[go: up one dir, main page]

EP0899506A2 - Combustion device - Google Patents

Combustion device Download PDF

Info

Publication number
EP0899506A2
EP0899506A2 EP98810827A EP98810827A EP0899506A2 EP 0899506 A2 EP0899506 A2 EP 0899506A2 EP 98810827 A EP98810827 A EP 98810827A EP 98810827 A EP98810827 A EP 98810827A EP 0899506 A2 EP0899506 A2 EP 0899506A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flow
swirl generator
burner device
burner
area
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP98810827A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0899506A3 (en
Inventor
Hans Peter Knöpfel
Thomas Ruck
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alstom SA
Original Assignee
ABB Research Ltd Switzerland
ABB Research Ltd Sweden
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Research Ltd Switzerland, ABB Research Ltd Sweden filed Critical ABB Research Ltd Switzerland
Publication of EP0899506A2 publication Critical patent/EP0899506A2/en
Publication of EP0899506A3 publication Critical patent/EP0899506A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D11/00Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/40Mixing tubes or chambers; Burner heads
    • F23D11/402Mixing chambers downstream of the nozzle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F23C7/002Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/02Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/07002Premix burners with air inlet slots obtained between offset curved wall surfaces, e.g. double cone burners
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D2209/00Safety arrangements
    • F23D2209/10Flame flashback

Definitions

  • FIG. 5 is used at the same time as FIG. 4. Furthermore, in order not to make this Fig. 4 unnecessarily confusing, are the after the Figure 3 schematically shown guide plates 121a, 121b only hinted at been. The following is the description of FIG. 4 as needed referred to the figures mentioned.
  • the two conical partial bodies 101, 102 each have one cylindrical initial part 101a, 102a, which also, analogous to the conical partial bodies 101, 102, run offset from one another, so that the tangential air inlet slots 119, 120 available over the entire length of the swirl generator 100 are.
  • a nozzle 103 is preferred in the area of the cylindrical starting part for a liquid fuel 112, the injection 104 approximately with the narrowest cross section of that formed by the tapered partial body 101, 102 Cone cavity 114 coincides.
  • the injection capacity and the type this nozzle 103 depends on the given parameters of the respective Brenners.
  • the swirl generator 100 can be purely conical, that is, without cylindrical starting parts 101a, 102a.
  • FIG. 7 differs from FIG. 6 in that the partial bodies 140 here 141, 142, 143 have a blade profile shape which is used to provide a certain Flow is provided. Otherwise, the mode of operation of the swirl generator stayed the same.
  • the admixture of fuel 116 in the combustion air flow 115 happens from inside the blade profiles, i.e. the fuel line 108 is now integrated in the individual blades.
  • the transition geometry is body for a swirl generator 100 with four parts, accordingly 6 or 5, built. Accordingly, the transition geometry as a natural extension of the upstream partial bodies, four transition channels 201 on, whereby the conical quarter area of said partial body is extended until the wall of the tube 20 resp. of the mixing tube 220 cuts.
  • the same considerations also apply if the swirl generator comes from another Principle, as that described in Fig. 4, is constructed.
  • the down area of the individual transition channels 201 running in the direction of flow has a spiral shape in the flow direction, which has a describes crescent-shaped course, corresponding to the fact that present the flow cross section of the transition piece 200 in the flow direction flared.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Air Supply (AREA)
  • Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)

Abstract

The opening surface (17) of the flow rectifier(18) is larger than the entry surface (19) of the spin producer(100). The ratio of the opening surface to the entry surface is greater than or equal to 3. The flow rectifier comprises a holed plate hood (12), on which are end flanges (11). The spin producer comprises at least two hollow, conical part bodies inter-engaged in the flow direction. The adjacent walls of the part bodies in their longitudinal extent from tangential channels for a combustion airflow and in the conical hollow space formed by the part bodies is at least one fuel nozzle.

Description

Technisches GebietTechnical field

Die Erfindung geht aus von einer Brennervorrichtungnach dem Oberbegriff des ersten Anspruches.The invention is based on a burner device according to the preamble of first claim.

Stand der TechnikState of the art

Bei der Konzeption von modernen Verbrennungsanlagen, insbesondere Gasturbinenanlagen, spielen wirtschaftliche und umwelttechnische Gesichtspunkte eine zunehmend bedeutende Rolle. In diesem Zusammenhang ist man bestrebt, die Einzelkomponenten einer Gasturbinenanlage, in denen Energie umgesetzt wird, in ihren Eigenschaften der Energieumzusetzung in Hinlick auf Schonung natürlicher Ressourcen und insbesondere unter Vermeidung hoher Emissionswerte zu optimieren.When designing modern incineration plants, especially gas turbine plants, play an economic and environmental perspective increasingly important role. In this context, one strives to Individual components of a gas turbine plant in which energy is converted in their properties of energy conversion in terms of protecting natural Optimizing resources and in particular while avoiding high emission values.

Das Herzstück der Energieumwandlung bildet bei Gasturbinenanlagen die Brennervorrichtung, in der Gas- und /oder flüssiger Brennstoff mit vorverdichteter Luft gemischt und zur Zündung gebracht wird. Die Brennervorrichtungen bestehen üblicherweise aus einem Drallerzeuger, durch den die Verbrennungsluft verwirbelt wird, einer Vorrichtung zur Eindüsung von Brennstoff und einer stromabwärts anschliessenden Brennkammer, in der das Brennstoff-Luft-Gemisch verbrannt wird. Die Verbrennung des in Luft zerstäubten Brennstoffes soll dabei möglichst vollständig erfolgen, so dass der gesamte Brennstoff unter Entwicklung möglichst hoher Temperaturen verbrennt. Zum einen trägt eine möglichst restlose Verbrennung des Brennstoffes zu einer optimalen Energieumsetzung bei, wodurch der Wirkungsgrad der gesamten Gasturbinenanlage wesentlich bestimmt wird, zum anderen können bei möglichst hohen Verbrennungstemperaturen die Emissions-gase NOx sowie CO2-Gase erheblich reduziert werden, wodurch die Umweltbelastung entscheident positiv beeinflusst werden kann.The heart of the energy conversion in gas turbine systems is the burner device, in which gas and / or liquid fuel is mixed with pre-compressed air and ignited. The burner devices usually consist of a swirl generator through which the combustion air is swirled, a device for injecting fuel and a downstream combustion chamber in which the fuel-air mixture is burned. The combustion of the fuel atomized in air should take place as completely as possible, so that the entire fuel burns while developing the highest possible temperatures. On the one hand, the most complete possible combustion of the fuel contributes to optimal energy conversion, which essentially determines the efficiency of the entire gas turbine system, and on the other hand, the emission gases NO x and CO 2 gases can be considerably reduced at the highest possible combustion temperatures, thereby reducing the environmental impact can be positively influenced.

Neben der Optimierung von Brennervorrichtungen, die eine möglichst homogene Brennstoffzerstäubung und somit eine gleichmässige Verbrennung bewirken, kommt es insbesondere beim Betrieb moderner Brennervorrichtungen, wie sie beispielsweise in der europäischen Patentschrift EP 0 321 809 B1 beschrieben sind, darauf an, dass die komprimierte Luft im den Drallerzeuger umgebenden Plenum der Brennereinrichtung möglichst in einem ungestörten Luftstrom frei von Turbulenzen und in gerichteter Weise zur Verfügung steht. Moderne Brennervorrichtungen, wie sie aus der vorstehend zitierten Druckschrift zu entnehmen sind, weisen beispielsweise einen konischen Drallerzeuger / Brenner auf, der längs zu seiner Konusaussenseite schmale Einlassschlitze vorgesehen hat, durch die der für die Vermischung von Brennstoff und Luft erforderliche Luftstrom einzukoppeln ist.In addition to the optimization of burner devices that are as homogeneous as possible Atomizing fuel and thus causing uniform combustion, it occurs particularly when operating modern burner devices such as these described for example in European Patent EP 0 321 809 B1 are that the compressed air in the swirl generator surrounding Plenum of the burner device as free as possible in an undisturbed air flow Turbulence and is available in a directed manner. Modern burner devices, as can be seen from the publication cited above, have, for example, a conical swirl generator / burner that runs lengthways has provided narrow inlet slots on the outside of its cone, through which the the air flow required for the mixing of fuel and air is.

Anhand der den Stand der Technik darstellenden Figuren 1a und 1b sollen die Probleme aufgezeigt werden, die mit der Strömungsführung innerhalb eines Plenums verbunden sind, in die ein Luftstrom möglichst turbulenzfrei in Einlassöffnungen eines im Plenum vorgesehenen Brenners gerichtet werden soll.On the basis of Figures 1a and 1b representing the prior art Problems are shown with the flow guidance within a plenum are connected, into which an air flow is as turbulence-free as possible in inlet openings of a burner provided in the plenum.

In Fig. 1a ist ein Gehäuse G dargestellt, in das über Einlassöffnungen 4, 5 Gasströme 1, 2 eingeblasen werden. In einem Staupunkt A der beiden Gasströme 1, 2, im folgenden Teilstrahlen genannt, verschwindet die Geschwindigkeit im statistischen Mittel. Ausserdem erreichen die Grenzstromlinien der beiden Teilstrahlen 1, 2, die durch den Staupunkt A verlaufen, an dieser Stelle den gleichen statischen Druck. Aus diesen Gründen muss auch der Gesamtdruck auf beiden Grenzstromlinien gleich sein. In der Regel erfahren die beiden Teilstrahlen 1, 2 auf ihrem Weg vom Verdichterdiffusor, durchs Kühlsystem der Brennkammer bis zur Lufthaube / Plenum der Brennkammer unterschiedliche Reibungsverluste, weil die Eintrittsgeschwindigkeiten in das Plenum 6 der Brennkammer nicht genau gleich sind. Aus diesem Grund weisen die Teilstrahlen 1, 2 unterschiedliche Totaldrücke auf. Durch den Totaldruckunterschied der beiden Teilstrahlen 1, 2 verschiebt sich der Staupunkt A der zwei Teilstrahlen zwingend (wie in Fig. 1b dargestellt) in unmittelbare Nähe der Einlassöffnung des Teilstrahles mit dem kleineren Totaldruck.A housing G is shown in FIG. 1 a, into which the inlet openings 4, 5 Gas streams 1, 2 are blown in. At a stagnation point A of the two gas flows 1, 2, hereinafter called partial beams, the speed disappears in the statistical Medium. In addition, the limit streamlines of the two partial beams reach 1, 2, which run through the stagnation point A, the same static at this point Pressure. For these reasons, the total pressure on both Limit streamlines are the same. As a rule, the two partial beams 1, 2 are experienced on their way from the compressor diffuser, through the cooling system of the combustion chamber to different friction losses to the air hood / plenum of the combustion chamber because the entry speeds into the plenum 6 of the combustion chamber are not accurate are the same. For this reason, the partial jets 1, 2 have different total pressures on. Moved by the total pressure difference of the two partial jets 1, 2 the stagnation point A of the two partial beams is imperative (as shown in FIG. 1b) in the immediate vicinity of the inlet opening of the partial jet with the smaller one Total pressure.

Aufgrund der vorstehend geschilderten, strömungsimanenten Eigenschaften von mehreren, in das Innere eines Gehäuses eingebrachten Gasströmungen zu deren gegenseitigen Vermischung bzw. Vereinigung, wird die in Figur 1b im Idealfall dargestellte Luftversorgung eines Brenners 9, der innerhalb eines Plenums 6 angeordnet ist, stark beeinträchtigt.Due to the flow characteristics of several gas flows introduced into the interior of a housing to their mutual mixing or merging, is ideal in Figure 1b Air supply shown of a burner 9, which is arranged within a plenum 6 is severely impaired.

Das Plenum 6 ist umgeben von einer Gehäusewand G und weist an der linken Seite zwei Einlassöffnungen 4, 5 für zwei Gasströme 1, 2 auf, die entlang der Gehäuseinnenwand 3 in das Innere des Plenums 6 geleitet werden. Die Gasströme 1, 2 treffen in einem, um den Auftreffpunkt A befindlichen Bereich zusammen, von dem aus ein gemeinsamer, freier Gasstrom 7 in das Innere des Plenums 6 entsteht. Im Idealfall sollte der gemeinsame, freie Gasstrom 7 in eine spaltförmige Einlassöffnung 8 des Brenners 9 eintreten und dort mit gasförmigen und/oder flüssigem Brennstoff vermischt und in einer Brennkammer 15 zur Zündung gebracht werden. The plenum 6 is surrounded by a housing wall G and points to the left Side two inlet openings 4, 5 for two gas flows 1, 2, which run along the inner wall of the housing 3 are directed into the interior of the plenum 6. The gas flows 1, 2 meet in an area around the point of impact A of which results from a common, free gas flow 7 into the interior of the plenum 6. Ideally, the common, free gas stream 7 should be in a gap-like shape Enter the inlet opening 8 of the burner 9 and there with gaseous and / or mixed liquid fuel and brought to ignition in a combustion chamber 15 become.

Aufgrund der vorstehenden Strömungseffekte bildet sich jedoch der gemeinsame, freie Gasstrom nicht zu einer ungestörten, einheitlich Strömung aus, sondern unterliegt einer unsteten relativ zur Einlaßöffnung 8 des Brenners lateralen Bewegung und weist überdies sehr starke turbulente Strömungsanteile auf. Dies jedoch führt in der Regel zu starken Beeinträchtigungen der aerodynamischen Eigenschaften des Brenners 9, die sich nicht zuletzt auf eine schlechte Verbrennung auswirken, wodurch die Emissionswerte des Brenners erheblich verschlechtert werden. Ebenso kann es in Verbindung mit Turbulenzeffekten innerhalb des Brenners, die durch den gemeinsamen eintretenden Gasstrom 7 iniziiert werden, zu Rückzündeffekten kommen, die zum Erlöschen der Brennflamme oder zu Ueberhitzungen führen können.Due to the above flow effects, however, the common, free gas flow does not result in an undisturbed, uniform flow, but is subject to an inconsistent lateral movement relative to the burner inlet opening 8 and also has very strong turbulent flow components. However, this usually leads to severe impairments of the aerodynamic properties of the burner 9, not least due to poor combustion impact, which significantly reduces the burner's emission values become. It can also be used in conjunction with turbulence effects within the Burner, which are initiated by the joint gas flow 7 entering, reignition effects occur, which extinguish the burning flame or overheat being able to lead.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Brennervorrichtung der eingangs genannten Art diese derart weiterzubilden, dass der Drallerzeuger / Brenner in jedem Betriebszustand homogen angeströmt wird.The invention is based, with a burner device of the beginning mentioned type to further develop such that the swirl generator / burner flow is homogeneous in every operating state.

Erfindungsgemäss wird dies durch die Merkmale des ersten Anspruches erreicht.According to the invention, this is achieved by the features of the first claim.

Kern der Erfindung ist es also, dass stromaufwärts des Drallerzeugers ein Strömungsgleichrichter zur Gleichrichtung der Zuströmung zum Drallerzeuger angeordnet ist.The essence of the invention is therefore that a flow straightener is located upstream of the swirl generator arranged to rectify the inflow to the swirl generator is.

Die Vorteile der Erfindung sind unter anderem darin zu sehen, dass die Zuströmung zum Brenner mit geringen Druckverlusten homogenisiert wird. Dadurch kann der Schadstoffausstoss durch eine homogene Gemischausbildung in der Brennzone minimiert werden. Das Risiko von Flammenrückschlägen wird minimiert und Pulsationen der Flamme vermieden. Dies insbesondere, da der Strömungsgleichrichter auch als dämpfendes Element wirkt, das Druckschwankungen / Pulsationen bei der Verbrennungsluftzufuhr ausgleicht. Ein solcher Strömungsgleichrichter eignet sich auch hervorragend zur Nachrüstung in bereits bestehenden Brennervorrichtungen.The advantages of the invention include the fact that the inflow homogenized to the burner with low pressure drops. Thereby the emission of pollutants through a homogeneous mixture formation in the Burning zone can be minimized. The risk of flashbacks is minimized and flame pulsations avoided. This is especially true because of the flow straightener also acts as a damping element, the pressure fluctuations / Compensates for pulsations in the combustion air supply. Such a flow straightener is also ideal for retrofitting in existing ones Burner devices.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.Further advantageous embodiments of the invention result from the subclaims and the description.

Kurze Beschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.In the drawing, an embodiment of the invention is shown schematically.

Es zeigen:

Fig. 1a
Prinzipskizze zur Verdeutlichung des Ausbreitungsverhaltens zweier in einem Gehäuse geführten Gasströme,
Fig. 1b
Querschnittsdarstellung durch ein Plenum mit idealen Strömungsverhältnissen,
Fig. 2
einen Brenner mit einem Strömungsgleichrichter;
Fig. 3
einen Brenner mit einem Strömungsgleichrichter und mit anschliessender Brennkammer;
Fig. 4
einen Drallerzeuger in perspektivischer Darstellung, entsprechend aufgeschnitten;
Fig. 5
einen Schnitt durch den 2-Schalen-Drallerzeuger, nach Fig. 4;
Fig. 6
einen Schnitt durch einen 4-Schalen-Drallerzeuger;
Fig. 7
einen Schitt durch einen Drallerzeuger, dessen Schalen schaufelförmig profiliert sind;
Fig. 8
eine Darstellung der Form der Uebergangsgeometrie zwischen Drallerzeuger und Mischrohr.
Show it:
Fig. 1a
Principle sketch to illustrate the propagation behavior of two gas flows in a housing,
Fig. 1b
Cross-sectional representation through a plenum with ideal flow conditions,
Fig. 2
a burner with a flow straightener;
Fig. 3
a burner with a flow straightener and with a subsequent combustion chamber;
Fig. 4
a swirl generator in a perspective view, cut open accordingly;
Fig. 5
a section through the 2-shell swirl generator, according to Fig. 4;
Fig. 6
a section through a 4-shell swirl generator;
Fig. 7
a step through a swirl generator, the shells of which are profiled in the shape of a scoop;
Fig. 8
a representation of the shape of the transition geometry between the swirl generator and the mixing tube.

Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt.Only the elements essential for understanding the invention are shown.

Weg zur Ausführung der ErfindungWay of carrying out the invention

Nach Fig. 2 wird, zur Vermeidung einer unsteten, relativ zur Einlassöffnung 8 des Brenners lateralen Bewegung der zuströmenden Verbrennungsluft und turbulenter Strömungsanteile, um den Drallerzeuger / Brenner ein Strömungsgleichrichter 18 angeordnet. Dieser Strömungsgleichrichter 18 besteht im wesentlichen aus einer Lochblechhaube 12 und eventuell aus Abschlussflanschen, beispielsweise aus einem oberen Abschlussflansch 11 und einem unteren Abschlussflansch 10. Der obere Abschlussflansch kann ebenfalls belocht sein. Der Strömungsgleichrichter 18 umschliesst den Drallerzeuger, so dass die in den Drallerzeuger einströmende Luft durch den Strömungsgleichrichter 18 hindurchströmen muss. Durch den Strömungsgleichrichter 18 werden Ungleichverteilungen der Anströmung des Brenners ausgeglichen und der in die Einlassöffnung 8 eintretende Gasstrom 7 weitgehend homogenisiert. Durch die hier gezeigte Ausgestaltung der Lochblechhaube 12 und der Abschlussflansche wird zudem ein leichter Einbau in bestehende Brennerkonfigurationen ermöglicht, da der grösste Aussendurchmesser des Strömungsgleichrichters 18 dem grössten Aussendurchmesser des Brenners entspricht.
Der Strömungsgleichrichter 18 weist eine Oeffnungsfläche 17 auf, die in ihrem Verhältnis zu einer Eintrittsfläche 19 des Brenners die Charakteristik des Strömungsgleichrichters 18 bestimmt. Die Eintrittsfläche 19 wird durch die Fläche der Einlasssöffnungen des Brenners bestimmt. Die Oeffnungsfläche 17 des Strömungsgleichrichters wird grösser gewählt als die Eintrittsfläche 19 des Brenner. Dadurch werden Druckverluste am Strömungsgleichrichter möglichst klein gehalten. Die Oeffnungsfläche 17 des Strömungsgleichrichters darf aber nicht beliebig grösser gewählt als die Eintrittsfläche 19 des Brenners, da sonst der Strömungsgleichrichters die Gaströme nicht mehr homogenisiert. Bei einem Verhältnis von Oeffnungsfläche 17 zu Eintrittsfläche 19 von grösser gleich drei (Oeffnungsfläche/ Eintrittsfläche ≥ 3) liegen die Verluste unterhalb 15%. Bei einem Verhältnis von Oeffnungsfläche 17 zu Eintrittsfläche 19 von grösser sechs (Oeffnungsfläche/ Eintrittsfläche > 6) liegen die Verluste unterhalb 5%. Ein besonders bevorzugter Bereich von Oeffnungsfläche 17 zu Eintrittsfläche 19 liegt deshalb im Bereich von drei bis sechs, da hier die Verluste relativ gering sind und trotzdem eine ausgezeichnete Homogenisierung der Anströmung des Brenners erreicht wird. Der Strömungsgleichrichter 18 dient zusätzlich als dämpfendes Element, welches Pulsationen / Druckschwankungen aus der Luftzuführung zum Brenner, beispielsweise vom Verdichter, ausgleicht.
According to FIG. 2, a flow straightener 18 is arranged around the swirl generator / burner in order to avoid a discontinuous movement of the inflowing combustion air and turbulent flow components relative to the inlet opening 8 of the burner. This flow straightener 18 essentially consists of a perforated plate hood 12 and possibly of end flanges, for example of an upper end flange 11 and a lower end flange 10. The upper end flange can also be perforated. The flow straightener 18 surrounds the swirl generator so that the air flowing into the swirl generator must flow through the flow straightener 18. By means of the flow straightener 18, uneven distributions of the inflow to the burner are compensated for and the gas flow 7 entering the inlet opening 8 is largely homogenized. The configuration of the perforated plate hood 12 and the end flanges shown here also enables easy installation in existing burner configurations, since the largest outside diameter of the flow straightener 18 corresponds to the largest outside diameter of the burner.
The flow straightener 18 has an opening surface 17 which determines the characteristic of the flow straightener 18 in relation to an inlet surface 19 of the burner. The entry area 19 is determined by the area of the inlet openings of the burner. The opening surface 17 of the flow straightener is chosen larger than the inlet surface 19 of the burner. This keeps pressure losses at the flow straightener as small as possible. However, the opening area 17 of the flow straightener must not be chosen to be any larger than the entry area 19 of the burner, since otherwise the flow straightener no longer homogenizes the gas flows. If the ratio of opening area 17 to entry area 19 is greater than or equal to three (opening area / entry area 3 3), the losses are below 15%. If the ratio of opening area 17 to entry area 19 is greater than six (opening area / entry area> 6), the losses are below 5%. A particularly preferred range from opening surface 17 to inlet surface 19 is therefore in the range from three to six, since the losses here are relatively small and nevertheless an excellent homogenization of the inflow to the burner is achieved. The flow straightener 18 also serves as a damping element which compensates for pulsations / pressure fluctuations from the air supply to the burner, for example from the compressor.

Fig. 3 zeigt den Gesamtaufbau eines Brenners mit einem Strömungsgleichrichter 18. Anfänglich ist ein Drallerzeuger 100 wirksam, dessen Ausgestaltung in den nachfolgenden Fig. 4-7 noch näher gezeigt und beschrieben wird. Es handelt sich bei diesem Drallerzeuger 100 um ein kegelförmiges Gebilde, das tangential mehrfach von einem tangential einströmenden und durch den Strömungsgleichrichter 18 gleichgerichteten Verbrennungsluftstromes 115 beaufschlagt wird. Die sich hierein bildende Strömung wird anhand einer stromab des Drallerzeugers 100 vorgesehenen Uebergangsgeometrie nahtlos in ein Uebergangsstück 200 übergeleitet, dergestalt, dass dort keine Ablösungsgebiete auftreten können. Die Konfiguration dieser Uebergangsgeometrie wird unter Fig. 8 näher beschrieben. Dieses Uebergangsstück 200 ist abströmungsseitig der Uebergangsgeometrie durch ein Rohr 20 verlängert, wobei beide Teile das eigentliche Mischrohr 220 des Brenners bilden. Selbstverständlich kann das Mischrohr 220 aus einem einzigen Stück bestehen, d.h. dann, dass das Uebergangsstück 200 und Rohr 20 zu einem einzigen zusammenhängenden Gebilde verschmolzen sind, wobei die Charakteristiken eines jeden Teils erhalten bleiben. Abströmungsseitig des Rohres 20 befindet sich die eigentliche Brennkammer 30, welche hier lediglich durch das Flammrohr versinnbildlicht ist. Das Mischrohr 220 erfüllt die Bedingung, dass stromab des Drallerzeugers 100 eine definierte Mischstrecke bereitgestellt wird, in welcher eine perfekte Vormischung von Brennstoffen verschiedener Art erzielt wird. Diese Mischstrecke, also das Mischrohr 220, ermöglicht des weiteren eine verlustfreie Strömungsführung, so dass sich auch in Wirkverbindung mit der Uebergangsgeometrie zunächst keine Rückströmzone bilden kann, womit über die Länge des Mischrohres 220 auf die Mischungsgüte für alle Brennstoffarten Einfluss ausgeübt werden kann. Dieses Mischrohres 220 hat aber noch eine andere Eigenschaft, welche darin besteht, dass im Mischrohr 220 selbst das Axialgeschwindigkeits-Profil ein ausgeprägtes Maximum auf der Achse besitzt, so dass eine Rückzündung der Flamme aus der Brennkammer nicht möglich ist. Allerdings ist es richtig, dass bei einer solchen Konfiguration diese Axialgeschwindigkeit zur Wand hin abfällt. Um Rückzündung auch in diesem Bereich zu unterbinden, wird das Mischrohr 220 in Strömungs- und Umfangsrichtung mit einer Anzahl regelmässig oder unregelmässig verteilten Bohrungen 21 verschiedenster Querschnitte und Richtungen versehen, durch welche eine Luftmenge in das Innere des Mischrohres 220 strömt, und entlang der Wand eine Erhöhung der Geschwindigkeit indiziert. Eine andere Möglichkeit die gleiche Wirkung zu erzielen, besteht darin, dass der Durchflussquerschnitt des Mischrohres 220 abströmungsseitig der Uebergangskanäle 201, welche die bereits genannten Uebergangsgeometrie bilden, eine Verengung erfährt, wodurch das gesamte Geschwindigkeitsniveau innerhalb des Mischrohres 220 angehoben wird. In der Figur entspricht der Auslauf der Uebergangskanäle 201 dem engsten Durchflussquerschnitt des Mischrohres 220. Die genannten Uebergangskanäle 201 überbrücken demnach den jeweiligen Querschnittsunterschied, ohne dabei die gebildete Strömung negativ zu beeinflussen. Wenn die gewählte Vorkehrung bei der Führung der Rohrströmung 40 entlang des Mischrohres 220 einen nicht tolerierbaren Druckverlust auslöst, so kann hiergegen Abhilfe geschaffen werden, indem am Ende des Mischrohres ein in der Figur nicht gezeigter Diffusor vorgesehen wird. Am Ende des Mischrohres 220 schliesst sich eine Brennkammer 30 an, wobei zwischen den beiden Durchflussquerschnitten ein Querschnittssprung vorhanden ist. Erst hier bildet sich eine zentrale Rückströmzone 50, welche die Eigenschaften eines Flammenhalters aufweist. Bildet sich innerhalb dieses Querschnittssprunges während des Betriebes eine strömungsmässige Randzone, in welcher durch den dort vorherrschenden Unterdruck Wirbelablösungen entstehen, so führt dies zu einer verstärkten Ringstabilisation der Rückströmzone 50. Stirnseitig weist die Brennkammer 30 eine Anzahl Oeffnungen 31 auf, durch welche eine Luftmenge direkt in den Querschnittssprung strömt, und dort unteren anderen dazu beiträgt, dass die Ringstabilisation der Rückströmzone 50 gestärkt wird. Danebst darf nicht unerwähnt bleiben, dass die Erzeugung einer stabilen Rückströmzone 50 auch eine ausreichend hohe Drallzahl in einem Rohr erfordert. Ist eine solche zunächst unerwünscht, so können stabile Rückströmzonen durch die Zufuhr kleiner stark verdrallter Luftströmungen am Rohrende, beispielsweise durch tangentiale Oeffnungen, erzeugt werden. Dabei geht man hier davon aus, dass die hierzu benötigte Luftmenge in etwa 5-20% der Gesamtluftmenge beträgt.Fig. 3 shows the overall structure of a burner with a flow straightener 18. Initially, a swirl generator 100 is effective, the design of which in the the following Fig. 4-7 is shown and described in more detail. It is about in this swirl generator 100 around a conical structure, the tangential several times from a tangentially incoming and through the flow straightener 18 rectified combustion air flow 115 is applied. The The flow that forms here is based on a flow downstream of the swirl generator 100 provided transition geometry seamlessly transferred into a transition piece 200, in such a way that no separation areas can occur there. The configuration this transition geometry is described in more detail in FIG. 8. This Transition piece 200 is through on the outflow side of the transition geometry a tube 20 extends, both parts of the actual mixing tube 220 des Form burner. Of course, the mixing tube 220 can be made from a single one Consist of pieces, i.e. then that the transition piece 200 and tube 20 into one only contiguous structures are fused, the characteristics of each part are preserved. Downstream of the tube 20 is located the actual combustion chamber 30, which here only through the flame tube is symbolized. The mixing tube 220 meets the condition that downstream of the swirl generator 100 a defined mixing section is provided, in which a perfect premixing of fuels of different types is achieved. This Mixing section, ie the mixing tube 220, furthermore enables loss-free Flow guidance, so that it is also in operative connection with the transition geometry cannot initially form a backflow zone, which means over the length of the Mixing tube 220 exerted influence on the quality of the mixture for all types of fuel can be. This mixing tube 220 has yet another property, which is that in the mixing tube 220 itself the axial speed profile has a pronounced maximum on the axis, so that backfire the flame from the combustion chamber is not possible. However, it is correct that with such a configuration this axial velocity towards the wall falls off. In order to prevent re-ignition in this area, the mixing tube 220 in the flow and circumferential direction with a number regularly or irregularly distributed holes 21 of different cross-sections and directions provided, through which an amount of air into the interior of the mixing tube 220 flows, and along the wall an increase in speed is indicated. Another way to achieve the same effect is that the Flow cross section of the mixing tube 220 on the outflow side of the transition channels 201, which form the transition geometry already mentioned, a narrowing experiences what the overall speed level within the Mixing tube 220 is raised. In the figure, the outlet corresponds to the transition channels 201 the narrowest flow cross section of the mixing tube 220. Die named transition channels 201 therefore bridge the respective cross-sectional difference, without negatively influencing the flow formed. If the chosen precaution in guiding the pipe flow 40 along the Mixing tube 220 triggers an intolerable pressure loss, can counteract this Remedy can be created by not at the end of the mixing tube in the figure shown diffuser is provided. At the end of the mixing tube 220 closes a combustion chamber 30, wherein between the two flow cross sections a cross-sectional jump is present. Only here does a central backflow zone form 50, which has the properties of a flame holder. Forms there is a flow within this cross-sectional jump during operation Edge zone, in which by the prevailing negative pressure Vertebral detachments occur, this leads to an increased ring stabilization the backflow zone 50. The combustion chamber 30 has a number at the end face Openings 31 through which an amount of air jumps directly into the cross section streams, and there lower others contribute to the ring stabilization the backflow zone 50 is strengthened. In addition, it should not go unmentioned that the generation of a stable backflow zone 50 also a sufficiently high one Twist number in a pipe required. If this is initially undesirable, you can stable return flow zones through the supply of small, strongly swirled air flows generated at the end of the tube, for example by tangential openings become. It is assumed here that the amount of air required for this in is about 5-20% of the total air volume.

Um den Aufbau des Drallerzeugers 100 besser zu verstehen, ist es von Vorteil, wenn gleichzeitig zu Fig. 4 mindestens Fig. 5 herangezogen wird. Des weiteren, um diese Fig. 4 nicht unnötig unübersichtlich zu gestalten, sind in ihr die nach den Figur 3 schematisch gezeigten Leitbleche 121a, 121b nur andeutungsweise aufgenommen worden. Im folgenden wird bei der Beschreibung von Fig. 4 nach Bedarf auf die genannten Figuren hingewiesen.In order to better understand the structure of the swirl generator 100, it is advantageous to if at least FIG. 5 is used at the same time as FIG. 4. Furthermore, in order not to make this Fig. 4 unnecessarily confusing, are the after the Figure 3 schematically shown guide plates 121a, 121b only hinted at been. The following is the description of FIG. 4 as needed referred to the figures mentioned.

Der erste Teil des Brenners nach Fig. 3 bildet den nach Fig. 4 gezeigten Drallerzeuger 100. Dieser besteht aus zwei hohlen kegelförmigen Teilkörpern 101, 102, die versetzt zueinander ineinandergeschachtelt sind. Die Anzahl der kegelförmigen Teilkörper kann selbstverständlich grösser als zwei sein, wie die Figuren 4 und 5 zeigen; dies hängt jeweils, wie weiter unten noch näher zur Erläuterung kommen wird, von der Betreibungsart des ganzen Brenners ab. Es ist bei bestimmten Betriebskonstellationen nicht ausgeschlossen, einen aus einer einzigen Spirale bestehenden Drallerzeuger vorzusehen. Die Versetzung der jeweiligen Mittelachse oder Längssymmetrieachsen 201b, 202b der kegeligen Teilkörper 101, 102 zueinander schaffl bei der benachbarten Wandung, in spiegelbildlicher Anordnung, jeweils einen tangentialen Kanal, d.h. einen Lufteintrittsschlitz 119, 120 (Fig. 5), durch welche die Verbrennungsluft 115 in Innenraum des Drallerzeugers 100, d.h. in den Kegelhohlraum 114 desselben strömt. Die Kegelform der gezeigten Teilkörper 101, 102 in Strömungsrichtung weist einen bestimmten festen Winkel auf. Selbstverständlich, je nach Betriebseinsatz, können die Teilkörper 101, 102 in Strömungsrichtung eine zunehmende oder abnehmende Kegelneigung aufweisen, ähnlich einer Trompete resp. Tulpe. Die beiden letztgenannten Formen sind zeichnerisch nicht erfasst, da sie für den Fachmann ohne weiteres nachempfindbar sind. Die beiden kegeligen Teilkörper 101, 102 weisen je einen zylindrischen Anfangsteil 101a, 102a, die ebenfalls, analog den kegeligen Teilkörpern 101, 102, versetzt zueinander verlaufen, so dass die tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 über die ganze Länge des Drallerzeugers 100 vorhanden sind. Im Bereich des zylindrischen Anfangsteils ist eine Düse 103 vorzugsweise für einen flüssigen Brennstoff 112 untergebracht, deren Eindüsung 104 in etwa mit dem engsten Querschnitt des durch die kegeligen Teilkörper 101, 102 gebildeten Kegelhohlraumes 114 zusammenfällt. Die Eindüsungskapazität und die Art dieser Düse 103 richtet sich nach den vorgegebenen Parametern des jeweiligen Brenners. Selbstverständlich kann der Drallerzeuger 100 rein kegelig, also ohne zylindrische Anfangsteile 101a, 102a, ausgeführt sein. Die kegeligen Teilkörper 101, 102 weisen des weiteren je eine Brennstoffleitung 108, 109 auf, welche entlang der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 angeordnet und mit Eindüsungsöffnungen 117 versehen sind, durch welche vorzugsweise ein gasförmiger Brennstoff 113 in die dort durchströmende Verbrennungsluft 115 eingedüst wird, wie dies die Pfeile 116 versinnbildlichen wollen. Diese Brennstoffleitungen 108, 109 sind vorzugsweise spätestens am Ende der tangentialen Einströmung, vor Eintritt in den Kegelhohlraum 114, plaziert, dies um eine optimale Luft/Brennstoff-Mischung zu erhalten. Bei dem durch die Düse 103 herangeführten Brennstoff 112 handelt es sich, wie erwähnt, im Normalfall um einen flüssigen Brennstoff, wobei eine Gemischbildung mit einem anderen Medium ohne weiteres möglich ist. Dieser Brennstoff 112 wird unter einem spitzen Winkel in den Kegelhohlraum 114 eingedüst. Aus der Düse 103 bildet sich sonach ein kegeliges Brennstoffspray 105, das von der tangential einströmenden rotierenden Verbrennungsluft 115 umschlossen wird. In axialer Richtung wird die Konzentration des eingedüsten Brennstoffes 112 fortlaufend durch die einströmenden Verbrennungsluft 115 zu einer Vermischung Richtung Verdampfung abgebaut. Wird ein gasförmiger Brennstoff 113 über die Oeffnungsdüsen 117 eingebracht, geschieht die Bildung des Brennstoff/Luft-Gemisches direkt am Ende der Lufteintrittsschlitze 119, 120. Ist die Verbrennungsluft 115 zusätzlich vorgeheizt, oder beispielsweise mit einem rückgeführten Rauchgas oder Abgas angereichert, so unterstützt dies nachhaltig die Verdampfung des flüssigen Brennstoffes 112, bevor dieses Gemisch in die nachgeschaltete Stufe strömt. Die gleichen Ueberlegungen gelten auch, wenn über die Leitungen 108, 109 flüssige Brennstoffe zugeführt werden sollten. Bei der Gestaltung der kegeligen Teilkörper 101, 102 hinsichtlich des Kegelwinkels und der Breite der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 sind an sich enge Grenzen einzuhalten, damit sich das gewünschte Strömungsfeld der Verbrennungsluft 115 am Ausgang des Drallerzeugers 100 einstellen kann. Allgemein ist zu sagen, dass eine Verkleinerung der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 die schnellere Bildung einer Rückströmzone bereits im Bereich des Drallerzeugers begünstigt. Die Axialgeschwindigkeit innerhalb des Drallerzeugers 100 lässt sich durch eine entsprechende nicht gezeigte Zuführung eines axialen Verbrennungsluftstromes verändern. Eine entsprechende Drallerzeugung verhindert die Bildung von Strömungsablösungen innerhalb des dem Drallerzeuger 100 nachgeschalteten Mischrohr. Die Konstruktion des Drallerzeugers 100 eignet sich des weiteren vorzüglich, die Grösse der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 zu verändern, womit ohne Veränderung der Baulänge des Drallerzeugers 100 eine relativ grosse betriebliche Bandbreite erfasst werden kann. Selbstverständlich sind die Teilkörper 101, 102 auch in einer anderen Ebene zueinander verschiebbar, wodurch sogar eine Ueberlappung derselben vorgesehen werden kann. Es ist des weiteren möglich, die Teilkörper 101, 102 durch eine gegenläufig drehende Bewegung spiralartig ineinander zu verschachteln. Somit ist es möglich, die Form, die Grösse und die Konfiguration der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 beliebig zu variieren, womit der Drallerzeuger 100 ohne Veränderung seiner Baulänge universell einsetzbar ist.The first part of the burner according to FIG. 3 forms the swirl generator shown in FIG. 4 100. This consists of two hollow conical partial bodies 101, 102, which are nested in a staggered manner. The number of conical Partial body can of course be larger than two, like the figures 4 and 5 show; this depends in each case, as will be explained in more detail below will depend on the mode of operation of the entire burner. It is with certain Operating constellations are not excluded, one from a single To provide a spiral existing swirl generator. The transfer of the respective Central axis or longitudinal symmetry axes 201b, 202b of the tapered partial body 101, 102 to each other in the neighboring wall, in a mirror image Arrangement, each a tangential channel, i.e. an air inlet slot 119, 120 (Fig. 5), through which the combustion air 115 in the interior of the swirl generator 100, i.e. flows into the cone cavity 114 of the same. The cone shape of the one shown Partial body 101, 102 in the direction of flow has a certain fixed Angle on. Of course, depending on the operational use, the partial bodies can 101, 102 an increasing or decreasing cone inclination in the flow direction have, similar to a trumpet. Tulip. The latter two Shapes are not recorded in the drawing, since they are easy for the expert are sensitive. The two conical partial bodies 101, 102 each have one cylindrical initial part 101a, 102a, which also, analogous to the conical partial bodies 101, 102, run offset from one another, so that the tangential air inlet slots 119, 120 available over the entire length of the swirl generator 100 are. A nozzle 103 is preferred in the area of the cylindrical starting part for a liquid fuel 112, the injection 104 approximately with the narrowest cross section of that formed by the tapered partial body 101, 102 Cone cavity 114 coincides. The injection capacity and the type this nozzle 103 depends on the given parameters of the respective Brenners. Of course, the swirl generator 100 can be purely conical, that is, without cylindrical starting parts 101a, 102a. The tapered body 101, 102 each further have a fuel line 108, 109, which runs along the tangential air inlet slots 119, 120 arranged and with injection openings 117 are provided, through which preferably a gaseous Fuel 113 is injected into the combustion air 115 flowing through there is how the arrows 116 symbolize this. These fuel lines 108, 109 are preferably at the latest at the end of the tangential inflow, prior to entering the cone cavity 114, this by an optimal Obtain air / fuel mixture. The one brought up through the nozzle 103 As mentioned, fuel 112 is normally a liquid Fuel, forming a mixture with another medium easily is possible. This fuel 112 is injected into the cone cavity at an acute angle 114 injected. A nozzle is thus formed from the nozzle 103 Fuel spray 105, the rotating combustion air flowing in tangentially 115 is enclosed. In the axial direction, the concentration of the injected fuel 112 continuously through the incoming combustion air 115 degraded to mix in the direction of evaporation. Becomes a introduced gaseous fuel 113 via the opening nozzles 117 happens the formation of the fuel / air mixture directly at the end of the air inlet slots 119, 120. Is the combustion air 115 additionally preheated, or for example enriched with a recirculated flue gas or exhaust gas, this helps sustained evaporation of liquid fuel 112 before this mixture flows into the downstream stage. The same considerations apply even if liquid fuels are supplied via lines 108, 109 should. When designing the tapered partial bodies 101, 102 with regard to the taper angle and the width of the tangential air inlet slots 119, 120 are on to adhere to narrow limits so that the desired flow field of the Combustion air 115 can set at the output of the swirl generator 100. General is to say that a reduction in the tangential air inlet slots 119, 120 the faster formation of a backflow zone already in the area of Swirl generator favors. The axial speed within the swirl generator 100 can be achieved by a corresponding axial feed, not shown Change the combustion air flow. A corresponding swirl generation is prevented the formation of flow separations within the swirl generator 100 downstream mixing tube. The design of the swirl generator 100 is suitable furthermore, the size of the tangential air inlet slots 119, 120 to change, with which without changing the overall length of the swirl generator 100 relatively large operational bandwidth can be captured. Of course the partial bodies 101, 102 can also be displaced relative to one another in another plane, whereby even an overlap of the same can be provided. It is further possible, the partial body 101, 102 by a counter-rotating Interlacing movement in a spiral. So it is possible to change the shape the size and configuration of the tangential air inlet slots 119, 120 to vary as desired, with which the swirl generator 100 without changing its overall length is universally applicable.

Aus Fig. 5 geht nunmehr die geometrische Konfiguration der Leitbleche 121a, 121b hervor. Sie haben Strömungseinleitungsfunktion, wobei diese, entsprechend ihrer Länge, das jeweilige Ende der kegeligen Teilkörper 101, 102 in Anströmungsrichtung gegenüber der Verbrennungsluft 115 verlängern. Die Kanalisierung der Verbrennungsluft 115 in den Kegelhohlraum 114 kann durch Oeffnen bzw. Schliessen der Leitbleche 121a, 121b um einen im Bereich des Eintritts dieses Kanals in den Kegelhohlraum 114 plazierten Drehpunkt 123 optimiert werden, insbesondere ist dies vonnöten, wenn die ursprüngliche Spaltgrösse der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 dynamisch verändert werden soll. Selbstverständlich können diese dynamische Vorkehrungen auch statisch vorgesehen werden, indem bedarfsmässige Leitbleche einen festen Bestandteil mit den kegeligen Teil körpern 101, 102 bilden. Ebenfalls kann der Drallerzeuger 100 auch ohne Leitbleche betrieben werden, oder es können andere Hilfsmittel hierfür vogesehen werden.5 now shows the geometric configuration of the guide plates 121a, 121b. They have a flow introduction function, and this, accordingly their length, the respective end of the tapered partial body 101, 102 in the direction of flow extend towards the combustion air 115. The channeling the combustion air 115 into the cone cavity 114 can be opened or closing the guide plates 121a, 121b by one in the area of the entrance thereof Channel in the cone cavity 114 pivot point 123 are optimized, this is particularly necessary if the original gap size of the tangential Air inlet slots 119, 120 are to be changed dynamically. Of course these dynamic arrangements can also be provided statically, by making required baffles an integral part with the tapered Part form bodies 101, 102. The swirl generator 100 can also be used without Baffles are operated, or other aids can be provided for this become.

Fig. 6 zeigt gegenüber Fig. 5, dass der Drallerzeuger 100 nunmehr aus vier Teilkörpern 130, 131, 132, 133 aufgebaut ist. Die dazugehörigen Längssymmetrieachsen zu jedem Teilkörper sind mit der Buchstabe a gekennzeichnet. Zu dieser Konfiguration ist zu sagen, dass sie sich aufgrund der damit erzeugten, geringeren Drallstärke und im Zusammenwirken mit einer entsprechend vergrösserten Schlitzbreite bestens eignet, das Aufplatzen der Wirbelströmung abströmungsseitig des Drallerzeugers im Mischrohr zu verhindern, womit das Mischrohr die ihm zugedachte Rolle bestens erfüllen kann.6 shows, compared to FIG. 5, that the swirl generator 100 now consists of four partial bodies 130, 131, 132, 133 is constructed. The associated longitudinal symmetry axes for each sub-body are marked with the letter a. To this Configuration is to be said that it is due to the lower generated with it Twist strength and in cooperation with a correspondingly enlarged Slot width is best suited, the bursting of the vortex flow on the downstream side to prevent the swirl generator in the mixing tube, thus causing the mixing tube to can fulfill the intended role.

Fig. 7 unterscheidet sich gegenüber Fig. 6 insoweit, als hier die Teilkörper 140, 141, 142, 143 eine Schaufelprofilform haben, welche zur Bereitstellung einer gewissen Strömung vorgesehen wird. Ansonsten ist die Betreibungsart des Drallerzeugers die gleiche geblieben. Die Zumischung des Brennstoffes 116 in den Verbrennungsluftstromes 115 geschieht aus dem Innern der Schaufelprofile heraus, d.h. die Brennstoffleitung 108 ist nunmehr in die einzelnen Schaufeln integriert. Auch hier sind die Längssymmetrieachsen zu den einzelnen Teil körpern mit der Buchstabe a gekennzeichnet.FIG. 7 differs from FIG. 6 in that the partial bodies 140 here 141, 142, 143 have a blade profile shape which is used to provide a certain Flow is provided. Otherwise, the mode of operation of the swirl generator stayed the same. The admixture of fuel 116 in the combustion air flow 115 happens from inside the blade profiles, i.e. the fuel line 108 is now integrated in the individual blades. Here, too, are the longitudinal axes of symmetry to the individual parts of the body Letter a marked.

Fig. 8 zeigt das Uebergangsstück 200 in dreidimensionaler Ansicht. Die Uebergangsgeometrie ist für einen Drallerzeuger 100 mit vier Teil körpern, entsprechend der Fig. 6 oder 5, aufgebaut. Dementsprechend weist die Uebergangsgeometrie als natürliche Verlängerung der stromauf wirkenden Teilkörper vier Uebergangskanäle 201 auf, wodurch die Kegelviertelfläche der genannten Teilkörper verlängert wird, bis sie die Wand des Rohres 20 resp. des Mischrohres 220 schneidet. Die gleichen Ueberlegungen gelten auch, wenn der Drallerzeuger aus einem anderen Prinzip, als den unter Fig. 4 beschriebenen, aufgebaut ist. Die nach unten in Strömungsrichtung verlaufende Fläche der einzelnen Uebergangskanäle 201 weist eine in Strömungsrichtung spiralförmig verlaufende Form auf, welche einen sichelförmigen Verlauf beschreibt, entsprechend der Tatsache, dass sich vorliegend der Durchflussquerschnitt des Uebergangsstückes 200 in Strömungsrichtung konisch erweitert. Der Drallwinkel der Uebergangskanäle 201 in Strömungsrichtung ist so gewählt, dass der Rohrströmung anschliessend bis zum Querschnittssprung am Brennkammereintritt noch eine genügend grosse Strecke verbleibt, um eine perfekte Vormischung mit dem eingedüsten Brennstoff zu bewerkstelligen. Ferner erhöht sich durch die oben genannten Massnahmen auch die Axialgeschwindigkeit an der Mischrohrwand stromab des Drallerzeugers. Die Uebergangsgeometrie und die Massnahmen im Bereich des Mischrohres bewirken eine deutliche Steigerung des Axialgeschwindigkeitsprofils zum Mittelpunkt des Mischrohres hin, so dass der Gefahr einer Frühzündung entscheidend entgegengewirkt wird.8 shows the transition piece 200 in a three-dimensional view. The transition geometry is body for a swirl generator 100 with four parts, accordingly 6 or 5, built. Accordingly, the transition geometry as a natural extension of the upstream partial bodies, four transition channels 201 on, whereby the conical quarter area of said partial body is extended until the wall of the tube 20 resp. of the mixing tube 220 cuts. The same considerations also apply if the swirl generator comes from another Principle, as that described in Fig. 4, is constructed. The down area of the individual transition channels 201 running in the direction of flow has a spiral shape in the flow direction, which has a describes crescent-shaped course, corresponding to the fact that present the flow cross section of the transition piece 200 in the flow direction flared. The swirl angle of the transition channels 201 in the flow direction is selected so that the pipe flow then up to the cross-sectional jump there is still a sufficiently large distance at the combustion chamber inlet, to achieve a perfect premix with the injected fuel. Furthermore, the measures mentioned above also increase the Axial speed on the mixing tube wall downstream of the swirl generator. The transition geometry and effect the measures in the area of the mixing tube a significant increase in the axial speed profile towards the center of the Mixing tube out, so that the risk of early ignition is decisively counteracted becomes.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das gezeigte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Die Geometrie des Strömungsgleichrichters kann anders gewählt werden als dargestellt. So kann die Geometrie der Lochblechhaube und der Flansche sowie die Eintrittsöffnungen der Lochblechhaube verschiedenartig ausgebildet sein. Of course, the invention is not limited to that shown and described Embodiment limited. The geometry of the flow straightener can be chosen differently than shown. So the geometry of the perforated sheet hood and the flanges and the inlet openings of the perforated sheet hood be designed differently.

BezugszeichenlisteReference list

11
GasstromGas flow
22nd
GasstromGas flow
33rd
GehäuseinnenwandHousing inner wall
44th
Einspritzdüse, EinlassöffnungInjector, inlet opening
55
Einsspritzdüse, EinlassöffnungInjection nozzle, inlet opening
66
Plenumplenum
77
Gemeinsamer bzw. freier GasstromCommon or free gas flow
88th
EinlassöffnungInlet opening
99
Drallerzeuger / BrennerSwirl generator / burner
1010th
Unterer AbschlussflanschLower end flange
1111
Oberer AbschlussflanschUpper end flange
1212th
LochblechhaubePerforated sheet hood
1515
BrennkammerCombustion chamber
1717th
OeffnungsflächeOpening area
1818th
StrömungsgleichrichterFlow straightener
1919th
Einrittsfläche BrennerEntry surface burner
2020th
Rohrpipe
2121
Bohrungen, OeffnungenHoles, openings
3030th
BrennkammerCombustion chamber
3131
OeffnungenOpenings
4040
Strömung, Rohrströmung im MischrohrFlow, pipe flow in the mixing pipe
5050
RückströmzoneBackflow zone
100100
DrallerzeugerSwirl generator
101101
TeilkörperPartial body
102102
TeilkörperPartial body
101a101a
Zylindrische Anfangsteile Cylindrical starting parts
102b102b
Zylindrische AnfangsteileCylindrical starting parts
101b101b
LängssymmetrieachsenLongitudinal symmetry axes
102b102b
LängssymmetrieachsenLongitudinal symmetry axes
103103
BrennstoffdüseFuel nozzle
104104
BrennstoffeindüsungFuel injection
105105
Brennstoffspray (Brennstoffeindüsungsprofil)Fuel spray (fuel injection profile)
108108
BrennstoffleitungenFuel lines
109109
BrennstoffleitungenFuel lines
112112
Flüssiger BrennstoffLiquid fuel
113113
Gasförmiger BrennstoffGaseous fuel
114114
KegelhohlraumCone cavity
115115
Verbrennungsluft (Verbrennungsluftstrom)Combustion air (combustion air flow)
116116
Brennstoff-Eindüsung aus den Leitungen 108, 109Fuel injection from lines 108, 109
117117
BrennstoffdüsenFuel nozzles
119, 120119, 120
Tangentiale LufteintrittsschlitzeTangential air inlet slots
121a, 121b121a, 121b
LeitblecheBaffles
123123
Drehpunkt der LeitblechePivot point of the guide plates
130, 131, 132, 133130, 131, 132, 133
TeilkörperPartial body
131a, 131a, 132a, 133a131a, 131a, 132a, 133a
LängssymmetrieachsenLongitudinal symmetry axes
140, 141, 142, 143140, 141, 142, 143
Schaufelprofilförmige TeilkörperVane-shaped partial body
140a, 141a, 142a, 143a140a, 141a, 142a, 143a
LängssymmetrieachsenLongitudinal symmetry axes
200200
UebergangsstückTransition piece
201201
UebergangskanäleTransition channels
220220
MischrohrMixing tube
AA
StaupunktStagnation point
GG
Gehäuse, PlenumgehäuseHousing, plenum housing

Claims (8)

Brennervorrichtung, umfassend einen Drallerzeuger (9, 100) für einen Verbrennungsluftstrom (1, 2, 115) und eine stromabwärts des Drallerzeugers (9, 100) angeordnete Brennkammer (15),
dadurch gekennzeichnet,
dass stromaufwärts des Drallerzeugers (9, 100) ein Strömungsgleichrichter (18) zur Gleichrichtung der Zuströmung zum Drallerzeuger (9, 100) angeordnet ist.
Burner device comprising a swirl generator (9, 100) for a combustion air stream (1, 2, 115) and a combustion chamber (15) arranged downstream of the swirl generator (9, 100),
characterized,
that a flow straightener (18) is arranged upstream of the swirl generator (9, 100) to rectify the inflow to the swirl generator (9, 100).
Brennervorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Oeffnungsfläche (17) des Strömungsgleichrichters (18) grösser als die Eintrittsfläche (19) des Drallerzeugers (9, 100) ist.
Burner device according to claim 1,
characterized,
that the opening area (17) of the flow straightener (18) is larger than the entry area (19) of the swirl generator (9, 100).
Brennervorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verhältnis von Oeffnungsfläche (17) zu Eintrittsfläche (19) grösser gleich drei (Oeffnungsfläche/ Eintrittsfläche ≥ 3) ist.
Burner device according to claim 2,
characterized,
that the ratio of opening area (17) to entry area (19) is greater than or equal to three (opening area / entry area ≥ 3).
Brennervorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verhältnis von Oeffnungsfläche (17) zu Eintrittsfläche (19) im Bereich von drei bis sechs liegt (6 ≥ Oeffnungsfläche/ Eintrittsfläche ≥ 3).
Burner device according to claim 1,
characterized,
that the ratio of opening area (17) to entrance area (19) is in the range from three to six (6 ≥ opening area / entrance area ≥ 3).
Brennervorrichtung nach Anspruch 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Strömungsgleichrichter (18) aus einer Lochblechhaube (12) besteht.
Burner device according to Claims 1 to 4,
characterized,
that the flow straightener (18) consists of a perforated sheet hood (12).
Brennervorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass an der Lochblechhaube (12) Abschlussflansche (10, 11) angeordnet sind.
Burner device according to claim 5,
characterized,
that end flanges (10, 11) are arranged on the perforated sheet metal hood (12).
Brennervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Drallerzeuger (9) aus mindestens zwei hohlen, kegelförmigen, in Strömungsrichtung ineinandergeschachtelten Teilkörpern (101, 102; 130, 131, 132, 133; 140, 141, 142, 143) besteht, dass die jeweiligen Längssymmetrieachsen (101b, 102b; 130a, 131a, 132a, 133a; 140a, 141a, 142a, 143a) dieser Teilkörper gegeneinander versetzt verlaufen, dergestalt, dass die benachbarten Wandungen der Teilkörper in deren Längserstreckung tangentiale Kanäle (119, 120) für einen Verbrennungsluftstromes (115) bilden, und dass im von den Teilkörpern gebildeten Kegelhohlraum (114) mindestens eine Brennstoffdüse (103) angeordnet ist.
Burner device according to one of Claims 1 to 6,
characterized,
that the swirl generator (9) consists of at least two hollow, conical partial bodies (101, 102; 130, 131, 132, 133; 140, 141, 142, 143) nested one inside the other in the flow direction, that the respective longitudinal symmetry axes (101b, 102b; 130a , 131a, 132a, 133a; 140a, 141a, 142a, 143a) of these partial bodies are offset with respect to one another, in such a way that the adjacent walls of the partial bodies in their longitudinal extension form tangential channels (119, 120) for a combustion air flow (115), and in that at least one fuel nozzle (103) is arranged from the conical cavity (114).
Brennervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass stromab des Drallerzeugers (100) eine Mischstrecke (220) angeordnet ist, dass die Mischstrecke (220) stromab des Drallerzeugers (100) innerhalb eines ersten Streckenteils (200) in Strömungsrichtung verlaufende Uebergangskanäle (201) zur Ueberführung einer im Drallerzeuger (100) gebildeten Strömung (40) in den stromab der Einströmungskanäle (201) nachgeschalteten Durchflussquerschnitt (20) der Mischstrecke (220) aufweist.
Burner device according to one of Claims 1 to 7,
characterized,
that a mixing section (220) is arranged downstream of the swirl generator (100), that the mixing section (220) downstream of the swirl generator (100) within a first section part (200) is a transition channel (201) running in the direction of flow for transferring a swirl generator (100) Flow (40) in the downstream flow cross-section (20) of the mixing section (220) downstream of the inflow channels (201).
EP98810827A 1997-08-30 1998-08-21 Combustion device Withdrawn EP0899506A3 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1997137998 DE19737998A1 (en) 1997-08-30 1997-08-30 Burner device
DE19737998 1997-08-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0899506A2 true EP0899506A2 (en) 1999-03-03
EP0899506A3 EP0899506A3 (en) 1999-06-16

Family

ID=7840747

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP98810827A Withdrawn EP0899506A3 (en) 1997-08-30 1998-08-21 Combustion device

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP0899506A3 (en)
DE (1) DE19737998A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1174662A1 (en) * 2000-07-21 2002-01-23 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Apparatus to reduce the vibrations of a turbine combustor
EP1288577A2 (en) * 2001-08-31 2003-03-05 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gasturbine and the combustor thereof
WO2004079264A1 (en) * 2003-03-07 2004-09-16 Alstom Technology Ltd Premixing burner
US8313324B2 (en) 2006-01-19 2012-11-20 Siemens Aktiengesellschaft Fuel ratio control in a combustion apparatus with multiple fuel supply lines

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19829398A1 (en) * 1998-07-01 2000-01-05 Asea Brown Boveri Gas turbine with reduced noise operation
DE10327391B3 (en) * 2003-06-18 2004-12-16 Bbt Thermotechnik Gmbh Mixer unit for a gas- or oil-fired central heating burner has chamber with a fuel supply harmonisation unit with numerous fine apertures
CN115931368B (en) * 2023-03-09 2023-06-30 中国航发四川燃气涡轮研究院 Flow field uniformity device for improving air intake quality and self-adapting use environment

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0321809A1 (en) 1987-12-21 1989-06-28 BBC Brown Boveri AG Process for combustion of liquid fuel in a burner

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE768049C (en) * 1940-12-20 1955-06-02 Messerschmitt Boelkow Blohm Gas turbine combustion chamber for constant pressure combustion with combustion muffle
DE2605134C2 (en) * 1975-02-12 1984-10-04 Fascione, Pietro, Busto Arsizio, Varese Device for feeding a mixture of air and recirculated flue gas to a burner
US4124353A (en) * 1975-06-27 1978-11-07 Rhone-Poulenc Industries Method and apparatus for carrying out a reaction between streams of fluid
DE7823246U1 (en) * 1978-08-03 1978-11-09 Maschinenfabrik Augsburg-Nuernberg Ag, 8900 Augsburg BURNERS FOR LIQUID OR GASEOUS FUEL
US4504217A (en) * 1983-10-14 1985-03-12 Zurn Industries, Inc. Low excess air burner having a movable venturi
US5638682A (en) * 1994-09-23 1997-06-17 General Electric Company Air fuel mixer for gas turbine combustor having slots at downstream end of mixing duct
DE19510743A1 (en) * 1995-02-20 1996-09-26 Abb Management Ag Combustion chamber with two stage combustion
DE19516798A1 (en) * 1995-05-08 1996-11-14 Abb Management Ag Premix burner with axial or radial air flow
US5649819A (en) * 1995-05-25 1997-07-22 Gordon-Piatt Energy Group, Inc. Low NOx burner having an improved register
DE19547913A1 (en) * 1995-12-21 1997-06-26 Abb Research Ltd Burners for a heat generator

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0321809A1 (en) 1987-12-21 1989-06-28 BBC Brown Boveri AG Process for combustion of liquid fuel in a burner

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1174662A1 (en) * 2000-07-21 2002-01-23 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Apparatus to reduce the vibrations of a turbine combustor
EP1288577A2 (en) * 2001-08-31 2003-03-05 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gasturbine and the combustor thereof
EP1288577A3 (en) * 2001-08-31 2004-01-28 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gasturbine and the combustor thereof
WO2004079264A1 (en) * 2003-03-07 2004-09-16 Alstom Technology Ltd Premixing burner
US7424804B2 (en) 2003-03-07 2008-09-16 Alstom Technology Ltd Premix burner
US8313324B2 (en) 2006-01-19 2012-11-20 Siemens Aktiengesellschaft Fuel ratio control in a combustion apparatus with multiple fuel supply lines

Also Published As

Publication number Publication date
EP0899506A3 (en) 1999-06-16
DE19737998A1 (en) 1999-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0704657B1 (en) Burner
EP0899508B1 (en) Burner for a heat producing device
EP0780629B1 (en) Burner for a heat generator
EP0918191B1 (en) Burner for the operation of a heat generator
EP0780630B1 (en) Burner for a heat generator
EP0718561B1 (en) Combustor
EP0918190A1 (en) Burner for the operation of a heat generator
EP0694740A2 (en) Combustion chamber
EP0777081B1 (en) Premix burner
DE19757189B4 (en) Method for operating a burner of a heat generator
EP0675322A2 (en) Premix burner
EP0623786A1 (en) Combustion chamber
EP0724114A2 (en) Burner
EP0994300B1 (en) Burner for operating a heat generator
EP0931980B1 (en) Burner for operating a heat generator
EP0909921B1 (en) Burner for operating a heat generator
EP0751351B1 (en) Combustion chamber
EP0987493A1 (en) Burner for a heat generator
EP0903540B1 (en) Burner for operating a heat generator
DE19537636B4 (en) Power plant
EP0899506A2 (en) Combustion device
EP0919768B1 (en) Burner for the operation of a heat generator
EP0833104B1 (en) Burner for operating a combustion chamber
EP0913630B1 (en) Burner for the operation of a heat generator
DE19914666B4 (en) Burner for a heat generator

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): DE SE

AX Request for extension of the european patent

Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI

PUAL Search report despatched

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE

AX Request for extension of the european patent

Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI

17P Request for examination filed

Effective date: 19991008

AKX Designation fees paid

Free format text: DE SE

17Q First examination report despatched

Effective date: 20010912

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: ALSTOM

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20020904