Brennereinriclitung für Gasturbinenanlagen. In einer Gasturbinenanlage ist meist ein Brennraum. vorhanden, in welchem Brenn stoff und die dazu erforderliche Verbren nungsluftmenge eingeführt werden. Es ist. bekannt, den flüssigen Brennstoff unter ver hältnismässig grossem Druck durch eine Zer- stäuberdü'se einzuführen.
Die Zerstä.ubung er laubt eine gute Verteilung und Vermischung des Brennstoffes mit der Verbrennungsluft, so .dass eine vollständige Verbrennung mög- lieh wird. Diese Anordnung ist jedoch mit gewissen Nachteilen verbunden; es muss eine Brennstoffpumpe aufgestellt werden, deren Leistungsbedarf nicht immer gering ist. Die Querschnitte der Einspritzdüsen werden klein und können leicht durch Unreinlichkeiten des (Jls verstopft werden.
Ferner muss bei einer solchen Anordnung für eine gemeinsame Regelung der Brennstoff- und Luftmenge ge sorgt werden, da das Verhältnis beider Grö ssen nur wenig schwanken darf, wenn bei jeder Belastung eine gute Verbrennung statt- firiden soll. Eine solche Regelungsvorrich- tung ist meist ziemlich verwickelt. Anderseits sind Brenner für andere s Zwecke bekannt, bei denen der Brennstoff und die Verbrennungsluft durch Ejektor- wirkung vermengt werden; an einer geeigne ten Stelle, in der Nähe des engsten Quer schnittes einer Luftdüse, münden eine oder: mehrere Brennstoffdüsen.
Durch den infolge der Geschwindigkeitszunahme der Luft er zeugten Druckabfall wird der Brennstoff mitgenommen. Die grosse Geschwindigkeit und gegebenenfalls der durch geeignete Füh rung erzeugte Drall bewirken eine innige Mischung des Brennstoffes mit der Luft und gewährleisten eine gute Verbrennung. Die Regelung erfolgt mit Hilfe einer in der Luft leitung eingebauten Drosselklappe, ist somit sehr einfach. Der Brennstoff wird meist einem Behälter entnommen, in welchem die Spiegelhöhe, z. B. durch ein Schwimmer ventil, konstant gehalten wird.
Die Anwendung eines wie zuletzt be schriebenen Brenners auf Gasturbinenan- lagen ist nicht ohne weiteres möglich. In der letzteren wird meist die Verbrennung unter einem den Atmosphärendruck übersteigenden Druck erfolgen. Die Anwendung eines offe nen Niveaugefässes als Brennstoffbehälter ist in diesem Falle nicht erlaubt, da der Brenn stoff durch den im Brennraum herrschenden Druck, der trotz dem in der Düse erzeugten Druckabfall doch meist noch wesentlich höher als der Aussendruck bleibt, zurückge drängt wird.
Die Erfindung besteht nun darin, dass der im Brennstoffbehälter über dem Brennstoff spiegel freigelassene Raum mittelst je einer Leitung mit dem Brennraum und mit der Luftleitung vor dem Brenner verbunden ist.
Die beiliegende Zeichnung zeigt schema tisch und zum Teil im Schnitt ein Ausfüh rungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes. 1 ist der Brennraum, 2 der Brenner mit der Luftdüse. 3. Im Brenner \? wird die durch ein Rohr -l, das eine Regelungsklappe 5 enthält, zugeführte Luft auf hohe Creschivindigkeit gebracht. In der Nähe des engten Quer schnittes der Luftdüse 3 mündet die Brenn stoffdüse 6. Der Brennstoff wird durch eine Leitung 7 aus einem geschlossenen Behälter 8 entnommen; er strömt dem Behälter bei 9 zu. Der Brennstoffspiegel wird auf einer ge eigneten Höhe durch ein Schwimmerventil 10 konstant gehalten.
Ein Rohr 11 verbindet den über dem Brennstoffspiegel freigelasse nen Raum 12 mit dem Brennraum 1, ein Rohr 13 verbindet ihn mit der Luftleitung 4. Es wird sich infolge des zwischen der Luftleitung 4 und dem Brennraum 1 be stehenden Druckabfalles durch die Leitungen 13 und 11 eine Luftströmung einstellen. Der Druck über dem Brennstoffspiegel nimmt dann einen mittleren Wert zwischen dem Druck in der Luftleitung und dem Drueh . im Brennraum an.
Es, kann sieh als notwendig .erweisen, den Druck über dem Brennstoffspiegel noch be sonders zu regeln. Dazu kann z. B. in der Leitung 11 eine Blende 14 oder ein steuer- bares Absperrorgan eingebaut sein. Durch diese Massnahme wird der Druck im Brenn stoffbehälter gehoben. Falls der Betrieb es verlangt, kann der Druck auch kleiner ge halten werden als im Brennraum 1. Zu die sem Zweck ist am Ausgleich-roh-r <B>11</B> eine Zweibleitung 15 mit Absperrorgan 16 ange bracht. Die Leitung 15 endet ins Freie. Beim Öffnen des Absperrorganes 16 wird der Druck im Behälter 8 klein gehalten, was eine Verkleinerung der an den Brenner fliessenden Brennstoffmenge hervorruft und umgekehrt.
Es ist auch möglich, die Steuerung des Ab- sperrorganes 16 mit der Steuerung der Dros selklappe 5 zu verbinden, so dass beide zu sammen nach irgendeiner aus den Betriebs bedingungen sich ergebenden Creset.zmässig- keit arbeiten.
Die Zweigleitung 15 mit dem Absperr organ 16 könnte ebensogut an der Ausgleich- 13 angebracht werden; diese Anord nung hätte aber den Nachteil, dass dem Brennstoffbehälter heisse Gase statt verhält nismässig kältere Luft zuströmt.
Eine weitere Regelungsmöglichkeit ist die Anordnung eines steuerbaren Absperrorganes 1.7 in die Leitung 13; dieses könnte ebenfalls it) Verbindung mit der Drosselklappe 5 ge steuert werden.
In Ga:sturbinenanlagen wird meist ver hältnismässig hoch vorgewärmte Luft dem Brenner zugeführt. Die Tatsache, dass heisse Luft oder heisse Gase durch die Ausgleich leitungen 13 oder 11 mit dem Brennstoff in Berührung kommen, birgt eine gewisse Ge fahr in sich. Deshalb ist es zweckmässig, auf dem Brennstoffspiegel einen dem Behälter querschnitt angepassten Schwimmer 18 anzu ordnen, der beide Medien vor unmittelbarer Berührung bewahrt. Dieser Schwimmer kann dann zugleich als Regulator für die Höhe des Brennstoffspiegels dienen.
In der Figur ist ferner eine weitere Aus bildungsmöglichkeit der Ausgleichleitung 13 dargestellt. Bevor diese über den Brennstoff spiegel mündet, ist sie durch den Behälter 8 geführt, und zwar derart, dass sie in den im Behälter vorhandenen Brennstoff eintaucht und in dieser Weise als Vorwärmer 19 be nutzt wird. Damit die Luft, die zum Behälter 8 ge langt, nicht zu heiss ist, kann ein Kühler 20 in der Leitung 13 angeordnet sein.
Burner equipment for gas turbine systems. In a gas turbine system there is usually a combustion chamber. available, in which fuel and the required amount of combustion air are introduced. It is. known to introduce the liquid fuel under relatively high pressure through an atomizer nozzle.
The atomization allows a good distribution and mixing of the fuel with the combustion air, so that complete combustion is possible. However, this arrangement is associated with certain disadvantages; a fuel pump must be installed, the power requirement of which is not always low. The cross-sections of the injection nozzles become small and can easily be clogged by impurities in the oil.
In addition, with such an arrangement, joint control of the fuel and air quantities must be ensured, since the ratio of the two quantities may only fluctuate slightly if good combustion is to take place with every load. Such a control device is usually quite involved. On the other hand, burners are known for other purposes, in which the fuel and the combustion air are mixed by the ejector effect; At a suitable point, near the narrowest cross-section of an air nozzle, one or more fuel nozzles open.
Due to the pressure drop generated as a result of the increase in the speed of the air, the fuel is carried along. The high speed and possibly the swirl generated by suitable guidance cause the fuel to be intimately mixed with the air and ensure good combustion. The regulation takes place with the help of a throttle valve built into the air line, so it is very simple. The fuel is usually taken from a container in which the mirror height, e.g. B. by a float valve, is kept constant.
The application of a burner as described last to gas turbine systems is not easily possible. In the latter, the combustion will usually take place under a pressure exceeding atmospheric pressure. The use of an open level vessel as a fuel tank is not allowed in this case, as the fuel is pushed back by the pressure prevailing in the combustion chamber, which despite the pressure drop generated in the nozzle usually remains much higher than the external pressure.
The invention consists in that the space left free in the fuel tank above the fuel level is connected to the combustion chamber and to the air line in front of the burner by means of a line each.
The accompanying drawing shows schematically and partly in section an exemplary embodiment of the subject matter of the invention. 1 is the combustion chamber, 2 is the burner with the air nozzle. 3. In the burner \? the air supplied through a pipe -l containing a control flap 5 is brought to a high level of Creschivindigkeit. In the vicinity of the narrow cross-section of the air nozzle 3 opens the fuel nozzle 6. The fuel is taken through a line 7 from a closed container 8; it flows towards the container at 9. The fuel level is kept constant at a suitable height by a float valve 10.
A pipe 11 connects the space 12 freed above the fuel level NEN with the combustion chamber 1, a pipe 13 connects it to the air line 4. It will be due to the pressure drop between the air line 4 and the combustion chamber 1 be through the lines 13 and 11 a Adjust air flow. The pressure above the fuel level then takes an intermediate value between the pressure in the air line and the pressure. in the combustion chamber.
It may prove necessary to regulate the pressure above the fuel level in a special way. For this purpose z. B. in the line 11 a diaphragm 14 or a controllable shut-off device can be installed. This measure increases the pressure in the fuel tank. If the company requires it, the pressure can also be kept lower than in combustion chamber 1. For this purpose, a dual line 15 with a shut-off element 16 is attached to the compensation-raw-r 11. The line 15 ends in the open. When the shut-off element 16 is opened, the pressure in the container 8 is kept low, which causes a reduction in the amount of fuel flowing to the burner and vice versa.
It is also possible to connect the control of the shut-off element 16 with the control of the throttle valve 5, so that both work together according to any degree of reset resulting from the operating conditions.
The branch line 15 with the shut-off organ 16 could just as well be attached to the compensation 13; However, this arrangement would have the disadvantage that hot gases instead of relatively colder air flows into the fuel tank.
Another control option is the arrangement of a controllable shut-off element 1.7 in the line 13; this could also be controlled it) connection with the throttle valve 5 ge.
In gas turbine systems, air that is relatively highly preheated is usually fed to the burner. The fact that hot air or hot gases come into contact with the fuel through the compensation lines 13 or 11 poses a certain risk. It is therefore advisable to arrange a float 18 that is adapted to the cross-section of the tank and that protects the two media from direct contact on the fuel level. This float can then also serve as a regulator for the height of the fuel level.
In the figure, a further training option from the compensation line 13 is also shown. Before this opens on the fuel level, it is passed through the container 8, in such a way that it is immersed in the fuel present in the container and is used in this way as a preheater 19 be. So that the air that reaches the container 8 is not too hot, a cooler 20 can be arranged in the line 13.