CH219254A - Burner device for gas turbine systems. - Google Patents

Burner device for gas turbine systems.

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CH219254A
CH219254A CH219254DA CH219254A CH 219254 A CH219254 A CH 219254A CH 219254D A CH219254D A CH 219254DA CH 219254 A CH219254 A CH 219254A
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CH
Switzerland
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fuel
burner device
dependent
fuel tank
line
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German (de)
Inventor
Oerlikon Maschinenfabrik
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Oerlikon Maschf
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/22Fuel supply systems

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Feeding And Controlling Fuel (AREA)

Description

  

      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.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Brennereinrichtung für Gasturbinenan- lagen für die Verbrennung von flüssigen Brennstoffen mit selbsttätiger Einführung des Brennstoffes durch den in einer Düse von der Verbrennungsluftströmung erzeugten Unterdruck und Brennstoffentnahme aus einem Behälter mit selbsttätiger Einstellung des Brennstoffes auf konstante Spiegelhöhe, dadurch gekennzeichnet, dass der im Brenn stoffbehälter über dem Brennstoffspiegel freigelassene Raum mittelst je einer Lei tung mit dem Brennraum und mit der Luft leitung vor dem Brenner verbunden ist. PATENT CLAIM: Burner device for gas turbine systems for the combustion of liquid fuels with automatic introduction of the fuel by the negative pressure generated in a nozzle by the combustion air flow and fuel extraction from a container with automatic adjustment of the fuel to a constant level, characterized in that the fuel container in the fuel The space left free above the fuel level is connected to the combustion chamber and to the air line in front of the burner by means of a pipe. UNTERANSPRüCHE 1. Brennereinrichtung nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe eines an .die Verbindungsleitung zwi schen Behälter und Brennraum angebrachten verstellbaren Ablassorganes der Druck über dem Brennstoffspiegel regelbar ist. z. Brennereinrichtung nach Patentan spruch und Unteranspruch 1, dadurch ge. kennzeichnet, dass -die Verbindungsleitung des Brennstoffbehälters mit der Verbren nungsluftleitung ein Absperrorgan für die Druckregelung im Brennstoffbehälter auf weist. SUBClaims 1. Burner device according to patent claim, characterized in that the pressure above the fuel level can be regulated with the aid of an adjustable discharge device attached to the connecting line between the container and the combustion chamber. z. Burner device according to claim and dependent claim 1, thereby ge. indicates that -the connection line of the fuel tank with the combustion air line has a shut-off device for regulating the pressure in the fuel tank. 3. Brennereinrichtung nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Behälterquerschnitt .angepasster Schwimmer angeordnet ist, der die Berührungsfläche des Brennstoffes mit den durch die Ausgleich leitungen zugeführten Gasen verkleinert. 4. Brennereinrichtung nach Patentan spruch und Unteranspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, da.B der Schwimmer zugleich als Regulator für den Brennstoffspiegel dient. 3. Burner device according to patent claim, characterized in that a float .adapted to the container cross-section is arranged, which reduces the contact area of the fuel with the gases supplied through the compensation lines. 4. Burner device according to claim and dependent claim 3, characterized in that the float also serves as a regulator for the fuel level. 5. B.rennereinrichtung nach Patentan spruch und Unteransprüchen 1 und 2, da durch gekennzeichnet, da.ss die vom Brenn stoffbehälter zur Verhrennungsluftleitung führende Druckausgleichleitung durch den Brennstoffbehälter hindurchgeführt und in nerhalb des Brennstoffbehälters- als Wärme körper ausgebildet ist, um den Brennstoff vorwärmen zu können. 5. B. renneinrichtung according to claim and dependent claims 1 and 2, characterized in that da.ss the pressure equalization line leading from the fuel tank to the Verhrennluftleitung passed through the fuel tank and is designed as a heat body inside the fuel tank to preheat the fuel can. 6. Brennereinrichtung nach Patentan spruch und Unteransprüchen 1 und 2, da .durch gekennzeichnet, dass in die vom Brenn stoffbehälter zur Verbrennungsluftleitung führende Druckausgleichleitung ein Kühler eingebaut ist. 7. B.rennereinrichtung nach Patentan spruch und Unteransprüchen 1 und 2, da durch gekennzeichnet, dass die Absperrorgane, von .der die Luftmenge regelnden Vorrich tung gesteuert werden. 6. Burner device according to claim and dependent claims 1 and 2, characterized in that a cooler is installed in the pressure equalization line leading from the fuel tank to the combustion air line. 7. B.renneinrichtung according to claim and dependent claims 1 and 2, characterized in that the shut-off devices are controlled by .der the air volume regulating device.
CH219254D 1941-01-09 1941-01-09 Burner device for gas turbine systems. CH219254A (en)

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CH219254D CH219254A (en) 1941-01-09 1941-01-09 Burner device for gas turbine systems.

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2756513A1 (en) * 1976-12-22 1978-06-29 Williams Res Corp ENGINE FUEL REGULATOR

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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