EP2409086B1

EP2409086B1 - Burner assembly for a gas turbine

Info

Publication number: EP2409086B1
Application number: EP10711179.1A
Authority: EP
Inventors: Karsten Jordan; Tobias Krieger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2009-03-18
Filing date: 2010-03-11
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2030-03-11
Also published as: US20110314826A1; EP2409086A1; EP2236934A1; US9057524B2; ES2437090T3; WO2010121864A1; RU2011142000A; CN102388270B; CN102388270A; RU2491478C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Brenneranordnung zum Verfeuern fluidischer Brennstoffe und insbesondere eine Brenneranordnung für eine Gasturbinenanlage.The invention relates to a burner arrangement for firing fluid fuels and in particular to a burner arrangement for a gas turbine plant.

Mit Brenneranordnungen zum Verfeuern fluidischer Brennstoffe werden unter anderem Gasturbinen in Kraftwerken und anderen Großmaschinenanwendungen betrieben. Insbesondere werden hierbei sog. Dualbrennstoffbrenner eingesetzt, die zum Verfeuern von flüssigen und gasförmigen Brennstoffen, beispielsweise Erdgas und Heizöl, optional oder kombiniert vorgesehen sind.Gas turbine engines are used in power plants and other large-scale engine applications, among other things, with burner assemblies for firing fluid fuels. In particular, so-called dual-fuel burners are used, which are provided for the combustion of liquid and gaseous fuels, for example natural gas and fuel oil, optionally or in combination.

Die Brenneranordnungen sind dementsprechend groß dimensioniert und weisen einen komplexen Aufbau mit mehreren Brennstoffzufuhrkanälen auf. So wird bspw. häufig ein mittig angeordneter kleiner dimensionierter Pilotbrenner mit eigener Brennstoffversorgung und Luftzuführung dafür verwendet, die Flamme eines großen Hauptbrenners, der ringsherum um den Pilotbrenner angeordnet ist, zu stabilisieren. Der große Hauptbrenner wird nämlich vorwiegend im Magergemischbetrieb mit Sauerstoffüberschuss betrieben, um dadurch günstigere Emissionswerte zu erreichen. Der Betrieb mit einem Magergemisch führt jedoch dazu, dass die Flamme des Hauptbrenners zumindest in bestimmten Betriebszuständen Schwankungen unterliegt, die durch eine fortwährend zündende Wirkung des Pilotbrenners ausgeglichen werden. Eine derartige Brenneranordnung ist beispielsweise in EP 0 580 683 B1 wiedergegebenen.The burner assemblies are accordingly large in size and have a complex structure with multiple fuel supply channels. For example, often a centrally located small sized pilot burner with its own fuel supply and air supply is used to stabilize the flame of a large main burner which is placed around the pilot burner. Namely, the large main burner is operated predominantly in lean-mixed operation with excess oxygen, thereby achieving more favorable emission values. However, operation with a lean mixture causes the flame of the main burner at least in certain operating conditions subject to fluctuations, which are compensated by a continuous firing action of the pilot burner. Such a burner arrangement is for example in EP 0 580 683 B1 reproduced.

Eine Herausforderung bei diesen Brennern stellen die durch eine ungleichmäßige thermische Verteilung entstehenden mechanischen Spannungen in den Wandungen des metallischen Gehäuses, der sogenannten Nabe, in der die Zufuhrringkanäle der Gas- und Öl-Energieträger relativ eng nebeneinander angeordnet sind, dar. Ein Gasringraum speist den Hauptbrenner bezogen auf die Strömungsrichtung der zuströmenden Luft eingangsseitig stromauf der sogenannten Drallschaufeln, die dem Luftstrom mit dem Brenngas einen vermischenden Drall vermitteln, oder durch die Drallschaufeln hindurch. Weiterhin ist eine Ölzufuhr vorhanden, die in der Regel näher am Brennerausgang angeordnet ist als die Gaszufuhr. Sie umfasst einen Ölringraum sowie einen zum Ringraum führenden Ölzufuhrkanal, der in der zwischen dem Gasringraum und dem Pilotbrenner befindlichen Nabenwand angeordnet ist.A challenge in these burners are the resulting by an uneven thermal distribution mechanical stresses in the walls of the metallic housing, the so-called hub, in which the Zufuhrringkanäle the gas and oil fuels are arranged relatively close together, represents a gas ring space feeds the main burner based on the flow direction of the incoming air on the input side upstream of the so-called swirl vanes, which impart a mixing swirl to the air flow with the fuel gas, or through the swirl vanes. Furthermore, an oil supply is present, which is usually arranged closer to the burner outlet than the gas supply. It comprises an oil annulus and a leading to the annulus oil supply channel, which is located in the located between the gas annulus and the pilot burner hub wall.

Da Gas gegenüber Öl eine geringere Dichte aufweist, beansprucht es einen größeren Querschnitt, wodurch die Dimensionierung der Gaszufuhr wesentlich größer ausfällt als der Ölzufuhr. Daher weist der Teil der Brenner-Nabe mit der Gaszufuhr eine größere zum Luftkanal gewandte Außenfläche auf als die Ölzufuhr. Die Luftzufuhr erfolgt mit vorverdichteter Luft, die einen Verdichter passiert hat, wodurch diese zugeführte Luft aufgrund der Komprimierung eine Temperatur aufweist, die bereits über 400°C erreicht. Folglich wird der Bereich der Brenner-Nabe mit der Gaszufuhr schnell auf eine Temperatur im Bereich von über 400°C aufgeheizt und bleibt bei dieser Betriebstemperatur. Der zum Ölringraum führende Ölzufuhrkanal ist dagegen weiter von dem heißen Luftzufuhrkanal entfernt sodass das Öl im Ölzufuhrkanal kaum eine Erwärmung erfährt und daher lediglich eine Temperatur von etwa 50°C aufweist.Since gas has a lower density compared to oil, it requires a larger cross-section, whereby the dimensioning of the gas supply is much greater than the oil supply. Therefore, the part of the burner hub with the gas supply to a larger air duct facing outer surface than the oil supply. The air supply is done with pre-compressed air that has passed through a compressor, whereby this supplied air due to the compression has a temperature that already reaches over 400 ° C. Consequently, the area of the burner hub with the gas supply is heated rapidly to a temperature in the range of over 400 ° C and remains at this operating temperature. The leading to the oil annulus oil supply channel, however, is further away from the hot air supply channel so that the oil in the oil supply channel hardly undergoes heating and therefore only has a temperature of about 50 ° C.

Da einerseits die Brenner-Nabe eine starke Aufheizung im Bereich der Gasringraums erfährt und andererseits der benachbarte Ölzufuhrkanal deutlich kühler ist, unterliegt die Wand zwischen der Gasringraum und dem Ölzufuhrkanal einem großen Temperaturgradienten. Infolge des Temperaturgradienten entstehen thermische Spannungen, welche die Lebensdauer derartiger Brenner-Naben verkürzen bzw. die Verwendung eines hochwertigen Materials mit den damit verbundenen Kosten erforderlich machen. Auch in anderen Bereichen, in denen ein kalter Brennstoff durch einen heißen Naben-Bereich geführt ist, treten derartige Spannungen auf.Since, on the one hand, the burner hub experiences strong heating in the area of the gas ring space and, on the other hand, the adjacent oil supply channel is significantly cooler, the wall between the gas ring space and the oil supply channel is subject to a large temperature gradient. As a result of the temperature gradient arise thermal stresses that shorten the life of such burner hubs or make the use of a high-quality material with the associated costs required. Also in other areas, where a cold fuel is led through a hot hub area, such voltages occur.

Die vorliegende Erfindung macht es sich daher zur Aufgabe, die beschriebenen thermisch bedingten Spannungen in der Brenner-Nabe der Brenneranordnung herabzusetzen.The present invention therefore has the object to reduce the described thermal stresses in the burner hub of the burner assembly.

Diese Aufgabe wird durch eine Brenneranordnung nach Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.This object is achieved by a burner assembly according to claim 1. The dependent claims contain advantageous embodiments of the invention.

Eine erfindungsgemäße Brenneranordnung für eine Verfeuerungsanlage zum Verfeuern fluidischer Brennstoffe umfasst eine Brenner-Nabe, wenigstens ein Luftzufuhrkanal und für jede Brennstoffart wenigstens einen Brennstoffzufuhrkanal, wobei der wenigstens eine Brennstoffzufuhrkanal zumindest teilweise in der Brenner-Nabe ausgebildet ist. In wenigstens einem Brennstoffzufuhrkanal ist eine Abschirmwand angeordnet, die von der Wandung des Brennstoffzufuhrkanals beabstandet ist, so dass zwischen der Wandung des Brennstoffzufuhrkanals und der Abschirmwand ein nicht zum Strömungspfad des durch den Brennstoffzufuhrkanal strömenden Brennstoffes gehörender Zwischenraum gebildet ist. Die Abschirmwand wird von einer in den Brennstoffzufuhrkanal eingebrachten Hülse gebildet. Um die richtige radiale Lage der Hülse im Brennstoffzufuhrkanal zu gewährleisten, ist diese mit wenigstens einem radialen Positioniermittel ausgestattet, welches einen Abstand der Hülse von der Wand des Brennstoffzufuhrkanals sicherstellt, wobei der Abstand insbesondere auch im Hinblick auf die maximal zu erlaubende Wärmetransferrate gewählt werden kann. Einschränkungen ergeben sich hierbei allerdings aus dem in der Nabe zur Verfügung stehenden Bauraum. Das wenigstens eine radiale Positioniermittel der Hülse ist als ein kreisumlaufend angeordneter, radial nach außen vorragender Positionier-Vorsprung ausgeführt.A burner arrangement according to the invention for a combustion system for firing fluid fuels comprises a burner hub, at least one air supply channel and for each fuel type at least one fuel supply channel, wherein the at least one fuel supply channel is at least partially formed in the burner hub. Disposed in at least one fuel supply passageway is a shielding wall spaced from the wall of the fuel supply passageway so that a gap not belonging to the flow path of the fuel flowing through the fuel supply passageway is formed between the wall of the fuel supply passageway and the shielding wall. The shielding wall is formed by a sleeve introduced into the fuel supply duct. In order to ensure the correct radial position of the sleeve in the fuel supply channel, this is equipped with at least one radial positioning means, which ensures a distance of the sleeve from the wall of the fuel supply channel, the distance can be selected in particular with regard to the maximum allowable heat transfer rate. However, restrictions result from the space available in the hub. The at least one radial positioning means of the sleeve is designed as a circumferentially arranged, radially outwardly projecting positioning projection.

In der erfindungsgemäßen Brenneranordnung bildet der Zwischenraum einen im Vergleich zum umgebenden Metall der Brenner-Nabe schlecht Wärme leitenden Bereich, der das Metall der Nabe von dem strömenden Brennstoff thermisch isoliert und so den Wärmeaustausch zwischen dem Brennstoff und der Brenner-Nabe einschränket. Insbesondere kann die Hülse wenigstens jeweils einen kreisumlaufenden Positionier-Vorsprung im Bereich ihrer beiden Enden aufweisen. Hierdurch wird die Ausrichtung der Hüllenvorrichtung zuverlässiger und die aufgrund der Spielabstände möglichen Eigenschwingungen im Strom des Brennstoffes werden ausgeschlossen.In the burner assembly according to the invention, the gap forms a poorly heat-conducting region in comparison with the surrounding metal of the burner hub, which thermally insulates the metal of the hub from the flowing fuel and thus the heat exchange between the fuel and the burner hub einschränket. In particular, the sleeve can each have at least one circumferential positioning projection in the region of its two ends. As a result, the orientation of the casing device is more reliable and the possible due to the game intervals natural oscillations in the flow of fuel are excluded.

Der wenigstens eine Positionier-Vorsprung der Hülse kann weiterhin eine Ringnut aufweisen, die insbesondere dann von Vorteil ist, wenn sich der Positionier-Vorsprung im Bereich einer Anschlussstelle zwischen dem Brennstoffzufuhrkanal und einem Brennstoffzufuhrrohr befindet. Mittels der Ringnut kann dann beim Verschweißen oder Verlöten des Brennstoffzufuhrrohrs mit dem Brennstoffzufuhrkanal ein Festschweißen bzw. Festlöten des Positionier-Vorsprungs am Brennstoffzufuhrkanal und/oder am Brennstoffzufuhrrohr vermieden werden.The at least one positioning projection of the sleeve can furthermore have an annular groove, which is particularly advantageous when the positioning projection is located in the region of a connection point between the fuel supply channel and a fuel supply pipe. By means of the annular groove can then be avoided when welding or soldering the fuel supply pipe to the fuel supply channel, a hard soldering or soldering the positioning projection on the fuel supply channel and / or the fuel supply pipe.

Weiterhin kann die Hülse mit wenigstens einem axialen Positioniermittel ausgestattet sein, welches mit einem im Brennstoffzufuhrkanal vorhandenen axialen Positioniermittel zusammenwirket, um die Hülse axial zu positionieren. Auf diese Weise ist ein axiales Positionieren der Hülse ohne stoffschlüssige Verbindung möglich. Dabei kann zwischen dem axialen Positioniermittel der Hülse und dem axialen Positioniermittel im Brennstoffzufuhrkanal insbesondere ein axiales Spiel vorhanden sein, welches eine thermische Ausdehnung der Hülse in Axialrichtung ermöglicht, ohne dass dabei Spannungen generiert werden.Furthermore, the sleeve may be provided with at least one axial positioning means, which cooperates with an existing in the fuel supply channel axial positioning means to position the sleeve axially. In this way, an axial positioning of the sleeve without cohesive connection is possible. In this case, between the axial positioning of the sleeve and the axial positioning means in the fuel supply channel in particular an axial clearance be present, which allows a thermal expansion of the sleeve in the axial direction, without causing voltages are generated.

In einer konstruktiv einfachen Ausgestaltung kann das axiale Positioniermittel der Hülse als wenigstens eine Anstoßkante an einer stirnseitigen Fläche des Positionier-Vorsprungs ausgebildet sein. Das axiale Positioniermittel im Brennstoffzufuhrkanal ist dann als Gegenanstoßkante ausgeführt.In a structurally simple embodiment, the axial positioning of the sleeve may be formed as at least one abutting edge on an end face of the positioning projection. The axial positioning means in the fuel supply channel is then designed as a counteranglement edge.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren. Es zeigen:

Figur 1: eine aus EP 0 580 683 B1 bekannte Brenneranordnung,
Figur 2: eine bekannte Ausgestaltung der Brenner-Nabe einer Brenneranordnung,
Figur 3: eine schematisch übertrieben dargestellte Folge der thermisch bedingten Spannung in der Brenner-Nabe nach Stand der Technik aus Figur 2,
Figur 4: eine Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Brenneranordnung, und
Figur 5: eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht aus Figur 4.

Other features, features and advantages of the invention will become apparent from the following description of an embodiment with reference to the accompanying figures. Show it:

FIG. 1: one out EP 0 580 683 B1 known burner arrangement,
FIG. 2: a known embodiment of the burner hub of a burner assembly,
FIG. 3: a schematically exaggerated sequence of thermally induced voltage in the burner hub of the prior art FIG. 2 .
FIG. 4: a cross-sectional view of a preferred embodiment of the burner assembly according to the invention, and
FIG. 5: an enlarged partial cross-sectional view FIG. 4 ,

Figur 1 zeigt eine Brenneranordnung nach dem Stand der Technik, die ggf. in Verbindung mit mehreren gleichartigen Anordnungen, beispielsweise in der Brennkammer einer Gasturbinenanlage eingesetzt werden kann. FIG. 1 shows a burner assembly according to the prior art, which may optionally be used in conjunction with a plurality of similar arrangements, for example in the combustion chamber of a gas turbine plant.

Sie besteht aus einem inneren Teil, dem Pilotbrennersystem und einem konzentrisch dazu liegenden äußeren Teil, dem Hauptbrennersystem. Beide Systeme sind für einen Betrieb mit gasförmigen und/oder flüssigen Brennstoffen in beliebiger Kombination geeignet. Das Pilotbrennersystem umfasst eine zentrale Ölzufuhr 1 (Medium G) mit einer an ihrem Ende angeordneten Öldüse 5 und einen konzentrisch um die zentrale Ölzufuhr 1 herum angeordneten inneren Gaszufuhrkanal 2 (Medium F). Dieser wiederum ist umgeben von einem konzentrisch um die Achse des Brenners angeordneten inneren Luftzufuhrkanal 3 (Medium E). In oder an dem inneren Luftzufuhrkanal 3 kann ein geeignetes Zündsystem angeordnet sein, für welches viele Ausführungsmöglichkeiten bekannt sind und auf dessen Darstellung hier deshalb verzichtet wurde. Der innere Luft-Zufuhrkanal 3 weist in seinem Endbereich eine Drallbeschaufelung 6 auf. Das Pilotbrennersystem kann in einer an sich bekannten Weise, d. h. überwiegend als ein Diffusionsbrenner, betrieben werden. Seine Aufgabe besteht darin, den Hauptbrenner in einem stabilen Brennbetrieb aufrecht zu erhalten, da dieser zur Verminderung des Schadstoffausstoßes meistens mit einem Magergemisch betrieben wird, was ein Stabilisieren seiner Flamme mittels einer Diffusionsflamme oder einer auf einem weniger mageren Gemisch beruhenden Flamme erfordert.It consists of an inner part, the pilot burner system and a concentric outer part, the main burner system. Both systems are suitable for operation with gaseous and / or liquid fuels in any combination. The pilot burner system comprises a central oil feed 1 (medium G) with an oil nozzle 5 arranged at its end and an inner gas supply channel 2 (medium F) arranged concentrically around the central oil feed 1. This in turn is surrounded by a concentrically arranged around the axis of the burner inner air supply channel 3 (Medium E). In or on the inner air supply channel 3, a suitable ignition system may be arranged, for which many possible embodiments are known and its representation has therefore been omitted here. The inner air supply channel 3 has a swirl blading 6 in its end region. The pilot burner system can, in a manner known per se, ie predominantly as a diffusion burner operated. Its task is to maintain the main burner in a stable burning operation, since it is usually operated with a lean mixture to reduce the emission of pollutants, which requires stabilizing its flame by means of a diffusion flame or based on a less lean mixture flame.

Das Hauptbrennersystem weist ein konzentrisch zum Pilotbrennersystem angeordnetes und schräg auf dieses zulaufendes äußeres Luft-Zufuhr-Ringkanalsystem 4 auf. Auch dieses Luft-Zufuhr-Ringkanalsystem 4 ist mit einer Drallbeschaufelung 7 versehen. Die Drallbeschaufelung 7 besteht aus Hohlschaufeln mit Auslassdüsen 11 im Strömungsquerschnitt des Luft-Zufuhr-Ringkanalsystems 4 (Medium A). Diese werden aus einer Gaszufuhrleitung 19 und einem Gasringkanal 9 durch Öffnungen 10 gespeist. Zusätzlich weist der Brenner eine Ölzufuhrleitung 23 auf, welche in einen Ölringkanal 13 mündet, der seinerseits Auslassdüsen 14 im Bereich oder stromab der Drallbeschaufelung 7 aufweist.The main burner system has a concentric with the pilot burner system arranged and obliquely on this incoming outer air supply annular duct system 4. This air supply annular channel system 4 is also provided with a swirl blading 7. The swirl blading 7 consists of hollow blades with outlet nozzles 11 in the flow cross-section of the air supply annular channel system 4 (medium A). These are fed from a gas supply line 19 and a gas ring channel 9 through openings 10. In addition, the burner has an oil supply line 23, which opens into an oil ring channel 13, which in turn has outlet nozzles 14 in the region or downstream of the swirl blading 7.

Figur 2 zeigt eine Ausgestaltung der Brenner-Nabe 18 einer Brenneranordnung nach Stand der Technik im Querschnitt. FIG. 2 shows an embodiment of the burner hub 18 of a burner assembly according to the prior art in cross section.

Die Brenner-Nabe 18 weist als ein einstückig ausgebildetes Gussteil verschweißte Gussstopfen 17 auf, mit welchen die Hilfsöffnungen verschlossen sind, die zum Entfernen der Formkerne dienten.The burner hub 18 has, as an integrally formed casting, welded cast plugs 17, with which the auxiliary openings are closed, which were used to remove the mandrels.

In der Brenner-Nabe 18 sind ein Gasringraum 9 und ein Ölringraum 13 angeordnet. An der nach außen gewandten und sich verjüngenden Seitenfläche der Brenner-Nabe 18 weisen die Ringräume 9 und 13 jeweils eine Vielzahl an Austrittsöffnungen 10 und 14 auf, durch welche der jeweilige Brennstoff (Medium B bzw. Medium C in Figur 1) in den Brennraum 24 (s. Figur 1) ausgedüst wird.In the burner hub 18, a gas annulus 9 and an oil annulus 13 are arranged. At the outwardly facing and tapered side surface of the burner hub 18, the annular spaces 9 and 13 each have a plurality of outlet openings 10 and 14, through which the respective fuel (medium B or medium C in FIG. 1 ) in the combustion chamber 24 (s. FIG. 1 ).

In Figur 3 ist eine schematisch übertrieben dargestellte Folge der thermisch bedingten Spannungen in der Brenner-Nabe nach Stand der Technik aus Figur 2 dargestellt. Aufgrund der Spannungen ist die Wand 21 zwischen dem Gasringraum 9 und der Ölzufuhrleitung 23 verformt. Diese Verformung der metallischen gegossenen und/oder verschweißten Brenner-Nabe 18 ergibt sich aufgrund des Temperaturgradienten in der Wand zwischen dem Ölzufuhrkanal 23, durch den Öl mit einer Temperatur von ca. 50°C strömt, und dem Gasringraum 9, der aufgrund der Erwärmung durch die Verdichterluft im Luftzufuhrkanal 4 (Medium A in Fig.1) auf etwa 420°C erwärmt ist.In FIG. 3 is a schematically exaggerated sequence of thermally induced stresses in the burner hub of the prior art FIG. 2 shown. Due to the stresses, the wall 21 between the gas ring space 9 and the oil supply line 23 is deformed. This deformation of the metallic cast and / or welded burner hub 18 is due to the temperature gradient in the wall between the oil supply passage 23 through which oil flows at a temperature of about 50 ° C, and the gas annulus 9, due to the heating by the compressor air in the air supply channel 4 (medium A in Fig.1 ) is heated to about 420 ° C.

Figur 4 zeigt ausschnittsweise einen Querschnitt durch eine Ausführungsform für die erfindungsgemäßen Brenneranordnung. Die Brenneranordnung umfasst eine Brenner-Nabe 18, in der ein Gasringraum 9 mit einem Gaszufuhrkanal 19 (in Figur 4 nicht dargestellt) sowie ein Ölringraum 13 mit einem Ölzufuhrkanal 23 angeordnet sind. Der grundsätzliche Aufbau der Brenneranordnung entspricht dem mit Bezug auf die Figuren 1 und 2 beschriebenen Aufbau. Es werden daher nur die Unterschiede zu dem den Figuren 1 und 2 beschriebenen Brenneraufbau beschrieben. FIG. 4 shows a detail of a cross section through an embodiment of the burner assembly according to the invention. The burner assembly comprises a burner hub 18 in which a gas annulus 9 with a gas supply channel 19 (in FIG. 4 not shown) and an oil annulus 13 with an oil supply channel 23 are arranged. The basic structure of the burner assembly corresponds to that with reference to the FIGS. 1 and 2 described structure. It will therefore only the differences to the FIGS. 1 and 2 described burner structure described.

In der erfindungsgemäßen Brenneranordnung ist eine Abschirmwand 30 im Ölzufuhrkanal 23 so angeordnet, dass zwischen der Wand zwischen dem Gasringraum 9 und der Ölzufuhrleitung 23 einerseits und der Abschirmwand 30 andererseits ein Zwischenraum 38 gebildet ist. Dieser Zwischenraum 38 isoliert den von der Innenfläche der Abschirmwand 30 gebildeten Strömungspfad des Öls thermisch von der Wand 21 zwischen dem Gasringraum 9 und der Ölzufuhrleitung 23, da das in dem Zwischenraum befindliche Medium, etwa Luft oder nicht oder kaum strömendes Öl, eine sehr viel geringere Wärmeleitfähigkeit aufweist, als das Metall der Brenner-Nabe 18. So beträgt bspw. die Wärmeleitfähigkeit von Luft 0,023 W/mK und die von Öl etwa 0,15 W/mK (bei Raumtemperatur). Die Wärmeleitfähigkeit von Metallen ist demgegenüber um zwei bis drei Größenordnungen höher. Der Zwischenraum 38 kann daher als eine adiabatisch wirkende thermische Abschirmung gesehen werden. Der Betrag des Abstandes s zwischen der Wand 21 und der Abschirmwand 30 kann konstruktiv zum Einstellen einer gewünschten Wärmetransferrate verwendet werden.In the burner arrangement according to the invention, a shielding wall 30 is arranged in the oil supply channel 23 such that a gap 38 is formed between the wall between the gas ring space 9 and the oil supply line 23 on the one hand and the shielding wall 30 on the other hand. This space 38 thermally isolates the flow path of the oil formed by the inner surface of the shielding wall 30 from the wall 21 between the gas annulus 9 and the oil supply line 23, since the medium in the gap, such as air or hardly or hardly flowing oil, a much lower For example, the thermal conductivity of air is 0.023 W / mK and that of oil is about 0.15 W / mK (at room temperature). In contrast, the thermal conductivity of metals is two to three orders of magnitude higher. The gap 38 can therefore be considered an adiabatic acting thermal shielding can be seen. The amount of the distance s between the wall 21 and the shielding wall 30 may be used constructively to set a desired heat transfer rate.

Die Abschirmwand ist in Form einer in den Ölzufuhrkanal 23 eingesetzten Hülse 30 realisiert, die einen direkten Kontakt des entlang des Strömungspfades im Ölzufuhrkanal 23 strömenden kalten Öls mit der Wand 21 zwischen dem Gasringraum 9 und der Ölzufuhrleitung 23 verhindert. Der Außendurchmesser der Hülse 30 ist um einen vorbestimmten Betrag geringer dimensioniert als der Innendurchmesser des Ölzufuhrkanals 23, so dass zwischen der eingesetzten Hülse 30 und der Wand 21 ein Zwischenraum 38 ausgebildet ist, in dem sich ein Medium mit einer wesentlich niedrigeren Wärmeleitfähigkeit als das Metall der Brenner-Nabe 18 befindet. Das durch die von der Wand 21 beabstandet angeordnete Hülse 30 strömende Öl führt hierdurch kaum zu einer Abkühlung der Wand 21, wodurch das Temperaturgefälle zwischen der gasringraumseitgen Oberfläche und der ölkanalseitigen Oberfläche der Wand 21 geringer wird. Infolgedessen treten nur wesentlich geringere mechanische Spannungen als im Stand der Technik auf.The shielding wall is realized in the form of a sleeve 30 inserted into the oil supply channel 23, which prevents direct contact of the cold oil flowing along the flow path in the oil supply channel 23 with the wall 21 between the gas ring chamber 9 and the oil supply line 23. The outer diameter of the sleeve 30 is dimensioned smaller by a predetermined amount than the inner diameter of the oil supply channel 23, so that between the inserted sleeve 30 and the wall 21, a gap 38 is formed, in which a medium having a substantially lower thermal conductivity than the metal Burner hub 18 is located. As a result, the oil flowing through the sleeve 30 arranged at a distance from the wall 21 hardly leads to a cooling of the wall 21, as a result of which the temperature gradient between the gas ring space side surface and the oil channel side surface of the wall 21 decreases. As a result, only much lower mechanical stresses occur than in the prior art.

Als geeignetes Medium im Zwischenraum 38 ist im einfachsten Fall das Öl selbst verwendbar, sofern keine Zündung zu befürchten ist, da in diesem Fall keine Abdichtung des Zwischenraums 38 gegen den Strömungspfad des Öls erforderlich ist.As a suitable medium in the intermediate space 38, the oil itself can be used in the simplest case, provided that no ignition is to be feared, since in this case no sealing of the intermediate space 38 against the flow path of the oil is required.

Um die Hülse 30 einfach in den Ölzufuhrkanal 23 der Brenner-Nabe 18 montieren zu können, ist sie als ein in eine Öffnung in einem rohrartig ausgeführten Abschnitt 37 des Ölzufuhrkanals 23 einsteckbare Hülse 30 ausgebildet. Die Hülse 30 weist hierzu an ihrem stromaufwärtigen Ende einen vorzugsweise kreisumlaufenden, ringförmigen Positionier-Vorsprung 33 auf, der als ein Abstandshalter zum radialen Zentrieren des Hülsenkörpers im Hohlraum 23 dient und zugleich die Funktion einer Anstoßkante trägt 53, die gegen eine komplementäre, im Bereich der Öffnung des rohrartigen Vorsprungs 37 vorhandene Gegenanstoßkante 52 einer entsprechenden Nutausfräsung anstößt und somit die Position der Hülse 30 in axialer Richtung festlegt. Figur 5 zeigt zur Verdeutlichung eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht des rohrartig ausgeführten Abschnitts 37 des Ölzufuhrkanals 23 sowie der darin eingeführten Hülse 30.To be able to easily mount the sleeve 30 in the oil supply channel 23 of the burner hub 18, it is designed as a sleeve 30 which can be inserted into an opening in a tubular section 37 of the oil supply channel 23. The sleeve 30 has for this purpose at its upstream end a preferably circular, annular positioning projection 33 which serves as a spacer for radially centering the sleeve body in the cavity 23 and at the same time carries the function of a abutting edge 53, against a complementary, im Area of the opening of the tubular projection 37 existing abutment edge 52 abuts a corresponding Nutausfräsung and thus determines the position of the sleeve 30 in the axial direction. FIG. 5 shows for clarity an enlarged partial cross-sectional view of the tubular section 37 of the oil supply channel 23 and the sleeve 30 inserted therein.

Die Hülse 30 weist an ihrem stromaufwärts positionierten Ende einen Positionier-Vorsprung 33 mit einer Ringnut 36 auf sind. Die Ringnut 36 befindet sich bei in den Ölzufuhrkanal 23 eingesetzter Hülse 30 in Höhe der Ebene, in welcher sich die Öffnung des rohrartig ausgeführten Abschnitts 37 befindet. Dadurch befindet sich beim Verschweißen des rohrartig ausgeführten Abschnitts 37 mit einem Ölzuleitungsrohr 32 die Schweißnaht 31 im Bereich der Ringnut 36, so dass beim Verbinden der beiden Rohrenden 30 der Positionier-Vorsprung 33, und damit die Hülse 30, nicht festgeschweißt wird oder festbrennt.The sleeve 30 has at its upstream end positioned a positioning projection 33 with an annular groove 36 are on. The annular groove 36 is located in the oil supply passage 23 inserted sleeve 30 in the amount of the plane in which the opening of the tubular section 37 is executed. As a result, the welding seam 31 is located in the region of the annular groove 36 during the welding of the tubular section 37 with an oil supply pipe 32, so that when the two pipe ends 30 are joined, the positioning projection 33, and thus the sleeve 30, is not welded or burnt.

Der Positionier-Vorsprung 33 ist in einer verbreiteten Nutausfräsung des rohrartig ausgeführten Abschnitts 37 und einer entsprechenden Nutausfräsung des Ölzuleitungsrohrs 32 angeordnet. Wie die Nutausfräsung des rohrartig ausgeführten Abschnitts 37 weist auch die Nutausfräsung des Ölzuleitungsrohrs 32 eine Gegenanstoßkante 50 auf, die mit einer Anstoßkante 51 des Positionier-Vorsprungs 33 zusammenwirkt. Auf diese Weise wird die Hülse 30 durch den Positionier-Vorsprung 33 nicht nur in dem Ölzufuhrkanal 23 zentriert, sondern auch in Richtung der Längsachse Y gesichert.The positioning protrusion 33 is disposed in a common groove groove of the tubular portion 37 and a corresponding groove groove of the oil supply pipe 32. Like the groove groove of the tubular portion 37, the groove groove of the oil supply pipe 32 also has a counter abutment edge 50 which cooperates with a abutment edge 51 of the positioning projection 33. In this way, the sleeve 30 is centered by the positioning projection 33 not only in the oil supply passage 23, but also secured in the direction of the longitudinal axis Y.

Die beschriebene Art der Positionierung kann im Rahmen der Erfindung bereits ausreichend sein, jedoch weist die vorliegende Ausgestaltung einen weiteren Positionier-Vorsprung 35 (Fig.4) auf, der in der Nähe des stromabwärtigen Endes der Hülse 30 angeordnet ist. Er kann beispielsweise effektiv gegen eventuell auftretende Eigenschwingungen der Hülse 30 wirken. Auch der am stromabwärtigen Ende der Hülse 30 angeordnete Positionier-Vorsprung 35 ist vorzugsweise als ringförmiger kreisumlaufender Vorsprung ausgeführt und reicht mit seinem vorzugsweise zylindrisch ausgestalteten Außendurchmesser bis an die Wandung des Hohlraums 38, so dass er ebenfalls zur Zentrierung der Hülse 30 beiträgt.The type of positioning described may already be sufficient within the scope of the invention, but the present embodiment has a further positioning projection 35 (FIG. Figure 4 ) disposed near the downstream end of the sleeve 30. For example, it can effectively counteract any inherent vibrations of the sleeve 30. Also, the arranged at the downstream end of the sleeve 30 Positioning projection 35 is preferably designed as an annular circumferential projection and extends with its preferably cylindrically configured outer diameter to the wall of the cavity 38 so that it also contributes to the centering of the sleeve 30.

Alle Positionier-Vorsprünge 33, 35 weisen vorzugsweise einen derart dimensionierten Durchmesser auf, dass zwischen den Wandungen des Hohlraumes 30 und zylindrischen Außenflächen der Positionier-Vorsprünge ein ausreichender Abstand vorhanden ist, der dem Ausgleich verschiedener thermischer Ausdehnungen dient. Dadurch wird die Hülse 30 in radialer Richtung einerseits genau genug positioniert und andererseits niemals im Betrieb verklemmt. Die infolge einer Verklemmung auch in der Brenner-Nabe 18 auftretenden Spannungen werden somit effektiv vermieden.All positioning projections 33, 35 preferably have a diameter dimensioned such that there is a sufficient distance between the walls of the cavity 30 and cylindrical outer surfaces of the positioning projections, which serves to compensate for different thermal expansions. As a result, the sleeve 30 is positioned on the one hand exactly enough in the radial direction and on the other hand never jammed during operation. The stresses occurring as a result of jamming in the burner hub 18 are thus effectively avoided.

Außerdem wird erfindungsgemäß auch die thermische Ausdehnung der Hülse 30 in axialer Richtung Y frei von einer Spannungen verursachenden Verklemmung gestaltet. Hierzu ist der in den Nutausfräsungen des rohrartig ausgeführten Abschnitts 37 und des Ölzuleitungsrohrs 32 befindliche Positionier-Vorsprung 33 derart dimensioniert, dass ein vorgegebener Spielabstand d zwischen der Gegenanstoßkante 50 in der Nutausfräsung des Ölzuleitungsrohrs 32 und der entsprechenden Anstoßkante 51 des Positionier-Vorsprungs 33 vorhanden ist, der eine thermische Ausdehnung der Hülse (30) in Axialrichtung ermöglicht, ohne dass dadurch Spannungen in axialer Richtung Y aufgebaut würden.In addition, according to the invention, the thermal expansion of the sleeve 30 in the axial direction Y is designed free of tension causing jamming. For this purpose, located in the Nutausfräsungen of the tubular section 37 and the oil supply pipe 32 located positioning projection 33 is dimensioned such that a predetermined clearance d between the Gegenanoßungskante 50 in the Nutausfräsung the oil supply pipe 32 and the corresponding abutment edge 51 of the positioning projection 33 is present , which allows a thermal expansion of the sleeve (30) in the axial direction without thereby voltages in the axial direction Y would be built.

Die Hülse 30 kann in der erfindungsgemäßen Brenneranordnung montiert werden, indem sie durch die mit einem Brennstoffzufuhrrohr 32 zu verbindende Öffnung des rohrartig ausgeführten Abschnitts 37 des Brennstoffzufuhrkanals 23 bis zum Anschlag der Anstoßkante 53 des Positionier-Vorsprungs 33 gegen die Gegenanstoßkante 52 in der Nutfräsung des rohrartig ausgeführten Abschnitts 37 in den Brennstoffzufuhrkanal 23 eingeführt wird. Danach wird das Brennstoffzufuhrrohr 32 auf das stromaufwärtige Ende des rohrartig ausgeführten Abschnitts 37 aufgesetzt und mithilfe eines Schweißverfahrens mit dem rohrartig ausgeführten Abschnitt 37 verbunden, wobei die Ringnut 36 ein Festschweißen der Hülse am Brennstoffzufuhrrohr 32 und/oder am rohrartig ausgeführten Abschnitt 37 verhindert.The sleeve 30 can be mounted in the burner assembly according to the invention by passing through the opening of the tubular section 37 of the fuel supply channel 23 to be connected to a fuel supply pipe 32 until abutment of the abutment edge 53 of the positioning projection 33 against the abutment edge 52 in the groove of the pipe executed portion 37 is inserted into the fuel supply passage 23. Thereafter, the fuel supply pipe 32 becomes the upstream end of the tubular portion 37 mounted and connected by means of a welding process with the tubular portion 37, wherein the annular groove 36 prevents a firm welding of the sleeve on the fuel supply pipe 32 and / or the tubular portion 37 executed.

Mit der beschriebenen Ausgestaltung der Hülse 30 sowie der Nutausfräsungen des rohrartig ausgeführten Abschnitts 37 und des Ölzuleitungsrohrs 32 können sowohl axiale als auch radiale Spannungen infolge einer Verklemmung der Hülse 30 verhindert werden.With the described embodiment of the sleeve 30 and the Nutausfräsungen the tubular section 37 and the oil supply pipe 32 both axial and radial stresses due to jamming of the sleeve 30 can be prevented.

Obwohl die Erfindung im Rahmen des Ausführungsbeispiels mit Bezug auf einen speziellen Ölzufuhrkanal beschrieben worden ist, kann sie auch in anderen Brennstoffzufuhrkanälen zur Anwendung kommen. Auch braucht die Hülse keinen runden Querschnitt aufzuweisen, sondern kann auch einen eckigen Querschnitt besitzen.Although the invention has been described in the context of the embodiment with reference to a specific oil supply channel, it can also be used in other fuel supply channels. Also, the sleeve need not have a round cross-section, but may also have a polygonal cross-section.

Claims

Burner arrangement for a firing installation for firing fluidic fuels, which features a burner hub (18), at least one air supply duct (3, 4) and for the respective fuel at least one fuel supply duct (9, 13, 19, 23), the at least one fuel supply duct (9, 13, 19, 23) being configured at least partially in the burner hub (18),
characterised in that
disposed in at least one fuel supply duct (23) is a shielding wall (30), which is at a distance from the wall (21) of the fuel supply duct (23), so that an intermediate space (38) that is not part of the flow path of the fuel flowing through the fuel supply duct (23) is formed between the wall (21) of the fuel supply duct (23) and the shielding wall (30), the shielding wall (30) is formed by a sleeve (30) introduced into the fuel supply duct (23), the sleeve (30) is equipped with at least one radial positioning means (33, 35), which ensures a gap (s) between the sleeve (30) and the wall (21) of the fuel supply duct (23) and the at least one radial positioning means (33, 35) of the sleeve (30) is embodied as at least one positioning projection (33, 35) that is disposed to run in a circle and projects radially outwards.
Burner arrangement according to claim 1,
characterised in that
the at least one positioning projection (33) of the sleeve (30) features an annular groove (36).
Burner arrangement according to claim 1 or claim 2,
characterised in that
the sleeve (30) features at least one positioning projection (33, 35) respectively running in a circle in the region of its two ends.
Burner arrangement according to one of claims 1 to 3,
characterised in that
the sleeve (30) is equipped with at least one axial positioning means (51, 53), which interacts with axial positioning means (50, 52) present in the fuel supply duct (23), to position the sleeve (30) axially.
Burner arrangement according to claim 4,
characterised in that
an axial (d) clearance is present between the axial positioning means (51, 53) of the sleeve (30) and the axial positioning means (50, 52) in the fuel supply duct (23).
Burner arrangement according to claim 4 or claim 5,
characterised in that
the axial positioning means (50, 51, 52, 53) of the sleeve (30) is configured as at least one guide edge (51, 53) on an end surface of the positioning projection (33) and the axial positioning means (50, 52) in the fuel supply duct (23) is embodied as a counter guide edge (50, 52).