpers vorgesehen sind. Die Abschirmung kann z. B. eine ringförmige Form haben und sich um den äußeren Umfang des primären Drallkörpers 22 erstrecken. Die Abschirmung(en) wirkt (wirken) so, daß sie die Einspritz­ düsen 25 für den Brennstoff und die Brennstoffzuführung, die sich davon erstreckt, von der Luft 21, die in die Durchlässe des ersten Drallkörpers einfließt, abschirmt. Dies erlaubt die Bildung von Fluidtaschen mit einem hohen Anteil Brennstoff, die neben der Wand 24 angeordnet sind, zumindest wenn die Ver­ brennungsvorrichtung mit niedrigem Druck betrieben wird. Dies hilft bei der Bildung einer relativ brennstoffreichen Mi­ schung, die unter Bedingungen niedriger Last durch den zweiten Drallkörper tritt.

Claims (13)

1. Brennstoff-Luft-Mischanordnung mit radialer Beaufschlagung für eine Verbrennungsvorrichtung (20a), aufweisend eine Misch­ vorrichtung (22), in der Luft und Brennstoff gemischt werden, so daß sie ein Brennstoff-Luftgemisch bilden, und eine erste Leitungsvorrichtung (31a), wobei ein erster Anteil des Brenn­ stoff-Luftgemisches aus der Mischvorrichtung in eine Verbren­ nungszone (51) eingespeist wird, gekennzeichnet durch eine Fluß-Trennvorrichtung (40), die so angeordnet ist, daß sie einen zweiten Anteil des Brennstoff-Luftgemisches aus der Mischvorrichtung aufnimmt, und eine zweite Leitungsvorrichtung (42), um den zweiten Anteil aus der Fluß-Trennvorrichtung in die Verbrennungszone (51) einzuspeisen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Mischvorrichtungen einen primären Drallkörper (22) aufweisen.
3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Fluß-Trennvorrichtung einen zweiten Drallkörper (40) aufweist.
4. Brennstoff-Luft-Mischanordnung für eine Verbrennungsvor­ richtung, aufweisend einen primären Drallkörper (22), in der Luft und Brennstoff gemischt werden, so daß sie ein Brenn­ stoff-Luftgemisch bilden, und eine erste Leitungsvorrichtung (31a), um einen ersten Anteil der Mischung aus dem primären Drallkörper (22) in eine Verbrennungszone einzuspeisen, gekennzeichnet durch einen sekundären Drallkörper (40), der so angeordnet ist, daß er einen zweiten Anteil der Mischung aufnimmt, und eine zweite Leitungsvorrichtung (42), um den zweiten Anteil aus dem sekun­ dären Drallkörper (40) in die Verbrennungszone einzuspeisen.
5. Brennstoff-Luft-Mischanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der primäre Drallkörper (22) mehrere Flügel (26) aufweist, die Durchlässe (27) zwischen sich begrenzen, welche so angeordnet sind, daß sie einen Strom der Mischung durch sie hindurch erzeugen, wobei der Strom eine radial ausgerichtete Komponente aufweist.
6. Brennstoff-Luft-Mischanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der sekundäre Drallkörper (40) radial innerhalb des primären Drallkörpers (22) angeordnet ist und mehrere Flü­ gel (46) aufweist, die Durchlässe (47) zwischen sich begren­ zen, welche so angeordnet sind, daß sie einen Strom des zwei­ ten Anteils durch sich hindurch erzeugen, wobei der Strom eine radial ausgerichtete Komponente aufweist.
7. Brennstoff-Luft-Mischungsanordnung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, in Abhängigkeit von Anspruch 5, wobei jeder Durch­ laß (27) des primären Drallkörpers (22) zumindest eine Ein­ spritzöffnung (25) für Brennstoff aufweist, die mit diesem verbunden ist, um Brennstoff in besagten Durchlaß einzuspei­ sen.
8. Brennstoff-Luft-Mischanordnung nach Anspruch 7, die eine Abschirmungsvorrichtung (70) aufweist, um die Einspritzöff­ nung(en) (25) für Brennstoff von dem Luftstrom, der in die Durchlässe (27) des primären Drallkörpers (22) eintritt, abzu­ schirmen.
9. Brennstoff-Luft-Mischanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Anteil ansteigt, wenn die Geschwindig­ keit, mit der der Brennstoff in die Mischvorrichtung eintritt, ansteigt.
10. Brennstoff-Luft-Mischanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei der erste Anteil ansteigt, wenn die Geschwindig­ keit, mit der der Brennstoff in den ersten Drallkörper (22) eintritt, ansteigt.
11. Brennstoff-Luft-Mischanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, wobei die zweite Leitungsvorrichtung (42) ein Rohr um­ faßt, dessen stromaufwärts angeordnetes Ende integriert mit einem sekundären Drallkörper (40) aufgebaut ist oder an diesen angeschlossen ist.
12. Brennstoff-Luft-Mischanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, wobei der sekundäre Drallkörper (40) ein kleineres ef­ fektives Volumen hat als der primäre Drallkörper (22).
13. Gasturbinenmotor mit Gasverbrennung, der eine Brennstoff- Luft-Mischanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 auf­ weist.
DE19859210A 1997-12-19 1998-12-21 Brennstoff-Luft-Mischanordnung für Verbrennungsvorrichtungen Withdrawn DE19859210A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB9726847A GB2332509B (en) 1997-12-19 1997-12-19 Fuel/air mixing arrangement for combustion apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19859210A1 true DE19859210A1 (de) 1999-07-01

Family

ID=10823890

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19859210A Withdrawn DE19859210A1 (de) 1997-12-19 1998-12-21 Brennstoff-Luft-Mischanordnung für Verbrennungsvorrichtungen

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6311496B1 (de)
JP (1) JP4191298B2 (de)
DE (1) DE19859210A1 (de)
FR (1) FR2772890B1 (de)
GB (1) GB2332509B (de)
IT (1) IT1303589B1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19953685A1 (de) * 1999-11-09 2001-05-10 Abb Patent Gmbh Verteiler
DE102009054669A1 (de) 2009-12-15 2011-06-16 Man Diesel & Turbo Se Brenner für eine Turbine

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1499800B1 (de) * 2002-04-26 2011-06-29 Rolls-Royce Corporation Kraftstoffvormischmodul für turbomotorbrennkammer
US7093445B2 (en) 2002-05-31 2006-08-22 Catalytica Energy Systems, Inc. Fuel-air premixing system for a catalytic combustor
US6886342B2 (en) * 2002-12-17 2005-05-03 Pratt & Whitney Canada Corp. Vortex fuel nozzle to reduce noise levels and improve mixing
US7065972B2 (en) * 2004-05-21 2006-06-27 Honeywell International, Inc. Fuel-air mixing apparatus for reducing gas turbine combustor exhaust emissions
US8769960B2 (en) * 2005-10-21 2014-07-08 Rolls-Royce Canada, Ltd Gas turbine engine mixing duct and method to start the engine
EP1867925A1 (de) * 2006-06-12 2007-12-19 Siemens Aktiengesellschaft Brenner
EP2187128A4 (de) * 2007-08-10 2015-07-29 Kawasaki Heavy Ind Ltd Brennkammer
EP2112433A1 (de) * 2008-04-23 2009-10-28 Siemens Aktiengesellschaft Mischkammer
US20110072823A1 (en) * 2009-09-30 2011-03-31 Daih-Yeou Chen Gas turbine engine fuel injector
IT1399989B1 (it) * 2010-05-05 2013-05-09 Avio Spa Gruppo di iniezione per un combustore di una turbina a gas
EP2400222A1 (de) * 2010-06-28 2011-12-28 Siemens Aktiengesellschaft Verbrennungsvorrichtung
US8893500B2 (en) 2011-05-18 2014-11-25 Solar Turbines Inc. Lean direct fuel injector
US8919132B2 (en) 2011-05-18 2014-12-30 Solar Turbines Inc. Method of operating a gas turbine engine
US9182124B2 (en) 2011-12-15 2015-11-10 Solar Turbines Incorporated Gas turbine and fuel injector for the same
US20130189632A1 (en) * 2012-01-23 2013-07-25 General Electric Company Fuel nozzel
EP2629008A1 (de) * 2012-02-15 2013-08-21 Siemens Aktiengesellschaft Abgeneigte Brennstoffeinspritzung von Brennstoff in einen Wirbelschlitz
EP2639505A1 (de) * 2012-03-13 2013-09-18 Siemens Aktiengesellschaft Gasturbinen-Verbrennungssystem und -verfahren der Flammenstabilisierung in solch einem System
EP3184898A1 (de) * 2015-12-23 2017-06-28 Siemens Aktiengesellschaft Brennkammer für eine gasturbine
US10859272B2 (en) 2016-01-15 2020-12-08 Siemens Aktiengesellschaft Combustor for a gas turbine
US11396888B1 (en) 2017-11-09 2022-07-26 Williams International Co., L.L.C. System and method for guiding compressible gas flowing through a duct
CN110925796A (zh) * 2019-11-06 2020-03-27 西北工业大学 一种阶梯状低污染燃烧室结构
CN111911960A (zh) * 2020-08-11 2020-11-10 新奥能源动力科技(上海)有限公司 用于燃气轮机的低氮氧化物排放燃烧室及燃气轮机
JP7311237B2 (ja) 2021-09-03 2023-07-19 三菱ロジスネクスト株式会社 スプレッダ破損防止機能を備えたフォークリフト

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB826961A (en) 1956-03-09 1960-01-27 Lucas Industries Ltd Liquid fuel combustion apparatus
US3605405A (en) 1970-04-09 1971-09-20 Gen Electric Carbon elimination and cooling improvement to scroll type combustors
US3570242A (en) * 1970-04-20 1971-03-16 United Aircraft Corp Fuel premixing for smokeless jet engine main burner
US3917173A (en) * 1972-04-21 1975-11-04 Stal Laval Turbin Ab Atomizing apparatus for finely distributing a liquid in an air stream
US3905192A (en) * 1974-08-29 1975-09-16 United Aircraft Corp Combustor having staged premixing tubes
US4400151A (en) * 1980-06-04 1983-08-23 Foster Wheeler Energy Corporation Controlled flow, split stream burner assembly
DE3860569D1 (de) * 1987-01-26 1990-10-18 Siemens Ag Hybridbrenner fuer vormischbetrieb mit gas und/oder oel, insbesondere fuer gasturbinenanlagen.
US4854127A (en) * 1988-01-14 1989-08-08 General Electric Company Bimodal swirler injector for a gas turbine combustor
US5450724A (en) 1993-08-27 1995-09-19 Northern Research & Engineering Corporation Gas turbine apparatus including fuel and air mixer
US5435126A (en) 1994-03-14 1995-07-25 General Electric Company Fuel nozzle for a turbine having dual capability for diffusion and premix combustion and methods of operation
ES2101663T3 (es) 1994-07-13 2001-12-16 Volvo Aero Corp Camara de combustion de bajas emisiones para motores de turbina de gas.
US5657632A (en) * 1994-11-10 1997-08-19 Westinghouse Electric Corporation Dual fuel gas turbine combustor
GB2297151B (en) 1995-01-13 1998-04-22 Europ Gas Turbines Ltd Fuel injector arrangement for gas-or liquid-fuelled turbine
EP0728989B1 (de) 1995-01-13 2001-11-28 European Gas Turbines Limited Verbrennungsgerät für Gasturbinenmotor
GB2321304B (en) 1997-01-15 2000-12-27 Europ Gas Turbines Ltd Burner for a gas turbine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19953685A1 (de) * 1999-11-09 2001-05-10 Abb Patent Gmbh Verteiler
DE102009054669A1 (de) 2009-12-15 2011-06-16 Man Diesel & Turbo Se Brenner für eine Turbine
WO2011072665A1 (de) 2009-12-15 2011-06-23 Man Diesel & Turbo Se Brenner für eine turbine

Also Published As

Publication number Publication date
IT1303589B1 (it) 2000-11-14
FR2772890B1 (fr) 2004-02-06
FR2772890A1 (fr) 1999-06-25
GB9726847D0 (en) 1998-02-18
JPH11264543A (ja) 1999-09-28
GB2332509B (en) 2002-06-19
US6311496B1 (en) 2001-11-06
ITTO981054A0 (it) 1998-12-18
ITTO981054A1 (it) 2000-06-18
GB2332509A (en) 1999-06-23
JP4191298B2 (ja) 2008-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19859210A1 (de) Brennstoff-Luft-Mischanordnung für Verbrennungsvorrichtungen
DE3217674C2 (de) Brennkammer für eine Gasturbine
DE69024081T2 (de) Verfahren zur Verbrennung mit Gasvormischung und eine Verbrennungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE2845619C2 (de) Brennkammer für ein Gasturbinentriebwerk
DE69922347T2 (de) Brennstoff-luft mischvorrichtung für radialdom einer gasturbine
DE2947130C2 (de) Brennstoffinjektor für ein Gasturbinentriebwerk
DE2449084C2 (de) Brennkammer
DE69405281T2 (de) Vormischbrennkammer mit konzentrischen Ringkanälen
EP0438682B1 (de) Abgassystem mit einem Partikelfilter und einem Regenerierungsbrenner
DE60028690T2 (de) Brennkammerwand mit versetzter Verdünnung
DE69218576T2 (de) Brennkammer einer Gasturbine
DE69625744T2 (de) Magervormischbrenner mit niedrigem NOx-Ausstoss für industrielle Gasturbinen
DE3545524C2 (de) Mehrstufenbrennkammer für die Verbrennung von stickstoffhaltigem Gas mit verringerter NO¶x¶-Emission und Verfahren zu ihrem Betrieb
DE69205576T3 (de) Gasturbinenbrennkammer.
DE69407565T2 (de) Brennstoff-einspritzdüse
DE3884751T2 (de) Gasgekühlter Flammenhalter.
DE69830131T2 (de) Drallerzeuger ohne Venturi
EP1436546B1 (de) Brenner für synthesegas
DE2901098C2 (de)
DE69428549T2 (de) Gasturbinenkammer mit niedriger schadstoffemission
DE2901099A1 (de) Kraftstoffverdampfungsvorrichtung, damit ausgeruestete brennkammer und verfahren zum betreiben derselben
EP0274630A1 (de) Brenneranordnung
EP0193838A2 (de) Brenneranordnung für Feuerungsanlagen, insbesondere für Brennkammern von Gasturbinenanlagen sowie Verfahren zu ihrem Betrieb
DE2518771A1 (de) Brennstoffeinspritzvorrichtung
DE69608059T2 (de) Brenner und Methode zum Zuführen von Brennstoff und Vergaser

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: SIEMENS AG, 80333 MUENCHEN, DE

R016 Response to examination communication
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20120703