DE69405281T2

DE69405281T2 - Vormischbrennkammer mit konzentrischen Ringkanälen

Info

Publication number: DE69405281T2
Application number: DE69405281T
Authority: DE
Inventors: David Joseph Amos; Eugenio Colautti; Anthony Mcwhirter
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1993-04-15
Filing date: 1994-04-13
Publication date: 1998-02-26
Anticipated expiration: 2014-04-14
Also published as: EP0620402A1; DE69425836D1; EP0620402B1; DE69405281D1; US5361586A; EP0766045A1; CA2121314A1; ES2108938T3; JPH06323543A; US5713206A; EP0766045B1; TW230233B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungskammer zum Brennen von Brennstoff in verdichteter Luft. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesonders auf eine Verbrennungskammer für eine Gasturbine, die die Menge von NOx, die von der Verbrennung hergestellt wird, bedeutend verringert.
In einer Gasturbine wird Brennstoff in verdichteter Luft gebrannt, die in einer oder mehreien Verbrennungskammern von einem Kompressor hergestellt wird. Solche Verbrennungskammern hatten traditionell eine Hauptverbrennungszone, in der eine ungefähr stöchiometrische Mischung aus Brennstoff und Luft gebildet wurde und in einem difftisionsartigen Verbrennungsprozess verbrannt wurde. Zusätzliche Luft wurde stromab von der Hauptverbrennungszone in die Verbrennungskammer eingeführt. Obwohl das gesamte Brennstoft/Luftverhältnis beträchtlich geringer als stöchiometrisch war, wurde die Brennstoff/Luftmischung leicht beim Anlass angezündet, und es wurde wegen des örtlich reicheren Wesens der Brennstoff/Luftmischung in der Hauptverbrennungszone eine gute Flammenstabilität über einem weiten Bereich von Feuerungstemperaturen erreicht.
Leider ergab Benutzung von solchen ungefähr stöchiometrischen Brennstoff/Luftmischungen sehr hohe Temperaturen in der Hauptverbrennungszone. Solche hohen Temperaturen förderten die Bildung von Oxiden von Stickstoff ("NOx"), was als atmosphärisches Verunreinigungsmittel angesehen wird. Obwohl bekannt ist, dass Verbrennung bei mageren Brennstoff/Luftverhältnissen die NOx-Bildung verringert, ist es schwierig, solche mageren Mischungen anzuzünden, und sie zeigen schlechte Flammenstabilität.
Es ist daher wünschenswert, eine Verbrennungskammer zu liefern, die einer stabilen Verbrennung mit sehr mageren Mischungen von Brennstoff und Luft fähig ist, um die Bildung von NOx zu verringern, und auch eine, die verlässliche Zündung beim Anlass gestattet.
Daher ist es die allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbrennungskammer zu liefern, die einer stabilen Verbrennung mit sehr mageren Mischungen von Brennstoff und Luft fähig ist, um die Bildung von NOx zu verringern, und auch eine, die verlässliche Zündung beim Anlass gestattet.
Die Erfindung besteht aus eine Gasturbine, die folgendes umfasst:
a) einen Verdichter, um Luft zu verdichten;
b) eine Verbrennungskammer, um ein heisses Gas durch Brennen von Brennstoff in der verdichteten Luft herzustellen, wobei die Verbrennungskammer folgendes hat:
(i) eine Vielzahl von ringförmigen Kanälen, die konzentrisch um eine gemeinsame Achse angeordnet sind, wobei jeder Kanal ein Einlassende und ein Auslassende hat;
(ii) einen ungefähr toroidalen Rohrverteiler für jeden der ringförmigen Kanäle,
(iii) ein Mittel, um die Einführung von Brennstoff in jeden der ringförmigen Kanäle über seinen toroidalen Rohrverteiler getrennt zu steuern;
c) eine Turbine, um das von der Verbrennungskammer hergestellte heisse Gas auszudehnen;
und gekennzeichnet dadurch, dass jeder der toroidalen Rohrverteiler unmittelbar stromauf von dem Einlassende seines jeweiligen Kanals angeordnet ist und ein Mittel hat, um in ihn einen Brennstoff mit einem spitzen Winkel zu der Achse einzuführen.
In FR-A-1002312 wird eine Verbrennungskammer mit Merkmalen beschrieben, die in dem einleitenden Teil der obigen Darlegung der Erfindung definiert ist.
Die Verbrennungskammer hat in einer Ausführungsform der Erfindung auch eine Vielzahl von Wirbelgeräten für jeden der ringförmigen Kanäle, die eine Anordnung bilden, die peripher um ihre entsprechenden ringförmigen Kanäle verteilt sind. In dieser Ausführungsform umfasst das Mittel, um die Einführung von Brennstoff in jeden der ringförmigen Kanäle über seine Brennstoffauslassöffnung getrennt zu steuern, einen ungefähr toroidalen Rohrverteiler für jeden der ringförmigen Kanäle, wobei jeder der toroidalen Rohrverteiler stromab von seinem entsprechenden ringförmigen Kanal angeordnet ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 ist ein schematisches Diagramm einer Gasturbine, die eine Verbrennungskammer nach der vorliegenden Erfindung benutzt.
Figur 2 ist ein Längsquerschnitt durch die Verbrennungskammer der vorliegenden Erfindung.
Figur 3 ist eine isometrische Ansicht des Vorderteus der in Figur 2 gezeigten Verbrennungskammer.
Figur 4 ist ein Längsquerschnitt durch das Vorderteil der in Figur 2 gezeigten Verbrennungskammer, wenn die Brennstoffleitung und der Zünder eingebaut sind.
Figur 5 ist ein Querschnitt durch die in Figur 2 gezeigte Linie V-V.
Figur 6 ist ein Querschnitt durch die in Figur 2 gezeigte Linie VI-VI.
Figur 7 ist eine vergrößerte Ansicht des Auslöseabschnitts der in Figur 4 gezeigten Verbrennungskamnner.
Figur 8 ist eine Ansicht entlang der in Figur 7 gezeigten Linie VIII-VIII.
Figur 9 ist eine Vorderansicht eines der in Figur 2 gezeigten Wirbelgeräte.
Figur 10 ist ein Querschnitt durch die in Figur 9 gezeigte Linie X-X.
Figur 11 ist ein Querschnitt durch die in Figur 10 gezeigte Linie XI-XI.
Figur 12 ist ein Querschnitt durch die in Figur 4 gezeigte Brennstoffleitung.
Figur 13 ist ein teilweise schematischer Längsquerschnitt durch die Verbrennungskammer der vorliegenden Erfindung während des Betriebs.
Figur 14 ist ein Längsquerschnitt durch eine andere Ausführungsform des Auslöseabschnitts der Verbrennungskammer nach der vorliegenden Erfindung.
Wenn man auf die Zeichnungen Bezug nimmt, dann wird in Figur 1 eine Gasturbine 1 gezeigt. Die Gasturbine umfasst wie üblich einen Kompressor 3, in den Umgebungsluft 2 gezogen wird. Der Kompressor 3 entlässt verdichtete Luft 4 an eine Verbrennungskammer 6, in der ein Brennstoff 5 verbrannt wird, um ein heisses Gas 7 herzustellen. Das heisse Gas 7 wird in einer Turbine 8 ausgedehnt, und dann als Abgas 9 entlassen.
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verbrennungskammer 6 für die Gasturbine 1 - insbesonders eine Verbrennungskammer, die gestaltet ist, um sehr tiefe Stände von NOx zu erzeugen (z.B. weniger als ungefähr 9 ppmv, wenn die Gasturbine bei ihrer Grundbelastungsfeuerungstemperatur arbeitet und ohne Benutzung von Wasser oder Dampfeinspritzung). Wie in Figuren 2 und 3 gezeigt ist, umfasst die Verbrennungskammer 6 nach der vorliegenden Erfindung eine Vormischzone 10, in der Luft und Brennstoff gemischt werden, und eine Verbrennungszone 12 stromab von der Vormischzone. Ein Gehäuse 27 mit einem Flansch 13 an seinem Vorderende umschließt die Mischzone 10 der Verbrennungskammer 6. Drei grosse fensterartige Öffnungen 30 sind gleichtörmig um die Peripherie des Gehäuses 27 beabstandet. Eine Leitung 28 ist an dem hinteren Ende des Gehäuses 27 befestigt und umschließt die Verbrennungszone 12. Kühlungskanäle 31 sind um die Peripherie der Leitung 28 gebildet, um Einführung von filmkühlender Luft zu gestatten. Ein Auslass 56 ist an dem hinteren Ende der Leitung 28 gebildet, um das in der Verbrennungskamnner 6 hergestellte heisse Gas an die Turbine 8 zu entlassen.
Wie in Figur 4 gezeigt ist, ist der vordere Flansch 13 des Gehäuses 27 mit Schrauben 15 auf einer Platte 14 angebracht, um Anbringung der Verbrennungskammer 6 in dem Verbrennungsabschnitt der Gasturbine 1 zu ermöglichen. Wie auch in Figur 4 gezeigt ist, sind fünf zylindrische Auskleidungen 18-22 konzentrisch in der Mischzone 10 der Verbrennungskammer 6 angeordnet, um vier ringförmige Kanäle 23-26 zu bilden, wobei ein ringförmiger Kanal zwischen jedem benachbarten Paar von Auskleidungen gebildet ist. Jeder der ringförmigen Kanäle hat ein Einlassende 34 und ein Auslassende 35. Trägerstreben 32 sind neben den Einlässen 34 von jedern der ringförmigen Kanäle angeordnet, um die Struktur zu stärken. Eine Sperrplatte 57 ist an dem hinteren Ende der Auskleidungen 18-22 neben den Auslässen 35 der ringförmigen Kanälen befestigt, und trennt das Mischteil 10 der Verbrennungskammer von der Verbrennungszone 12.
Wie am besten in Figur 5 gezeigt ist, erstrecken sich eine Vielzahl von Ablenkplatten 33 von den Auskleidungen 18-22 radial nach innen und nach aussen in die ringförmigen Kanäle 23-26, um die die Ablenkplatten peripher verteilt sind. Wie am besten in Figur 6 gezeigt ist, sind eine Vielzahl von Wirbelgeräten 59 in der Sperrplatte 57 angeordnet, um peripher um jeden der ringförmigen Kanäle 23-26 neben ihren Auslässen 35 angeordnet zu sein. Ein typisches Wirbelgerät 59 wird in Figuren 9 und 10 gezeigt, und umfasst einen äußeren Ring, von dem sich eine Vielzahl von Flügeln 53 erstrecken. Die Wirbelgerätflügel 53 können Drehung auf den Brennstoff und die Luft abgeben, die durch das Wirbelgerät 59 strömen. Bei der Durchführung hiervon fördern sie das Mischen des Brennstoffs und der Luft und verursachen einen Wiederumlaut, der dazu dient, die Flamme zu verankern. Ein in der Mitte angeordneter Kanal 52 ist in dem Wirbelgerät 59 gebildet, das gestattet, dass ein Fluid durch die Sperrplatte 57 strömt, ohne durch die Wirbelgerätflügel 53 zu gehen. Durch Offenlassen einiger solcher Kanäle und Verstopfen von anderen kann die Luftmenge, die durch jedes der Wirbelgeräte 59 strömt, eingestellt werden, um Stabilität zu verbessern.
Wie in Figur 11 gezeigt ist, umfasst jeder der Flügel in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung einen metallischen Kern 54, der mit einem katalytischen Material 55 beschichtet worden ist, wie einer Palladium- und Platinzusammensetzung, die Verbrennung bei tiefen Temperaturen fördert und so die Herstellung von NOx verringert. Geeignete katalytische Beschichtungen können von Precision Combustion Inc., aus New Haven, Connecticut erhalten werden.
Wie in Figur 4 gezeigt ist, ist eine Brennstoffanordnung in der Verbrennungskammer 6 angeordnet. Die Brennstoffanordnung umfasst vier konzentrische toroidale Rohrverteiler 70-73. Jeder Brennstoffrohrverteiler 70-73 ist gerade stromab von dem Einlass 34 von einem der ringförmigen Kanäle 23-26 angeordnet. Eine Vielzahl von nach hinten zeigenden Brennstoffauslassöffnungen 47, von denen eine in Figur 12 gezeigt ist, sind um die Peripherie von jedem der Rohrverteiler 70-73 verteilt. Die Auslassöffnungen 47 sind in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ungefähr 2 cm (0,75 Zoll) voneinander beabstandet, so dass der Brennstoff 5 gleichmässig um die Peripherie der ringförmigen Kanäle 23-6 verteilt ist. Zusätzlich ist jede der Brennstoffauslassöffnungen mit einem Winkel A von ungefähr 18# ausgerichtet, wie in Figur 12 gezeigt ist, so dass sie den Brennstoff 5 mit einem Winkel in die radialen äußeren Gebiete von jedem der ringförmigen Kanäle 23-26 richtet, wie in Figur 4 gezeigt ist, um das Mischen zu fördern.
Wie in Figur 4 gezeigt ist, schließt sich eine von vier sich axial erstreckenden Brennstofflieferungsrohren 74-77 an jeden der vier Brennstoffrohrverteiler 70-73, so dass jeder Rohrverteiler von einem getrennten Brennstofflieferungsrohr mit Brennstoff 5 beliefert wird Ein Strömungssteueventil 78 ist in jedem Brennstofflieferungsrohr 74-77 eingebaut, um die Strömung von Brennstoff 5 von einem Brennstoffvorrat (nicht gezeigt) zu jedem Brennstofflieferungsrohr zu steuern. Daher kann die Lieferung von Brennstoff an jeden ringförmigen Kanal 23-26 nach der vorliegenden Erfindung getrennt gesteuert werden. Der Brennstoff ist in der bevorzugten Ausführungsform ein gasförmiger Brennstoff wie Naturgas.
Wie in Figur 4 gezeigt ist, ist die Verbrennungskammer 6 auch mit einer Auslösebrennstoffanordnung versehen, die durch Schrauben 16, die sich durch eine Platte 17 erstrecken, an die Platte 14 angebracht ist. Die Auslöseanordnung schließt ein Brennstoffrohr 37 ein, das Auslösebrennstoff 5' an ein Auslösebrennstoffrohr 42 liefert. Wie am besten in Figur 7 gezeigt ist, entlässt das Auslösebrennstoffrohr 42 Brennstoff 5' an ein Auslösebrennstoff/luftwirbelgerät 43, das in der innersten Auskleidung 18 angeordnet ist, und durch Federklammern 58 in der Mitte davon angebracht ist, gezeigt in Figur 4. Wie in Figur 7 gezeigt ist, umfasst der Auslöser 43 jeweils innere und äußere Ringe 61 und 62, und eine Vielzahl von Wirbelgerätflügel 44, die sich zwischen den Ringen erstrecken. Die Wirbelgerätflügel 44 können Drehung an die Luft und den Brennstoff abgeben, die durch den Auslöser 43 strömen, was gute Stabilität sicherstellt. Ein Zünder, der eine konventionelle Funkenstreckenart ist, ist in dein inneren Ring 61 angeordnet, so dass seine Spitze sich gerade über den Auslöser 43 hinaus erstreckt. Eine sich durch das Auslösebrennstoffrohr 42 erstreckende elektrische Leitung 39 liefert Leistung an den Zünder 40.
Der ganze Brennstoff der an die Verbrennungskammer 6 geliefert wird, strömt nicht durch die Brennstoffrohrverteiler 70-73, die Brennstoff 5 an die ringförmigen Kanäle 23-26 liefern, und an das Auslösebrennstoffrohr 42. Ein Brennstoffrohr 38, gezeigt in Figur 4, liefert auch Brennstoff 5", der zusätzlicher Auslösebrennstoff genannt wird. Das Brennstoffrohr 38 entlässt den zusätzlichen Brennstoff 5" an eine Leitung 41 die ein Teil des Auslösebrennstoffrohrs 42 umgibt. Von der Leitung 41 wird der zusätzliche Auslösebrennstoff 5,, auf einen ringförmigen Kanal 49 gerichtet, der zwischen der innersten Auskleidung 18 und dem Auslösebrennstoffrohr 42 gebildet ist.
Der Betrieb der Veibreniiungskammer 6 ist wie folgt. Obwohl der Betrieb von nur einer Verbrennungskammer diskutiert wird, sollte es klar sein, dass die Gasturbine 1 eine Anzahl von solchen Verbrennungskammern 6 umfassen kann. Während des Anlasses wird der Kompressor 3 von einem Anlassmotor (nicht gezeigt) auf Zündungsgeschwindigkeit gebracht, typischerweise ungefähr 18% bis 20% der Gestaltungsgeschwindigkeit. Während der Kompressorläufer (nicht gezeigt) sich beschleunigt, strömt verdichtete Luft 4 von dem Kompressor 3 durch die drei grossen fensterartigen Einlässe 30 in die Verbrennungskammer 6, wie in Figur 4 gezeigt ist. Nachdem die Luft in die Verbrennungskammer 6 eintritt, wird sie in fünf Ströme 4' aufgeteilt, -wobei ein Strom durch jeden der fünf ringförmigen Kanäle 49 und 23-26 strömt
Wenn die Zündungsgeschwindigkeit erreicht ist, dann wird Auslösebrennstoff 5 über das Brennstoffrohr 37 und das Auslösebrennstoffrohr 42 eingeführt. Wie in Figur 7 gezeigt ist, mischt sich der Auslösebrennstoff 5' in denn Auslösewirbelgerät 43 in ausreichendei Nienge mit def Luft 4', die durch den ringeförmigen Kanal 49 strömt, um eine geeignete Mischung von Brennstoff und Luft zu liefern, um Zündung zu erreichen, d.h., ein örtliches Brennstoff/Luftverhältnis von wenigstens ungefähr 0,04 nach Gewicht. Verbrennung wird durch Lieferung von Leistung vor der Einführung des Auslösebrennstoffs 5' an den Zünder 40 festgesetzt.
Als Ergebnis der in dem Auslöser 43 gelieferten Mischung, des örtlichen Brennstoff/Luftverhältnisses der Brennstoff- und der Luftmischung 67, die durch den Auslöser strömt, und der Flammenverankerungswirkung der Wirbelgerätflügel 44 wird eine sehr stabile Auslöseflamme 64 in einem mittleren Teil der Verbrennungszone 12 gerade stromab von dem Auslöser 43 erhalten, wie in Figur 13 gezeigt ist. Eine solche Verbrennung, in der der Brennstoff und die Luft unnuttelbar stromab von der Flammenfront in einem mit Brennstoff reichhaltigen Verhälinis gemischt werden, wird im allgemeinen "diffusions"artige Verbrennung genannt.
Leider ergibt die der Auslöseflamme 64 zugeordnete diffusionsartige Verbrennung örtlich hohe Gastemperaturen, und daher hohe Raten der NOx-Bildung. Daher tritt nach der vorliegenden Erfindung die Verbrennung von weiterem Brennstoff in einer ultramageren vormischungsartigen Verbrennung auf, während die Geschwindigkeit der Gasturbine sich über die Zündungsgeschwindigkeit erhöht, statt in einer weiteren, an Brennstoff reichen diffüsionsartigen Verbrennung. Wie beim Stand der Technik wohlbekannt ist,minimiert magere Verbrennung örtliche Gastemperaturen in der Verbrennungszone, uiid daher die Bildung von NOx. Fine wie hier benutzte magere Brennstoff/Luftmischung ist eine, in der das Verhältnis von Brennstoff zu Luft weniger als ungefähr 0,035 nach Gewicht ist.
Nach der vorliegenden Erfindung wird eine solche ultramagere vorgemischte Verbrennung erhalten, indem man Brennstoff 5 über die Brennstoffrohrverteiler 70-73 bei mageren Brennstoff/Luftmischungen in die ringförmigen Kanäle 23-26 einführt, die das Auslösebrennstoffrohr 42 umgeben. Während der Brennstoff 5 durch die ringförmigen Kanäle 23-26 strömt, fördert die Länge der Kanäle und die Gegenwart der die Turbulenz induzierenden Ablenkplatten 33 einen hohen Grad der Mischung zwischen dem Brennstoff und der Luft. Solche Mischung stellt sicher, dass die sich ergebenden Ströme aus Brennstoff und Lua 66, gezeigt in Figuren 4 und 13, überall magere Brennstoff/Luftverhältnisse haben. Als Ergebnis bestehen keine örtlichen, an Brennstoff reichen Zonen, die Erzeugung von NOx fördern würden. Nach dem Strömen durch die ringförmigen Kanäle 23-26 treten die Brennstoff/Luftmischungen 66 über die Wirbelgeräte 59 aus der Vormischzone 1 0 aus und treten in die Verbrennungszone 12 ein. Die mageren Brennstoff/Luftmischungen 66 werden in der Verbrennungszone von der Auslöseflamme 64 angezündet, dabei werden eine zusätzliche konzentrische Flammenfronts 80-83 in der Verbrennungszone 12 geschaffen, die die Auslöseflamme 64 umgeben.
Brennstoff 5 wird in der bevorzugten Ausfuhrungsform nacheinander an die ringförmigen Kanäle 23-26 geliefert. So wird während erhöhte Belastung der Turbine 8 höhere Temperaturen des heissen Gases 7 fordert, zusätzlicher Brennstoff 5, über den Brennstoff 5, hinaus, der durch das Auslösebrennstoffrohr 42 verfügbar ist, anfänglich nur an den inneren ringförmigen Kanal 23 über den Brennstoffrohrverteiler 70 unmittelbar stromab von dem ringförmigen Kanal geliefert. Nachdem die durch den ringförmigen Kanal 23 strömende Brennstoff/Luftmischungen angezündet worden ist, was eine ringförmige Flamme 80 in einem Teil der Verbrennungszone schafft, die die Auslöseflamme 64 umgibt, werden weitere Erhöhungen der Feuerungstemperatur erlangt, indem man den Brennstoff erhöht, der an den ringförmigen Kanal 23 von seinem Brennstoffrohrverteiler 70 geliefert wird, aber nur, bis das Brennstoff/Luftverhältnis in dem ringförmigen Kanal ungefähr 0,035 nach Gewicht erreicht.
Danach werden weitere Erhöhungen in der Belastung erlangt, indem man Brennstoff über seinen Rohrverteiler 71 an den ringförmigen Kanal 24 liefert, wobei man eine zweite ringförmige Flamme 81 schafft, die die erste ringförmige Flamme 80 umgibt. Zusätzlicher Brennstoff wird an den ringförmigen Kanal 24 geliefert, bis sein Brennstoff/Luftverhältnis 0,035 nach Gewicht erreicht. Noch weitere Erhöhungen der Belastung werden durch Liefern von Brennstoff Liber seinen Brennstoffrohrverteiler 72 an den ringförmigen Kanal 25 in einer ähnlichen Weise erlangt, und zuletzt, an den äußersten ringförmigen Kanal 26 über seinen Brennstoffrohrverteiler 73. Das Ergebnis ist eine Flamme, die sich in der Verbrennungszone 12 radial nach außen erstreckt, während die Feuerungstemperatur der Verbrennungskammer 6 sich erhöht, ohne je einen Strom aus reichem Brennstoff/Lufverhältnis zu schaffen. in dieser Weise können sehr magere Brennstoff/Luftmischungen 66, und daher geringe NOx-Herstellung über dem ganzen Betriebsbereich beibehalten werden.
Als eine weitere Veifeinerung kann der zusätzliche Auslösebrennstoff 5" nach der vorliegenden Erfindung, nachdem Verbrennung mit Bezug auf die magere Brennstoff/Luftmischungen 66, die durch jeden der ringförmigen Kanäle 23-25 strömen, festgesetzt ist, über die Brennstoffleitung 41 an den innersten ringförmigen Kanal 49 geliefert werden. Die Länge des Kanals 49 fördert wiederum gute Mischung des Brennstoffs und der Luft, um eine magere Brennstoff/Luftmischungen 68 zu schaffen, gezeigt in Figur 4. Danach kann der Auslösebrennstöff 5' und seine zugeordnete diffusionsartige Verbrennung, die, wie vorhergehend diskutiert eine Hauptquelle von NOx ist, beseitigt werden, und man kann sich auf die magere Vormischverbrennung des zusätzlichen Auslösebrennstoffs 5" verlassen, um die Auslöseflamme 64 aufrechtzuhalten.
Die Flammenstabilität der Verbrennung bei den mageren Brennstoff/Luftverhältnissen, mit denen die Verbrennungskammer 6 der vorliegenden Erfindung arbeitet, ist typischerweise schlecht, außer für die Auslöse-Brennstoff/Luftmischungen 67, was die Möglichkeit des Ausblasens schafft. Nach der vorliegenden Erfindung wird aber eine gute Flammenstabilität durch Benutzung der Auslöseflamme 64 in der Mitte der Verbrennungszone und durch Benutzung von Wirbelgeräten 59 erreicht, wobei die Kerne 52 von eimgen von diesen an dem Auslass von jedem ringförmigen Kanal 23- 26, die dazu dienen, die Flammen 65 zu verankern, verstopft sind.
Figur 14 zeigt eine andere Ausführungsform des Auslösers 43, der vorliegenden Erfindung, in der der funkenartige Zünder 40 mit einem Zünder ersetzt worden ist, der ein Element 63 umfasst, das von elektrischem Widerstand auf eine Temperatur erwärmt wird, die ausreicht, um den Brennstoff zu zünden. Wie in Figur 14 gezeigt ist, sind die innere Oberfläche des äußeren Rings 62 und die äußere Oberfläche des Erwärmungselements 63 in dieser Ausführungsform mit einem wie dem vorhegehend mit Bezug auf die Wirbelgerätflügel 53 diskutierten katalytischen Matenal beschichtet worden.
Obwohl die voiliegende Erfindung mit Bezug auf Gasbrennstoff diskutiert worden ist, könnte die Erfindung auch mit Benutzung von anderen Brennstoffeij praktiziert werden. Außerdem, obwohl die Erfindung mit Bezug auf eine Verbrennungskammer für eine Gasturbine diskutiert worden ist, könnte die Erfindung auch mit Bezug auf Verbrennungskammern praktiziert werden, die in anderen Arten von Maschinenverarbeitungen benutzt werden, in denen geringer NOx erwünscht ist.

Claims

1. Gasturbine (1), die folgendes umfasst:

a) einen Verdichter (2), um Luft zu verdichten;

b) eine Verbrennungskammer (6), uni ein heisses Gas durch Brennen von Brennstoff in def verdichteten Luft herzustellen, wobei die Verbrennungskammer (6) folgendes hat:

(i) eiiie Vielzahl von ringförmigen Kanälen (23-26), die konzentrisch um eine gemeinsame Achse angeordnet sind wobei jeder Kanal ein Einlasseude (34) und ein Auslassende (35) hat;

(ii) einen ungefähr tofoidalen Rohrverteiler (70-73) für jeden der ringförmigen Kanäle (23-26),

(iii) ein Mittel (78), uni die Einführung von Brennstoff in jeden der ringförmigen Kanäle (23-26) über seinen toroidalen Rohrverteiler getrennt zu steuern;

c) eine Turbine (8), um das von der Verbrennungskammer hergestellte Gas auszudebnen;

und gekennzeichnet dadurch, dass jeder der toroidalen Rohrverteiler unmittelbar stromauf von dem Einlassende (34) seines jeweiligen Kanals angeordnet ist und ein Mittel (47) hat, um in ihn einen Brennstoff mit einem spitzen Winkel zu der Achse einzuführen.

2. Gasturbine nach Anspruch 1, in der das Mittel zum Einführen von Brennstoff mit dem spitzen Winkel eine Vielzahl von Brennstoffauslassöffnungen umfasst, die in jedem der toroidalen kohrverteiler gebildet sind und peripher darum verteilt sind.

3. Gasturbine nach Anspruch 1, in der jeder der ringförmigen Kanäle ein Mittel hat, um Wirbelbewegung in eine Flüssigkeit einzuführen, die darin strömt.

4. Gasturbine nach Anspruch 3, in der das Mittel, das Wirbelbewegung induziert erste und zweite Reihen von Ablenkplatten umfasst, die in jedem der ringförmigen Kanäle angeordnet sind und sich peripher darum erstrecken, wobei jede der ersten Reihen von Ablenkplatten axial von den zweiten Reihen von Ablenkplatten beabstandet ist, wenigstens ein Teil der Ablenkplatten in den ersten Reihen sich radial nach innen erstreckt und wenigstens ein Teil der Ablenkplatten in den zweiten Reihen sich radial nach aussen erstreckt.

5. Gasturbine nach Anspruch 1, in der die Verbrennungskammer weiterhin ein Wirbelgerät für jeden der ringförmigen Kanäle umfasst.

6. Gasturbine nach Anspruch 1, in der die Verbrennungskammer weiterhin eine Vielzahl von Wirbelgeräten für jeden der ringförmigen Kanäle umfasst wobei jedes der Wirbelgeräte eine Vielzahl von Flügeln umfasst, die peripher um das Wirbelgerät angeordnet sind, wobei die Wirbelgeräte eine Anordnung von Wirbelgeräten bilden, die peripher um jeden der ringförmigen Kanäle in der Nähe ihrer Auslassenden verteilt sind.

7. Gasturbine nach Anspruch 6, in der jeder der Wirbelgerätflügel mit einem katalytischen Material beschichtet ist.

8. Gasturbine nach Anspruch 6, die weiterhin eine Platte umfasst, die stromab von den Auslassenden der ringförmigen Kanäle angeordnet ist, wobei jedes der Wirbelgeräte in der Platte angeordnet ist.

9. Gasturbine nach Anspruch 1, in der die Verbrennungskammer weiterhin folgendes umfasst:

a) ein von den ringförmigen Kanälen eingeschlossenen und damit konzentrischen Brennstofflieferungsmittel, wobei das Brennstofflieferungsrohr eine Auslassöffnung hat,

b) ein von der Brennstofflieferungsrohrauslassöffnung stromab angeordnetes Wirbelgerät; und

c) ein Mittel zum Zünden einer Brennstoff/Luftmischungen, wobei das Zündmittel wenigstens teilweise in dem Wirbelgerät angeordnet ist.

10. Gasturbine nach Anspruch 9, in der das Zündmittel ein Element umfasst, das von elekrischem Widerstand erwärmt wird.

11. Gasturbine nach Anspruch 10, in der das erwärmte Element mit einem katalytischen Material beschichtet ist.

12. Gasturbine nach Anspruch 1, in der wenigstens ein Teil der Verbrennungskammer aus einem katalytischen Material gebildet ist.