EP0518072A1

EP0518072A1 - Burner for an internal combustion engine, a combustion chamber of a gas turbine plant or a furnace

Info

Publication number: EP0518072A1
Application number: EP92108152A
Authority: EP
Inventors: Thomas Dr. Sattelmayer; Peter Senior
Original assignee: ABB Asea Brown Boveri Ltd; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: ABB Asea Brown Boveri Ltd; ABB AB
Priority date: 1991-06-14
Filing date: 1992-05-14
Publication date: 1992-12-16
Also published as: JPH05187638A; CA2069718A1

Abstract

For operating an internal combustion engine, a combustion chamber of a gas-turbo assembly or a furnace installation, a burner is used which is characterised by an internal premixing zone. The burner itself consists of at least two hollow part-cone members (1, 2) which are positioned one on another in the direction of flow and whose longitudinal axes of symmetry (1b, 2b) extend radially offset in relation to one another. These produce tangential air inlet slits (19, 20), which are opposite in terms of flow, for a combustion airflow (15) into the interior of the burner which has the form of a conical cavity (14). In the conical cavity (14), a nozzle (3) acts, through which a gaseous fuel (12) is provided. In the region of the nozzle (3), the tangential air inlet slits (19, 20) are closed with closures (24, 25) which bring about a high extinction limit irrespective of the mass flow into the burner. <IMAGE>

Description

Technical field

Die vorliegende Erfindung betriff einen Brenner gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a burner according to the preamble of claim 1.

State of the art

Vormischbrenner erreichen ihren besten Betriebspunkt bei einem genau definierten Verhältnis aus Luftmenge und Brennstoffmenge. Dieser Punkt liegt nahe an der mageren Löschgrenze. Beim Einbau solcher Brenner, beispielsweise in Brennkammern von Gasturbinen, wird im allgemeinen die Luftverteilung so gewählt, dass der Optimalpunkt bei hoher Last der Maschine erreicht wird. Damit wird, wenn keine besonderen Vorkehrungen getroffen werden, schon bei mässiger Reduzierung der Brennstoffmenge die Löschgrenze überfahren. Die Grenze, bei welcher ein Löschen eintritt, kann durch Anfetten der Brennstoffkonzentrationsprofils auf die Brennerachse in Richtung höheren Luftüberschusses verschoben werden. Dieses Prinzip ist an sich allgemein bekannt. Die Zündung erfolgt dabei im allgemeinen in der Nähe der Brennstoffaustrittsbohrungen. Auch die Druckschrift EP-A1-0 321 809, welche ein Brenner von kegeliger Ausgestaltung mit integrierter Vormischstrecke zum Inhalt hat, bei welchem die zentrale Düse mit einem flüssigen Brennstoff betrieben wird, beinhaltet als Ausrichtung eine Möglichkeit zur Verbesserung der Löschgrenze. Bei richtiger Auslegung verändert sich die Flammenposition kaum, wenn ein Teil des Brennstoffes am Brennerkopf eingedüst wird. Die Zündung erfolgt immer weit stromab von der Brennstoffeindüsung, so dass die Vorteile frei im Raum stabilisierter Flammen auch im Betrieb mit Anfettung im Kern erhalten bleibt. Versuche haben aber nunmehr gezeigt, dass dieses Verfahren an sich bis zu einer oberen Grenze für den Luftdurchsatz funktioniert. Gasturbinen mit Brennkammerdruckverlusten von bis zu ca. 2,5% liegen im sicheren Bereich. Werden die Strömungsgeschwindigkeiten erheblich grösser, kann keine ausreichende Verbesserung der Löschgrenze mehr erreicht werden. Für Gasturbinentypen, deren Brennkammerdruckverlust höher als der angegebenen Wert ist, muss eine andere Methode gefunden werden.Premix burners reach their best operating point with a precisely defined ratio of air volume and fuel volume. This point is close to the lean extinguishing limit. When installing such burners, for example in combustion chambers of gas turbines, the air distribution is generally chosen so that the optimum point is reached when the machine is under high load. If no special precautions are taken, the extinguishing limit will be exceeded even if the amount of fuel is moderately reduced. The limit at which extinguishing occurs can be shifted towards the higher air excess by enriching the fuel concentration profile on the burner axis. This principle is generally known per se. The ignition generally takes place in the vicinity of the fuel outlet bores. The publication EP-A1-0 321 809, which contains a burner of a conical design with an integrated premixing section, in which the central nozzle is operated with a liquid fuel, contains an alignment option for improving the extinguishing limit. When correctly designed, the flame position hardly changes when some of the fuel is injected into the burner head. The ignition always takes place far downstream of the fuel injection, so that the advantages of flame stabilized freely in the room are retained even in operation with enrichment in the core. However, tests have now shown that this method works per se up to an upper limit for the air throughput. Gas turbines with combustion chamber pressure losses of up to approx. 2.5% are in the safe area. If the flow velocities become significantly higher, the extinguishing limit cannot be sufficiently improved. A different method must be found for gas turbine types whose combustion chamber pressure drop is higher than the specified value.

Presentation of the invention

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Brenner der eingangs genannten Art Vorkehrungen zu treffen, welche bewirken, dass sich unabhängig vom Massenstrom eine hohe Löschgrenze ergibt.The invention seeks to remedy this. The object of the invention, as characterized in the claims, is to take precautions for a burner of the type mentioned at the outset, which have the effect that a high extinguishing limit is obtained regardless of the mass flow.

Der wesentlichen Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass mit einfachen Mitteln ein anderer Effekt zur Verbesserung der Löschgrenze benutzt werden kann. Ziel ist dabei, das Strömungsfeld gezielt zu verändern, dass sich, sobald am Brennerkopf ein gasförmiger Brennstoff zur Eindüsung gelangt, eine von der Hauptflamme weitgehend unabhängige Kernflamme auf der Achse bilden kann. Damit ergibt sich unabhängig vom Massenstrom die gewünschte hohe Löschgrenze. Vorrichtungsmässig wird dies erreicht, indem der Brennerkopf durch eine zweite Brennstoffeindüsung für einen gasförmigen Brennstoff ergänzt wird. Der gewünschte neue Effekt wird nun nicht durch diese Kopfstufe, sondern durch das verschliessen eines kleinen Teil der tangentialen Lufteintrittschlitze erreicht.The main advantage of the invention is that another effect can be used to improve the deletion limit with simple means. The aim is to specifically change the flow field so that as soon as a gaseous fuel is injected at the burner head, a core flame largely independent of the main flame can form on the axis. This results in the desired high extinguishing limit regardless of the mass flow. In terms of the device, this is achieved by supplementing the burner head with a second fuel injection for a gaseous fuel. The desired new effect is not achieved by this head step, but by closing a small part of the tangential air inlet slots.

Vorteilhafte zweckmässige Weiterbildungen der erfindungsgemässen Aufgabenlösung sind in den weiteren abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.Advantageous expedient developments of the task solution according to the invention are characterized in the further dependent claims.

Im folgenden wird anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Alle für das unmittelbare Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Elemente sind fortgelassen. In den verschiedenen Figuren sind gleiche Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Strömungsrichtung der Medien ist mit Pfeilen angegeben.An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawings. All elements not necessary for the immediate understanding of the invention have been omitted. In the different figures, the same elements are each provided with the same reference symbols. The direction of flow of the media is indicated by arrows.

Brief description of the drawings

Es zeigt:

Fig. 1: eine schematische Ansicht eines Brenners von kegeliger Form, mit integrierter Vormischung,
Fig. 2: einen Brenner gemäss Fig. 1, nunmehr in perspektivischer Darstellung gezeigt und
Fig. 3 4 5: entsprechende Schnitte durch die Ebenen III-III (= Fig. 3), IV-IV (= Fig. 4) und V-V (= Fig. 5), wobei diese Schnitte nur eine schematische, vereinfachte Darstellung des Brenners gemäss Fig. 2 wiedergeben.

It shows:

Fig. 1: 1 shows a schematic view of a burner of conical shape, with integrated premixing,
Fig. 2: a burner according to FIG. 1, now shown in perspective and
Fig. 3 4 5: corresponding sections through the planes III-III (= Fig. 3), IV-IV (= Fig. 4) and VV (= Fig. 5), these sections representing only a schematic, simplified representation of the burner according to Fig. 2.

Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche AnwendbarkeitWays of carrying out the Invention, Industrial Applicability

Fig. 1 zeigt einen schematischen Schnitt durch den Brenner, der im wesentlichen aus zwei Teilkegelkörper 1, 2 besteht, deren Ausgestaltung aus den nachfolgenden Figuren besonders gut hervorgeht, weshalb hier nur eine summarische Beschreibung erfolgt. Zur rahmenmässiger Abgrenzung dieses Brenners sei auf die Brennstoffzuführungen im System hingewiesen: Zunächst wird auf eine zentrale Brennstoffdüse 3 hingewiesen, welche, analog zu EP-A1-0 321 809, die zentrale brennerkopfseitige Zuführung, nunmehr aber eines gasförmigen Brennstoffes übernimmt. Was die Eindüsung 4 des Brennstoffes in den Innenraum des Brenners betrifft, wird unter Fig. 2 näher eingegangen. Eine weitere Brennstoffzuführung betrifft die Eindüsung 16 über eine Leitung 8, welche sich im Bereich der tangentialen Lufteintrittschlitze befindet. Auch hierzu wird unter den nachfolgenden Figuren näher eingegangen. Wie angedeutet wird, befindet sich der Brenner stromauf eines Brennraumes 22. Recht gut sichtbar sind hingegen in dieser Figur 1 die postulierten Verschlüsse 24, 25, deren Wirkung unter den nachfolgenden Figuren detailliert unschrieben wird.Fig. 1 shows a schematic section through the burner, which consists essentially of two partial cone bodies 1, 2, the design of which can be seen particularly well in the following figures, which is why only a brief description is given here. To delimit this burner in terms of frame, reference is made to the fuel feeds in the system: First, reference is made to a central fuel nozzle 3 which, analogous to EP-A1-0 321 809, takes over the central feed on the burner head side, but now takes over a gaseous fuel. As far as the injection 4 of the fuel into the interior of the burner is concerned, this is discussed in more detail in FIG. 2. Another Fuel supply affects the injection 16 via a line 8, which is located in the region of the tangential air inlet slots. This is also discussed in more detail in the following figures. As is indicated, the burner is located upstream of a combustion chamber 22. In contrast, the postulated closures 24, 25 are clearly visible in FIG. 1, the effect of which is described in detail in the following figures.

Um den Aufbau des Brenners besser zu verstehen, ist es vorteilhaft, wenn gleichzeitig zu Fig. 2 die einzelnen darin ersichtlichen Schnitte nach den Figuren 3-5 herangezogen werde. Des weiteren, um Fig. 2 bestmöglich übersichtlicht zu halten, sind in ihr die nach Fig. 3-5 schematisch gezeigten Leitbleche 21a, 21b nur andeutungsweise aufgenommen worden. Im folgenden wird bei der Beschreibung der Fig. 2 nach Bedarf auf die schnittmässigen Figuren 3-5 hingewiesen. Fig. 2 zeigt in perspektivischer Ansicht den Brenner, der an sich eine integrierte Vormischzone aufweist. Der Brenner besteht aus zwei halben hohlen Teilkegelkörper 1, 2, die bezüglich ihrer Längssymmetrieachse radial versetzt zueinander aufeinander liegen. Die Versetzung der jeweiligen Längssymmetrieachse 1b, 2b (Fig. 3-5) zueinander schafft auf beiden Seiten der Teilkegelkörper 1, 2 in entgegengesetzter Einströmungsanordnung jeweils einen tangentialen Lufteintrittschlitz 19, 20 frei (Fig. 3-5), welche die Verbrennungsluft 15 in den Innenraum des Brenners, d.h. in den von beiden Teilkegelkörpern 1, 2 gebildeten Kegelhohlraum 14 strömt. Die Kegelform der gezeigten Teilkegelkörper 1, 2 weist in Strömungsrichtung einen bestimmten festen Winkel auf. Selbsverständlich können die Teilkegelkörper 1, 2 in Strömungsrichtung eine progressive oder degressive Kegelneigung aufweisen. Die beiden letztgenannten Ausführungsformen sind zeichnerisch nicht erfasst, da sie ohne weiteres nachempfindbar sind. Welche Form schlussendlich den Vorzug erhalten wird, hängt im wesentlichen von den jeweils vorgegebenen Parametern der Verbrennung ab. Die beiden Teilkegelkörper 1, 2 haben je einen zylindrischen Anfangsteil 1a, 2a, welche, analog zu den Teilkegelkörpern 1, 2 versetzt zueinander verlaufen, so dass die tangentiale Lufteintrittschlitze 19, 20 an sich durchgehend über die ganze Länge des Brenners vorhanden sein könnten. Vorliegend ist dies nicht der Fall, weil im Bereich der zentralen Brennstoffdüse 3 die erwähnten tangentialen Lufteintrittschlitze 19, 20 teilweise mit Verschlüssen 24, 25 zugemacht worden sind, deren Wirkung noch zur Erläuterung kommen wird. In diesem zylindrischen Anfangsteil 1a, 2a ist die Düse 3 untergebracht, deren Brennstoffeindüsung 4 in etwa mit dem engsten Querschnitt des durch die zwei Teilkegelkörper 1, 2 gebildeten kegeligen Hohlraumes 14 zusammenfällt. Die Grösse dieser Düse 3 richtet sich nach der Art des Brenners, d.h., ob es sich beispielsweise um einen Pilotbrenner oder Hauptbrenner handelt. Selbstverständlich kann der Brenner rein kegelig ausgebildet sein, also ohne einen zylindrischen Anfangsteil 1a, 2a ausgeführt werden. Beide Teilkegelkörper 1, 2 weisen im Bereich der tangentialen Lufteintrittschlitze 19, 20 je eine Brennstoffteilung 8, 9 auf, welche längsseitig mit einer Anzahl Oeffnungen 17 versehen sind, durch welche ein gasförmger und/oder flüssiger Brennstoff 13 strömt, welcher seinerseits der durch die tangentialen Lufteintrittschlitze 19, 20 in den Kegelhohlraum 14 einströmenden Verbrennungsluft 15 zugemischt wird, wie die Pfeile 16 versinnbildlichen wollen. Diese Brennstoffleitungen 8, 9 sind vorzugsweise spätestens am Ende der tangentialen Einströmung, vor Eintritt in den Kegelhohlraum 14, plaziert, dies um eine optimale Luft/Brennstoff-Mischung zu erhalten, bevor das Gemisch in den Kegelhohlraum 14 eintritt. Selbstverständlich ist ein Mischbetrieb mit den beiden Brennstoffzuführungen, also einmal über die zentrale Düse 3 und einmal über die Brennstoffleitung 8, 9, möglich. Brennraumseitig 22 geht die Ausgangsöffnung des Brenners in eine Frontwand 10 über, in welcher eine Anzahl Bohrungen 10a vorgesehen sind. Die letztgenannten treten bei Bedarf in Funktion, und sorgen dafür, dass Verdünnungsluft oder Kühlluft dem vorderen Teil des Brennraumes 22 zugeführt werden. Darüber hinaus sorgt diese Luftzuführung dafür, dass eine Flammenstabilisierung am Ausgang des Brenners stattfindet. Diese Flammenstabilisierung ist wichtig, denn sonst könnte die Kompaktheit der Flamme durch eine radiale Verflachung verloren gehen. Der durch die Düse herangeführte gasförmige Brennstoff 12 wird vorzugsweise durch mehrere Oeffnungen 4 in den Kegelhohlraum 14 eingedüst, wobei der Brennstoff gegenüber der Längsachse des Brenners unter einem spitzen Winkel eingedüst wird. Die Oeffnung 4 sind auf der Düse 4 vorzugsweise kranzförmig angeordnet. Im Bereich dieser Eindüsungen sind die tangentialen Lufteintrittschlitze 19, 20 verschlossen, dergestalt, dass das Strömungsfeld in dem Masse gezielt verändert wird, dass sobald am Brennerkopf, d.h. durch die Düse 3, Brennstoff eingedüst wird, sich eine von der Hauptflamme 7 weitgehend unabhängige Kernflamme auf der Achse bilden kann. Damit ergibt sich unabhängig vom Massenstrom die gewünschte hohe Löschgrenze. Die Verschlüsse 24, 25 decken nur einen kleinen Teil der Länge der tangentialen Lufteintrittschlitze 19, 20 ab, mit vorzugsweise 5-10% wird der gewünschte neue Effekt ohne weiteres erreicht, wobei die genaue axiale Plazierung der Verschlüsse 24, 25 im Bereich der Düse 3 fallweise bestimmt wird. Am Ausgang des Brenners stellt sich eine stabile Flammenfront 7 mit einer Rückströmzone 6 ein. Ein Rückschlag der Flamme ins Innere des Brenners, wie dies bei den bekannten Vormischstrecken potentiell immer der Fall sein kann, wogegen dort mit komplizierten Flammenhaltern Abhilfe gesucht wird, ist hier nicht zu befürchten. Der Brenner kann verfahrensmässig dadurch erweitert, dass die Verbrennungsluft 15 vorgewärmt wird, was vorteilhaft ist, wenn beispielsweise mit einem flüssigen Brennstoff über die Leitungen 8, 9 gefahren wird, denn dadurch könnte eine vollständige Verdampfung dieses Brennstoffes vor Erreichung der Flammenfront 7. Bei bestimmten Konfigurationen könnte vorzugsweise auf eine Abgasrezirkulierung zurückgegriffen werden. Bei der Gestaltung der Teilkegelkörper 1, 2 hinsichtlich Kegelwinkel und Breite der tangentialen Lufteintrittschlitze 19, 20 sind enge Grenzen einzuhalten, damit sich das gewünschte Strömungsfeld der Verbrennungsluft allgemein mit der Rückströmzone 6 am Ausgang des Brenners einstellen kann. Allgemein ist zu sagen, dass eine Verkleinerung der tangentialen Lufteintrittschlitze 19, 20 die Rückströmzone weiter stromaufwärts verschiebt, wodurch dann allerdings das Gemisch früher zur Zündung käme. Immerhin ist hier anzumerken, dass die einmal fixierte Rückströmzone 6 an sich positionsstabil ist, denn die Drallzahl nimmt in Strömungsrichtung im Bereich der Kegelform des Brenners zu. Die Konstruktion des Brenners eignet sich bei Bedarf vorzüglich, bei einer vorgegebenen Baulänge des Brenners die Grösse der tangentialen Lufteintrittschlitze 19, 20 zu verändern, dies indem Mittel vorgesehen werden, welche ermöglichen, dass die Teilkegelkörper 1, 2 zu- oder auseinander geschoben werden können, wodurch sich der Abstand der beiden Mittelachsen 1b, 2b verkleinert resp. vergrössert, dementsprechend sich auch die Spaltgrösse der tangentialen Lufteintrittschlitze 19, 20 verändert, wie dies wohl am besten aus den Fig. 3-5 hervorgeht. Eine spiralförmige Einschiebung der beiden Teilkegelkörper 1, 2 ineinander sowie deren axiale Verschiebung gegeneinander ist bei bestimmten verbrennungstechnischen Ausrichtungen auch möglich. Somit hat man es in der Hand, die Form und die Grösse der tangentialen Lufteintrittschlitze 19, 20 beliebig zu varieren, womit der Brenner ohne Veränderung seiner Baulänge innerhalb einer bestimmten Bandbreite individuell angepasst werden kann.In order to better understand the structure of the burner, it is advantageous if, at the same time, the individual sections shown in FIGS. 3-5 are used for FIG. 2. Furthermore, in order to keep FIG. 2 as clear as possible, the guide plates 21a, 21b shown schematically according to FIGS. 3-5 have only been hinted at. In the description of FIG. 2, reference is made below to the sectional FIGS. 3-5 as required. Fig. 2 shows a perspective view of the burner, which has an integrated premixing zone per se. The burner consists of two half hollow partial cone bodies 1, 2 which are radially offset from one another with respect to their longitudinal axis of symmetry. The offset of the respective longitudinal axis of symmetry 1b, 2b (Fig. 3-5) to each other creates a tangential air inlet slot 19, 20 on both sides of the partial cone body 1, 2 in the opposite inflow arrangement (Fig. 3-5), which the combustion air 15 in the Interior of the burner, ie flows in the cone cavity 14 formed by the two partial cone bodies 1, 2. The conical shape of the partial conical bodies 1, 2 shown has a certain fixed angle in the direction of flow. Of course, the partial cone bodies 1, 2 can have a progressive or degressive taper in the direction of flow. The two last-mentioned embodiments are not included in the drawing, since they can easily be reread. Which form is ultimately preferred depends essentially on the combustion parameters specified in each case. The two partial cone bodies 1, 2 each have a cylindrical initial part 1a, 2a, which, analogous to the partial cone bodies 1, 2, is offset run towards each other so that the tangential air inlet slots 19, 20 per se could be present continuously over the entire length of the burner. This is not the case here, because in the area of the central fuel nozzle 3 the above-mentioned tangential air inlet slots 19, 20 have been partially closed with closures 24, 25, the effect of which will still be explained. In this cylindrical initial part 1a, 2a, the nozzle 3 is accommodated, the fuel injection 4 of which coincides approximately with the narrowest cross section of the conical cavity 14 formed by the two partial cone bodies 1, 2. The size of this nozzle 3 depends on the type of burner, ie whether it is, for example, a pilot burner or a main burner. Of course, the burner can be of a purely conical design, that is to say it can be designed without a cylindrical starting part 1a, 2a. Both partial cone bodies 1, 2 each have a fuel division 8, 9 in the region of the tangential air inlet slots 19, 20, which are provided on the long side with a number of openings 17 through which a gaseous and / or liquid fuel 13 flows, which in turn flows through the tangential ones Air inlet slots 19, 20 are mixed into the combustion air 15 flowing into the cone cavity 14, as the arrows 16 want to symbolize. These fuel lines 8, 9 are preferably placed at the latest at the end of the tangential inflow, before entering the cone cavity 14, in order to obtain an optimal air / fuel mixture before the mixture enters the cone cavity 14. Mixed operation with the two fuel feeds, that is to say once via the central nozzle 3 and once via the fuel line 8, 9, is of course possible. On the combustion chamber side 22, the outlet opening of the burner merges into a front wall 10, in which a number of bores 10a are provided. The latter come into operation when necessary and ensure that dilution air or cooling air is supplied to the front part of the combustion chamber 22. In addition, this air supply ensures that flame stabilization takes place at the burner outlet. This flame stabilization is important because otherwise the compactness of the flame could be caused by a radial Flattening get lost. The gaseous fuel 12 brought in through the nozzle is preferably injected into the cone cavity 14 through a plurality of openings 4, the fuel being injected at an acute angle with respect to the longitudinal axis of the burner. The opening 4 are preferably arranged in a ring shape on the nozzle 4. In the area of these injections, the tangential air inlet slots 19, 20 are closed in such a way that the flow field is specifically changed in such a way that as soon as fuel is injected into the burner head, ie through the nozzle 3, a core flame largely independent of the main flame 7 is generated the axis can form. This results in the desired high extinguishing limit regardless of the mass flow. The closures 24, 25 cover only a small part of the length of the tangential air inlet slots 19, 20, preferably 5-10%, the desired new effect is easily achieved, the exact axial placement of the closures 24, 25 in the region of the nozzle 3 is determined on a case-by-case basis. A stable flame front 7 with a backflow zone 6 is established at the outlet of the burner. A flashback of the flame into the interior of the burner, as can potentially always be the case with the known premixing sections, while there is a remedy with complicated flame holders, there is no fear here. In terms of process, the burner can be expanded in that the combustion air 15 is preheated, which is advantageous if, for example, a liquid fuel is passed over the lines 8, 9, since this would allow the fuel to be completely evaporated before the flame front 7 is reached. In certain configurations exhaust gas recirculation could preferably be used. When designing the partial cone bodies 1, 2 with regard to the cone angle and width of the tangential air inlet slots 19, 20, narrow limits must be observed so that the desired flow field of the combustion air can generally be set with the backflow zone 6 at the outlet of the burner. In general, it can be said that a reduction in the tangential air inlet slots 19, 20 shifts the return flow zone further upstream, which would cause the mixture to ignite earlier, however. After all, is It should be noted here that the backflow zone 6, once fixed, is positionally stable because the swirl number increases in the direction of flow in the region of the cone shape of the burner. If necessary, the design of the burner is particularly suitable for changing the size of the tangential air inlet slots 19, 20 for a given overall length of the burner, this being provided by means which allow the partial cone bodies 1, 2 to be pushed towards or away from one another, whereby the distance between the two central axes 1b, 2b decreases or. increases, accordingly the gap size of the tangential air inlet slots 19, 20 changes, as can best be seen from FIGS. 3-5. A spiral insertion of the two partial cone bodies 1, 2 into one another and their axial displacement relative to one another is also possible with certain combustion engineering orientations. It is therefore in your hand to vary the shape and size of the tangential air inlet slots 19, 20 as desired, with which the burner can be individually adjusted within a certain bandwidth without changing its overall length.

Aus den Fig. 3-5 geht nunmehr die geometrische Konfiguration der Leitbleche 21a, 21b hervor. Sie haben Strömungseinleitungsfunktion, wobei diese, entsprechend ihrer Länge, das jeweilige Ende der Teilkegelkörper 1, 2 in Anströmungsrichtung gegenüber der Verbrennungsluft 15 verlängern. Die Kanalisierung der Verbrennungsluft 15 in den Kegelhohlraum 14 kann durch Oeffnen bzw. Schliessen der Leitbleche 21a, 21b um einen im Bereich des Eintrittes dieses Kanals in den Kegelhohlraum 14 plazierten Drehpunkt 23 optimiert werden, insbesondere ist dies vonnöten, wenn die ursprüngliche Spaltgrösse der tangentialen Lufteintrittschlitze 19, 20 verändert wird. Selbstverständlich können diese dynamischen Vorkehrungen auch statisch vorgesehen werden, indem bedarfsmässige Leitbleche einen festen Bestandteil mit den Teilkegeklkörpern 1, 2 bilden. Ebenfalls kann der Brenner auch ohne Leitbleche betrieben werden, oder es können andere Hilfsmittel hierfür vorgesehen werden. Fig. 3 zeigt die beidseitig angebrachten Verschlüsse 24, 25, welche eine bestimmte Länge der tangentialen Lufteintrittschlitze 19, 20 verschliessen, dies zur Erzielung des vorne verschliedentlich beschriebenen neuen Effekts.3-5 shows the geometric configuration of the guide plates 21a, 21b. They have a flow introduction function, which, depending on their length, extend the respective end of the partial cone bodies 1, 2 in the direction of the flow relative to the combustion air 15. The channeling of the combustion air 15 into the cone cavity 14 can be optimized by opening or closing the baffles 21a, 21b around a pivot point 23 located in the region of the entry of this channel into the cone cavity 14, in particular this is necessary if the original gap size of the tangential air inlet slots 19, 20 is changed. Of course, these dynamic arrangements can also be provided statically, in that the required guide plates form a fixed component with the partial taper bodies 1, 2. The burner can also be operated without baffles, or other aids can be provided for this. 3 shows the closures 24, 25 attached on both sides, which close a certain length of the tangential air inlet slots 19, 20, in order to achieve the new effect described above in various ways.

Label list (Not part of the description)

1, 21, 2: TeilkegelkörperPartial cone body
1a, 2a1a, 2a: Zylindrischer AnfangsteilCylindrical starting part
1b, 2b1b, 2b: MittelachseCentral axis
33rd: BrennstoffdüseFuel nozzle
44th: Eindüsung des BrennstoffesInjection of the fuel
66: Rückströmzone (Vortex Breakdown)Reverse flow zone (vortex breakdown)
77: FlammenfrontFlame front
8, 98, 9: BrennstoffleitungFuel line
1010th: FrontwandFront wall
10a10a: Oeffnungen durch die FrontwandOpenings through the front wall
1212: Brennstofffuel
1313: Brennstofffuel
1414: KegelhohlraumCone cavity
1515: VerbrennungsluftstromCombustion air flow
1616: Eindüsung BrennstoffInjection fuel
1717th: OeffnungenOpenings
19, 2019, 20: Tangentialer LufteintrittschlitzTangential air inlet slot
21a, 21b21a, 21b: LeitblechBaffle
2222: Brennraum abströmungsseitig des BrennersCombustion chamber on the downstream side of the burner
2323: Drehpunktpivot point
24, 2524, 25: VerschlussClasp

Claims

Burner for operating an internal combustion engine, a combustion chamber of a gas turbine group or firing system, the burner essentially consisting of at least two hollow conical partial bodies (1, 2) positioned one on top of the other in the flow direction, the longitudinal axes of symmetry (1b, 2b) of which are radially offset from one another, as a result of which flow Opposite tangential air inlet slots (19, 20) for a combustion air flow (15) are formed, at least one nozzle (3) for injecting a fuel 12) into the cone cavity (14) in the cone cavity (14) formed by the conical part bodies (1, 2). is placed, and wherein the conical partial bodies (1, 2) are supplemented with or without corresponding means (8, 9, 17) for the introduction of a further fuel (13) in the region of the tangential air inlet slots (19, 20), characterized in that the nozzle (3) can be operated with a gaseous fuel that the tangential air inlet slots (19, 20) in the area of the nozzle (3) are closed with closures (24, 25).

Burner according to claim 1, characterized in that the nozzle (3) arranged on the head side and in the form of a ring has a number of fuel injectors (4) which can be operated at an acute angle with respect to the longitudinal axis of the burner.

Burner according to claim 1, characterized in that the closures (24, 25) close 5-10% of the length of the tangential air inlet slots (19, 20).

Burner according to claim 3, characterized in that the closures (24, 25) close 5-10% of the conical length of the tangential air inlet slots (19, 20).

Burner according to claim 1, characterized in that the closures (24, 25) extend downstream from the injection (4) of the nozzle (3).