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EP2402652A1 - Burner - Google Patents

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Publication number
EP2402652A1
EP2402652A1 EP10168107A EP10168107A EP2402652A1 EP 2402652 A1 EP2402652 A1 EP 2402652A1 EP 10168107 A EP10168107 A EP 10168107A EP 10168107 A EP10168107 A EP 10168107A EP 2402652 A1 EP2402652 A1 EP 2402652A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
attachment
burner
full
jet nozzle
fuel
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Withdrawn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
EP10168107A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Siegfried Bode
Matthias Hase
Jürgen MEISL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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 Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to EP10168107A priority Critical patent/EP2402652A1/en
Priority to PCT/EP2011/061101 priority patent/WO2012001141A1/en
Priority to EP11728849.8A priority patent/EP2588805B1/en
Priority to JP2013517313A priority patent/JP6005040B2/en
Priority to US13/806,895 priority patent/US20130104554A1/en
Publication of EP2402652A1 publication Critical patent/EP2402652A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/34—Feeding into different combustion zones
    • F23R3/343—Pilot flames, i.e. fuel nozzles or injectors using only a very small proportion of the total fuel to insure continuous combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/38—Nozzles; Cleaning devices therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/286—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/07021—Details of lances

Definitions

  • the present invention relates to a burner according to the preamble of claim 1.
  • the combustion chamber is supplied with compressed air from the compressor.
  • the compressed air is mixed with a fuel, such as oil or gas, and the mixture burned in the combustion chamber.
  • the hot combustion exhaust gases are finally supplied as a working medium via a combustion chamber outlet of the turbine, where they transmit momentum to the blades under relaxation and cooling and thus do work.
  • the vanes serve to optimize the momentum transfer.
  • an injection of the fuel oil via swirl generator in which the oil is mixed with air.
  • the oil within the nozzles used for the injection into a swirling motion is added.
  • This oil nozzle is also referred to as a pressure-swirl nozzle.
  • the oil nozzles can not be arranged so that the mixing of the fuel with the air leads to an optimal result in terms of pressure pulsations.
  • the object of the present invention is therefore to provide a burner which solves the above problem.
  • full jet nozzles produce a full jet without disturbing turbulence.
  • the full jet nozzle has the advantage that a higher fuel pressure is converted into a greater penetration depth.
  • pressure-swirl nozzles smaller drops are formed by a higher pre-pressure, which in turn penetrate less effectively. It follows that a much higher pressure is required for an increased penetration depth for pressure-swirl nozzles than for full-jet nozzles.
  • the jet nozzle e.g. expensive pumps that can deliver more fuel pressure, or avoid piping systems with high pressure ratings.
  • Fig. 1 shows a burner 107 according to the invention.
  • swirl blades 17 are arranged around the lance.
  • the swirl blades 17 are arranged along the circumference of the lance in the housing 12.
  • a compressor air flow 15 is passed into the leading to a combustion chamber part of the burner 107.
  • the air is displaced by the swirl blades 17 in a swirling motion.
  • the lance also comprises a fuel channel 16.
  • the burner 107 further comprises an attachment 13 on the side leading to a combustion chamber.
  • the attachment 13 can be welded to the lance, for example or screwed.
  • the fuel nozzles are arranged in the attachment 13 preferably downstream of the swirl vanes 17 and are fluidically connected to the fuel channel 16, here represented as an oil channel.
  • the fuel channel 16 here represented as an oil channel.
  • eight such burners 107 are arranged in a circle (not shown).
  • the burners 107 are arranged around a pilot burner (not shown) with pilot cone.
  • the plurality of fuel nozzles according to the invention are designed as full jet nozzles 1.
  • the design of the nozzle as a full jet nozzle 1, the full jet nozzle size and also arrangement make it possible to adjust the penetration depth of the fuel so that an advantageous fuel profile is formed.
  • the parameters are the diameter of the full jet nozzles 1 and the number of full jet nozzles 1 available.
  • the fuel distribution is adjusted so that the ignition of the fuel-air mixture is done with a beneficial time delay.
  • the time delay between the injection and the combustion of the fuel is decisive for the formation of thermoacoustic feedback loops, from which combustion chamber pulsations can arise.
  • the full jet nozzles 1 have a length, wherein the length to diameter ratio is at least 1.5, in order to achieve a good mixing. As a result, the divergence of the full jet is small enough, so that it does not come to an unwanted ejection of drops.
  • the full-jet nozzle 1 has the advantage that a higher fuel pressure, especially in one greater penetration depth is implemented.
  • a higher fuel pressure especially in one greater penetration depth is implemented.
  • smaller drops are formed by a higher pre-pressure, which in turn are less effective to penetrate. It follows that a much higher pressure is required for an increased penetration depth for pressure-swirl nozzles than for full-jet nozzles. This can be with the full jet nozzle 1, for example, expensive pumps that can provide more fuel supply pressure, or avoid piping systems with high pressure levels.
  • the Fig. 2 schematically shows a section through the attachment 13 in a perspective view.
  • the center attachment axis of the attachment 13 is identified by the reference numeral 18.
  • the attachment 13 is conical towards the combustion chamber, tapered designed. It comprises several, in the present embodiment four, full jet nozzles 1.
  • the full jet nozzles 1 are arranged on the outer circumference of the attachment 13.
  • the center axes of the full-jet nozzles 1 are identified by the reference numeral 19.
  • the central axes 19 of the full-jet nozzles 1 have an angle 20 to the central attachment axis 18 of the attachment 13.
  • the fuel enters the attachment 13 along the direction of flow indicated by the reference numeral 26 through the fuel channel 16.
  • the fuel is then injected through the full jet nozzles 1 in the direction 25 in the coming of the swirl blades 17 air flow.
  • the central axis 19 of the full-jet nozzles 1 is arranged substantially perpendicularly (90 degrees) to the middle attachment axis 18 of the full-jet nozzles 1.
  • the central axis 19 of the nozzle 1 may be perpendicular to the attachment surface.
  • the steel is introduced vertically into the air stream; a very good mix is the result.
  • an arrangement of 90 ° +/- 30 ° degrees, in particular 90 ° +/- 10 ° degree, from the central axis 19 of the full-jet nozzles 1 to the axis 18 or the top surface results in a very advantageous arrangement.
  • the attachment 13 comprises a cylindrical portion 130 and a tapered portion 140 to a combustion chamber.
  • the conical portion 140 may have a cone angle of 10-20 ° degrees exhibit. Due to this configuration, there is no demolition of the flow at the attachment tip.
  • the full-jet nozzles 1 can be arranged on the conical tapering part 140 of the attachment 13.
  • the position of the full jet nozzles 1 may vary depending on the autoignition time of the mixture. In order to achieve a good fuel distribution, eight to twelve full-jet nozzles per attachment 13 are preferably used (not shown). Also advantageous are six to sixteen full jet nozzles 1 (not shown). These are evenly distributed on the circumference of the article 13. Good fuel distribution is necessary to meet emission limits and avoid soot formation.
  • the full-jet nozzles 1 may be formed as bores in the attachment 13. In terms of mixing, in particular, a length to diameter ratio of six to fourteen is advantageous. Preferred diameter of the full-jet nozzles 1 are 0.55-0.8 mm, also 0.5 -1 mm are advantageous (not shown).
  • solid jet nozzles 1 can easily be adapted to other thermodynamic conditions, which are e.g. in an altered air cross-flow speed, air density or fuel mass flow, perform by the diameter of the full jet nozzles 1 is adjusted accordingly.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)

Abstract

The burner (107) has a lance arranged in a middle of a cylindrical housing (12) and including a fuel channel (16), which is supported at the housing above swirl blades (17). A support (13) is arranged at a side leading towards a burner chamber. A fuel nozzle i.e. full jet nozzle (1), is arranged in the support upstream to the swirl blades. The fuel nozzle is connected with the fuel channel. A ratio of a length and a diameter of the full jet nozzle is 1.5. The support includes a cylindrical part and a conical part with a cone angle of 10 degrees to 20 degrees.

Description

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

Im Betrieb der Gasturbine wird der Brennkammer verdichtete Luft aus dem Verdichter zugeführt. Die verdichtete Luft wird mit einem Brennstoff, beispielsweise Öl oder Gas, vermischt und das Gemisch in der Brennkammer verbrannt. Die heißen Verbrennungsabgase werden schließlich als Arbeitsmedium über einen Brennkammerausgang der Turbine zugeführt, wo sie unter Entspannung und Abkühlung Impuls auf die Laufschaufeln übertragen und so Arbeit leisten. Die Leitschaufeln dienen dabei zum Optimieren des Impulsübertrags.During operation of the gas turbine, the combustion chamber is supplied with compressed air from the compressor. The compressed air is mixed with a fuel, such as oil or gas, and the mixture burned in the combustion chamber. The hot combustion exhaust gases are finally supplied as a working medium via a combustion chamber outlet of the turbine, where they transmit momentum to the blades under relaxation and cooling and thus do work. The vanes serve to optimize the momentum transfer.

Bei Verbrennungsmaschinen, insbesondere solchen, die mit zwei verschiedenen Brennstoffen betrieben werden, erfolgt beispielsweise eine Eindüsung des Brennstoffes Öl über Drallerzeuger, in denen das Öl mit Luft vermischt wird. Zur besseren Vermischung von Öl und Luft wird das Öl innerhalb der zur Eindüsung verwendeten Düsen in eine Drallbewegung versetzt. Diese Öldüse wird auch als Druck-Drall-Düse bezeichnet.In combustion engines, in particular those which are operated with two different fuels, for example, an injection of the fuel oil via swirl generator, in which the oil is mixed with air. For better mixing of oil and air, the oil within the nozzles used for the injection into a swirling motion is added. This oil nozzle is also referred to as a pressure-swirl nozzle.

Gerade bei Maschinen mit zwei verschiedenen Brennstoffen können die Öldüsen nicht so angeordnet werden, dass die Vermischung des Brennstoffs mit der Luft zu einem optimalen Ergebnis hinsichtlich der Druckpulsationen führt.Especially with machines with two different fuels, the oil nozzles can not be arranged so that the mixing of the fuel with the air leads to an optimal result in terms of pressure pulsations.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Angabe eines Brenners, welche das obige Problem löst.The object of the present invention is therefore to provide a burner which solves the above problem.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Brenner nach Anspruch 1. Die weiteren Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.The object is achieved by a burner according to claim 1. The other subclaims contain advantageous embodiments of the invention.

Durch den Einsatz von Vollstrahldüsen kann die Einstellung des Brennstoffprofils, insbesondere der radialen Brennstoffverteilung sehr effektiv verändert werden. Vollstrahldüsen erzeugen einen Vollstrahl ohne störende Turbulenzen. Gegenüber der Druck-Drall-Düse hat die Vollstrahldüse den Vorteil, dass ein höherer Brennstoffvordruck in eine größere Eindringtiefe umgesetzt wird. Bei Druck-Drall-Düsen werden durch einen höheren Vordruck kleinere Tropfen gebildet, die wiederum weniger effektiv eindringen. Daraus folgt, dass für eine erhöhte Eindringtiefe bei Druck-Drall- Düsen ein deutlich höherer Druck nötig ist, als bei Vollstrahldüsen. Damit lassen sich mit der Vollstrahldüse z.B. teure Pumpen, die mehr Brennstoffvordruck liefern können, oder Rohrleitungssysteme mit hohen Druckstufen vermeiden.Through the use of full jet nozzles, the setting of the fuel profile, in particular the radial fuel distribution can be changed very effectively. Full jet nozzles produce a full jet without disturbing turbulence. Compared to the pressure swirl nozzle, the full jet nozzle has the advantage that a higher fuel pressure is converted into a greater penetration depth. In pressure-swirl nozzles smaller drops are formed by a higher pre-pressure, which in turn penetrate less effectively. It follows that a much higher pressure is required for an increased penetration depth for pressure-swirl nozzles than for full-jet nozzles. Thus, with the jet nozzle, e.g. expensive pumps that can deliver more fuel pressure, or avoid piping systems with high pressure ratings.

Weitere Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Die Merkmale der Ausführungsbeispiele können hierbei einzeln oder in Kombination miteinander vorteilhaft sein.

Fig. 1
zeigt schematisch einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Brenner,
Fig. 2
zeigt schematisch einen Schnitt durch den Aufsatz 13 in perspektivischer Ansicht.
Further advantages, features and characteristics of the present invention will be described in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the attached figures. The features of the embodiments may be advantageous in this case individually or in combination with each other.
Fig. 1
schematically shows a section through a burner according to the invention,
Fig. 2
schematically shows a section through the attachment 13 in a perspective view.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Brenner 107. In dem Gehäuse 12 des erfindungsgemäßen Brenners 107 sind um die Lanze herum Drallschaufeln 17 angeordnet. Die Drallschaufeln 17 sind entlang des Umfanges der Lanze in dem Gehäuse 12 angeordnet. Durch die Drallschaufeln 17 wird ein Verdichterluftstrom 15 in den zu einer Brennkammer führenden Teil des Brenners 107 geleitet. Die Luft wird durch die Drallschaufeln 17 in eine Drallbewegung versetzt. Die Lanze umfasst zudem einen Brennstoffkanal 16. Der Brenner 107 umfasst weiterhin einen an der zu einer Brennkammer hinführenden Seite einen Aufsatz 13. Der Aufsatz 13 kann z.B. mit der Lanze verschweißt oder verschraubt sein. Die Brennstoffdüsen sind in dem Aufsatz 13 vorzugsweise stromab der Drallschaufeln 17 angeordnet und sind dabei strömungstechnisch mit dem Brennstoffkanal 16, hier als Ölkanal dargestellt, verbunden. Bevorzugt sind acht solcher Brenner 107 kreisrund angeordnet (nicht gezeigt). Dabei werden die Brenner 107 um einen (nicht gezeigten) Pilotbrenner mit Pilotkonus angeordnet. Fig. 1 shows a burner 107 according to the invention. In the housing 12 of the burner 107 according to the invention swirl blades 17 are arranged around the lance. The swirl blades 17 are arranged along the circumference of the lance in the housing 12. Through the swirl vanes 17, a compressor air flow 15 is passed into the leading to a combustion chamber part of the burner 107. The air is displaced by the swirl blades 17 in a swirling motion. The lance also comprises a fuel channel 16. The burner 107 further comprises an attachment 13 on the side leading to a combustion chamber. The attachment 13 can be welded to the lance, for example or screwed. The fuel nozzles are arranged in the attachment 13 preferably downstream of the swirl vanes 17 and are fluidically connected to the fuel channel 16, here represented as an oil channel. Preferably, eight such burners 107 are arranged in a circle (not shown). The burners 107 are arranged around a pilot burner (not shown) with pilot cone.

Bisherige im Stand der Technik eingesetzte Druck-Drall-Düsen weisen hohe Druckpulsationen auf. Gerade im Grundlastbetrieb treten hier jedoch große Probleme auf. Dies wird mithilfe der Erfindung nun vermieden.Previous pressure-swirl nozzles used in the prior art have high pressure pulsations. Especially in base load operation, however, there are major problems here. This is avoided by means of the invention now.

Daher sind die mehreren Brennstoffdüsen erfindungsgemäß als Vollstrahldüsen 1 ausgestaltet. Die Ausgestaltung der Düse als Vollstrahldüse 1, die Vollstrahldüsengröße und auch - anordnung ermöglichen es dabei die Eindringtiefe des Brennstoffes so einzustellen, dass ein vorteilhaftes Brennstoffprofil entsteht. Als Parameter stehen dabei die Durchmesser der Vollstrahldüsen 1 und die Anzahl der Vollstrahldüsen 1 zur Verfügung. Im Zusammenspiel mit dem zentralen Pilotbrenner wird die Brennstoffverteilung dabei so eingestellt, dass die Zündung des Brennstoff-Luftgemisches mit einer vorteilhaften Zeitverzögerung geschieht. Die Zeitverzögerung zwischen der Eindüsung und der Verbrennung des Brennstoffes ist maßgeblich für die Ausbildung thermoakustischer Rückkoppelungsschleifen, aus welchen Brennkammerpulsationen entstehen können. Die Vollstrahldüsen 1 weisen eine Länge auf, wobei das Länge zu Durchmesser Verhältnis mindestens 1,5 ist, um eine gute Durchmischung zu erzielen. Dadurch ist nämlich die Divergenz des Vollstrahles klein genug, so dass es nicht zu einem unerwünschten Ausschleudern von Tropfen kommt.Therefore, the plurality of fuel nozzles according to the invention are designed as full jet nozzles 1. The design of the nozzle as a full jet nozzle 1, the full jet nozzle size and also arrangement make it possible to adjust the penetration depth of the fuel so that an advantageous fuel profile is formed. The parameters are the diameter of the full jet nozzles 1 and the number of full jet nozzles 1 available. In conjunction with the central pilot burner, the fuel distribution is adjusted so that the ignition of the fuel-air mixture is done with a beneficial time delay. The time delay between the injection and the combustion of the fuel is decisive for the formation of thermoacoustic feedback loops, from which combustion chamber pulsations can arise. The full jet nozzles 1 have a length, wherein the length to diameter ratio is at least 1.5, in order to achieve a good mixing. As a result, the divergence of the full jet is small enough, so that it does not come to an unwanted ejection of drops.

Durch den Einsatz von Vollstrahldüsen 1 kann somit die Einstellung des Brennstoffprofils, insbesondere der radialen Brennstoffverteilung sehr effektiv verändert werden. Gegenüber einer Druck-Drall-Düse hat die Vollstrahldüse 1 den Vorteil, dass ein höherer Brennstoffvordruck vor allem in einer größeren Eindringtiefe umgesetzt wird. Bei den Druck-Drall-Düsen des Stands der Technik werden durch einen höheren Vordruck kleinere Tropfen gebildet, die wiederum weniger effektiv eindringen. Daraus folgt, dass für eine erhöhte Eindringtiefe bei Druck-Drall- Düsen ein deutlich höherer Druck nötig ist, als bei Vollstrahldüsen. Damit lassen sich mit der Vollstrahldüse 1, z.B. teure Pumpen, die mehr Brennstoffvordruck liefern können, oder Rohrleitungssysteme mit hohen Druckstufen vermeiden.By using full-jet nozzles 1, the adjustment of the fuel profile, in particular the radial fuel distribution, can thus be changed very effectively. Compared to a pressure-swirl nozzle, the full-jet nozzle 1 has the advantage that a higher fuel pressure, especially in one greater penetration depth is implemented. In the prior art pressure swirl nozzles, smaller drops are formed by a higher pre-pressure, which in turn are less effective to penetrate. It follows that a much higher pressure is required for an increased penetration depth for pressure-swirl nozzles than for full-jet nozzles. This can be with the full jet nozzle 1, for example, expensive pumps that can provide more fuel supply pressure, or avoid piping systems with high pressure levels.

Die Fig. 2 zeigt schematisch einen Schnitt durch den Aufsatz 13 in perspektivischer Ansicht. Die Mittelaufsatzachse des Aufsatzes 13 ist durch die Bezugsziffer 18 gekennzeichnet. Der Aufsatz 13 ist zur Brennkammer hin kegelförmig, spitz zulaufend ausgestaltet. Er umfasst mehrere, im vorliegenden Ausführungsbeispiel vier, Vollstrahldüsen 1. Die Vollstrahldüsen 1 sind am äußeren Umfang des Aufsatzes 13 angeordnet. Die Mittelachsen der Vollstrahldüsen 1 sind durch die Bezugsziffer 19 gekennzeichnet. Die Mittelachsen 19 der Vollstrahldüsen 1 weisen zur Mittelaufsatzachse 18 des Aufsatzes 13 einen Winkel 20 auf. Der Brennstoff tritt entlang der durch die Bezugsziffer 26 gekennzeichneten Strömungsrichtung durch den Brennstoffkanal 16 in den Aufsatz 13 ein. Der Brennstoff wird dann durch die Vollstrahldüsen 1 in Richtung 25 in den von den Drallschaufeln 17 kommenden Luftstrom eingedüst. Die Mittelachse 19 der Vollstrahldüsen 1 wird im Wesentlichen senkrecht (90 Grad) zur Mittelaufsatzachse 18 der Vollstrahldüsen 1 angeordnet. Auch kann die Mittelachse 19 der Düse 1 senkrecht zur Aufsatzoberfläche sein. Somit wird der Stahl senkrecht in den Luftstrom eingebracht; eine sehr gute Durchmischung ist die Folge. Auch eine Anordnung von 90° +/- 30 °Grad, insbesondere 90° +/-10° Grad, von der Mittelachse 19 der Vollstrahldüsen 1 zur Achse 18 oder zur Aufsatzoberfläche ergibt jedoch eine sehr vorteilhafte Anordnung.The Fig. 2 schematically shows a section through the attachment 13 in a perspective view. The center attachment axis of the attachment 13 is identified by the reference numeral 18. The attachment 13 is conical towards the combustion chamber, tapered designed. It comprises several, in the present embodiment four, full jet nozzles 1. The full jet nozzles 1 are arranged on the outer circumference of the attachment 13. The center axes of the full-jet nozzles 1 are identified by the reference numeral 19. The central axes 19 of the full-jet nozzles 1 have an angle 20 to the central attachment axis 18 of the attachment 13. The fuel enters the attachment 13 along the direction of flow indicated by the reference numeral 26 through the fuel channel 16. The fuel is then injected through the full jet nozzles 1 in the direction 25 in the coming of the swirl blades 17 air flow. The central axis 19 of the full-jet nozzles 1 is arranged substantially perpendicularly (90 degrees) to the middle attachment axis 18 of the full-jet nozzles 1. Also, the central axis 19 of the nozzle 1 may be perpendicular to the attachment surface. Thus, the steel is introduced vertically into the air stream; a very good mix is the result. However, an arrangement of 90 ° +/- 30 ° degrees, in particular 90 ° +/- 10 ° degree, from the central axis 19 of the full-jet nozzles 1 to the axis 18 or the top surface results in a very advantageous arrangement.

Der Aufsatz 13 umfasst einen zylindrischen 130 und ein zu einer Brennkammer hin konischen zulaufenden Teil 140. Dabei kann der konische Teil 140 einen Konuswinkel von 10-20° Grad aufweisen. Durch diese Ausgestaltung erfolgt an der Aufsatzspitze kein Abriss der Strömung. Dabei können die Vollstrahldüsen 1 auf dem konischen zulaufenden Teil 140 des Aufsatzes 13 angeordnet sein. Die Position der Vollstrahldüsen 1 kann sich abhängig von der Selbstzündzeit des Gemisches ändern. Um eine gute Brennstoffverteilung zu erreichen, werden acht bis zwölf Vollstrahldüsen pro Aufsatz 13 bevorzugt eingesetzt (nicht gezeigt). Vorteilhaft sind auch sechs bis sechzehn Vollstrahldüsen 1 (nicht gezeigt). Diese sind am Umfang des Aufsatzes 13 gleichmäßig verteilt. Eine gute Brennstoffverteilung ist notwendig, um die Emissionsgrenzwerte einzuhalten und Rußbildung zu vermeiden. Die Vollstrahldüsen 1 können als Bohrungen in dem Aufsatz 13 ausgebildet sein. Vorteilhaft hinsichtlich der Durchmischung ist insbesondere ein Länge zu Durchmesser Verhältnis von sechs bis vierzehn. Bevorzugter Durchmesser der Vollstrahldüsen 1 sind dabei 0,55-0,8 mm, auch vorteilhaft sind 0,5 -1 mm (nicht gezeigt).The attachment 13 comprises a cylindrical portion 130 and a tapered portion 140 to a combustion chamber. The conical portion 140 may have a cone angle of 10-20 ° degrees exhibit. Due to this configuration, there is no demolition of the flow at the attachment tip. In this case, the full-jet nozzles 1 can be arranged on the conical tapering part 140 of the attachment 13. The position of the full jet nozzles 1 may vary depending on the autoignition time of the mixture. In order to achieve a good fuel distribution, eight to twelve full-jet nozzles per attachment 13 are preferably used (not shown). Also advantageous are six to sixteen full jet nozzles 1 (not shown). These are evenly distributed on the circumference of the article 13. Good fuel distribution is necessary to meet emission limits and avoid soot formation. The full-jet nozzles 1 may be formed as bores in the attachment 13. In terms of mixing, in particular, a length to diameter ratio of six to fourteen is advantageous. Preferred diameter of the full-jet nozzles 1 are 0.55-0.8 mm, also 0.5 -1 mm are advantageous (not shown).

Insbesondere, ebenfalls nicht gezeigt, sind auch die Kombinationen von acht Düsen mit einem Durchmesser von 0,7-0,8 mm, oder von zehn Düsen mit 0,6-0,7 mm Durchmesser und von zwölf Düsen mit 0,55 - 0,65 mm Durchmesser vorteilhaft.In particular, also not shown, are also the combinations of eight nozzles with a diameter of 0.7-0.8 mm, or of ten nozzles with 0.6-0.7 mm diameter and twelve nozzles with 0.55-0 , 65 mm diameter advantageous.

Zudem lässt sich durch die Vollstrahldüsen 1 unproblematisch eine Anpassung an andere thermodynamische Bedingungen, welche z.B. in einer geänderten Luftquerströmungsgeschwindigkeit, Luftdichte oder Brennstoffmassenstrom resultieren, vollziehen, indem der Durchmesser den Vollstrahldüsen 1 entsprechend angepasst wird.In addition, the solid jet nozzles 1 can easily be adapted to other thermodynamic conditions, which are e.g. in an altered air cross-flow speed, air density or fuel mass flow, perform by the diameter of the full jet nozzles 1 is adjusted accordingly.

Zusätzlich ist es auch möglich, durch Anpassen des Durchmessers der Vollstrahldüsen 1 ein optimiertes Design für Wasseranteile bereitzustellen. Dies kann z.B. interessant sein, wenn die Emissionsgrenzen, insbesondere für NOx, erhöht werden. Dies passiert etwa in wasserarmen Regionen, wo Gasturbinen 1 auch für die Süßwasseraufbereitung eingesetzt werden.In addition, it is also possible to provide an optimized design for water content by adjusting the diameter of the full jet nozzles 1. This can e.g. be interesting if the emission limits, in particular for NOx, are increased. This happens, for example, in arid regions where gas turbines 1 are also used for freshwater treatment.

Claims (10)

Brenner (107) umfassend ein zylinderförmiges Gehäuse (12) mit einer darin zentral angeordneten, einen Brennstoffkanal (16) aufweisende Lanze, welche über Drallschaufeln (17) am Gehäuse abgestützt ist und wobei an der zu einer Brennkammer hinführenden Seite ein Aufsatz (13) angeordnet ist, wobei mindestens eine Brennstoffdüse in dem Aufsatz (13) vorzugsweise stromab der Drallschaufeln (17) angeordnet und mit dem Brennstoffkanal (16) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Brennstoffdüse als Vollstrahldüse (1) ausgestaltet ist und die mindestens eine Vollstrahldüse (1) eine Länge und einen Durchmesser aufweist, wobei das Verhältnis Länge zu Durchmesser mindestens 1,5 ist.Burner (107) comprising a cylindrical housing (12) having a centrally disposed therein, a fuel passage (16) having lance, which is supported via swirl vanes (17) on the housing and wherein arranged on the side leading to a combustion chamber an attachment (13) wherein at least one fuel nozzle in the attachment (13) is preferably arranged downstream of the swirl vanes (17) and connected to the fuel channel (16),
characterized in that the at least one fuel nozzle is configured as a full jet nozzle (1) and the at least one solid jet nozzle (1) has a length and a diameter, wherein the length to diameter ratio is at least 1.5. Brenner (107) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz (13) einen zylindrischen (130) und ein zu einer Brennkammer hin konischen zulaufenden Teil (140) aufweist.Burner (107) according to claim 1,
characterized in that the attachment (13) has a cylindrical (130) and a combustion chamber towards tapered part (140). Brenner (107) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der konische Teil (140) einen Konuswinkel von 10-20° Grad aufweist.Burner (107) according to claim 2,
characterized in that the conical part (140) has a cone angle of 10-20 ° degrees. Brenner (107) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz (13) eine Mittelaufsatzachse (18), und die mindestens eine Vollstrahldüse (1) eine Mittelachse (19) umfasst und die mindestens eine Vollstrahldüse (1) in dem Aufsatz (13) so angeordnet ist, dass die Mittelachse (19) der mindestens einen Vollstrahldüse (1) einen Winkel (20) von 90° Grad zu der Mittelaufsatzachse des Aufsatzes (18) aufweist.Burner (107) according to one of the preceding claims,
characterized in that the attachment (13) comprises a center attachment axis (18), and the at least one solid jet nozzle (1) comprises a central axis (19) and the at least one solid jet nozzle (1) is arranged in the attachment (13) such that the central axis (19) of the at least one solid jet nozzle (1) has an angle (20) of 90 ° degrees to the center attachment axis of the attachment (18). Brenner (107) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-3,
dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz (13) eine Mittelaufsatzachse (18) umfasst, die mindestens eine Vollstrahldüse (1) eine Mittelachse (19) umfasst und die mindestens eine Vollstrahldüse (1) in dem Aufsatz (13) so angeordnet ist, dass die Mittelachse (19) der mindestens einen Vollstrahldüse (1) einen Winkel (20) zwischen zumindest 90°+/-30° Grad zu der Mittelaufsatzachse (18) des Aufsatzes (13) aufweist.Burner (107) according to one of the preceding claims 1-3,
characterized in that the attachment (13) comprises a center attachment axis (18), the at least a full-jet nozzle (1) comprises a central axis (19) and the at least one solid-jet nozzle (1) is arranged in the attachment (13) so that the central axis (19) of the at least one full-jet nozzle (1) forms an angle (20) between at least 90 ° ° +/- 30 ° degree to the center attachment axis (18) of the attachment (13). Brenner (107) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-3,
dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz (13) eine Aufsatzoberfläche aufweist und die mindestens eine Vollstrahldüse (1) eine Mittelachse (19) umfasst, und die mindestens eine Vollstrahldüse (1) in dem Aufsatz (13) so angeordnet ist, dass die Mittelachse (19) der mindestens einen Vollstrahldüse (1) senkrecht zu dieser Aufsatzoberfläche ist.Burner (107) according to one of the preceding claims 1-3,
characterized in that the attachment (13) has an attachment surface and the at least one solid jet nozzle (1) comprises a central axis (19), and the at least one solid jet nozzle (1) is arranged in the attachment (13) such that the central axis (19 ) of the at least one solid jet nozzle (1) is perpendicular to this attachment surface. Brenner (107) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-6,
dadurch gekennzeichnet, dass acht bis zwölf Vollstrahldüsen (1) mit einem Durchmesser vorgesehen sind, wobei der Durchmesser zwischen 0,55-0,8mm ist.Burner (107) according to one of the preceding claims 1-6,
characterized in that eight to twelve full jet nozzles (1) are provided with a diameter, wherein the diameter is between 0.55-0.8mm. Brenner (107) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass zehn Vollstrahldüsen (1) mit einem Durchmesser zwischen 0,6-0,7mm vorgesehen sind.Burner (107) according to claim 7,
characterized in that ten full jet nozzles (1) are provided with a diameter between 0.6-0.7mm. Brenner (107) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass zwölf Vollstrahldüsen (1) mit einem Durchmesser zwischen 0,55-0,65 vorgesehen sind.Burner (107) according to claim 7,
characterized in that twelve full jet nozzles (1) are provided with a diameter between 0.55-0.65. Brenner (107) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass acht Vollstrahldüsen (1) mit einem Durchmesser zwischen 0,7-0,8 vorgesehen sind.Burner (107) according to claim 7,
characterized in that eight full-jet nozzles (1) are provided with a diameter between 0.7-0.8.
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