CH666340A5

CH666340A5 - Gas turbine combustion chamber - has fuel lines to burner nozzles extending through secondary air duct and contained in tubes connected to atmosphere

Info

Publication number: CH666340A5
Application number: CH226285A
Authority: CH
Inventors: Wilhelm Dr Endres
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1985-05-29
Filing date: 1985-05-29
Publication date: 1988-07-15

Description

BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkammer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Brennkammern für Gasturbinen und Dampfkessel mit Überdruckfeuerung wird in die aus einem Verdichter kommende, durch die Kompression erwärmte Verbrennungsluft kalter Brennstoff eingespritzt, der im Flammrohr der Brennkammer verbrennt. Die Brennstoffzufuhr erfolgt dabei axial oder achsparallel zur Längserstreckung der Brennkammer oder quer dazu von ausserhalb des Brennkammermantels durch eine oder mehrere Brennstoffleitungen, die gewöhnlich radial in die Brennkammer einmünden und dort parallel zu und in oder entgegen der Strömungsrichtung der Luft in einer Düse enden, aus der der Brennstoff in das Flammrohr eintritt und verbrennt.

Bei Verwendung einfacher Rohre als Leitungen für die Brennstoffzufuhr besteht die Gefahr, dass Lecköl aus dem Brennstoffsystem in den Verdichterluftstrom gelangt. Dies zu verhindern ist eine Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung. Ein weiterer Nachteil einer solchen einfachen Leitung besteht darin, dass sich an der Aussenseite der brennstoffgekühlten Leitung Kondenswasser aus der Verdichterluft niederschlagen kann. Die dadurch bedingten grossen Temperaturunterschiede zwischen der Luft und dem Material der Brennstoffleitung führen in dieser zu starken Wärmespannungen, deren Vermeidung eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist.

Diese Aufgaben werden durch eine Abschirmung gelöst, die die Brennstoffleitung gegen die hohe Lufttemperatur schützt und damit die erwähnten Gefahren vermeidet. Der Erfindungsgegenstand wird im folgenden anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Gleichen Elementen sind in der Figur gleiche Bezugszahlen zugeordnet.

Die einzige Figur der Zeichnung stellt einen Axialschnitt durch die Brennkammer einer Gasturbine mit den angrenzenden Hochdruckstufen von Verdichter und Turbine dar.

Dargestellt und im folgenden beschrieben sind nur die erfindungswesentlichen Teile.

Zwischen dem Verdichter 1 und der Turbine 2 ist um ihre gemeinsame Welle 3 herum eine Ringbrennkammer 4 angeordnet. Aus dem Verdichterausgang strömt die verdichtete Luft durch einen Diffusorring 5 in die Einspritzzone der Brennkammer, in die eine Anzal radial gerichteter, gleichmässig über den Umfang verteilter Brennstoffleitungen 6 von ausserhalb der Brennkammer hineinführt. Diese Leitungen 6 sind mit einer nicht dargestellten Brennstoffeinspritzeinrichtung leitend verbunden und enden in einem ringförmigen Flammrohr 7 in einer zur Achse der Welle parallelen Brennerdüse 8, durch die der Brennstoff im Gleichstrom mit der Verdichterluft eingespritzt und im anschliessenden Teil des Flammrohres 7 zu Treibgas für die Turbine 2 verbrannt wird.

Ein Flammrohrinnenmantel 9 und ein Flammrohraussenmantel 10 weisen Sekundärluftschlitze 11 auf, durch die in bekannter Weise ein kühlender Luftfilm in das Innere des Flammrohres geleitet wird, der am Ende des Diffusorrings 5 aus dem aus dem Verdichter austretenden Luftstrom abgezweigt wird.

Um die Brennstoffleitungen 6 gegen den heissen Verdichterluftstrom zu isolieren und eventuelle Leckagen, beispielsweise verursacht durch Schwingungsbrüche, aufzufangen, sind gerade Mantelrohre 12 vorgesehen, die von ausserhalb der Brennkammer bis zur Düse 8 hinunterreichen, wo sie gegen den Aussenumfang der Düse abgedichtet sind.

Der Raum zwischen der Leitung 6 und dem Mantelrohr 12 steht mit der Atmosphäre in Verbindung, wozu am Ende des Mantelrohres ausserhalb der Brennkammer ein Rohrstutzen 13 vorgesehen ist, der direkt oder indirekt, beispielsweise über einen Schlauch, in die Atmosphäre mündet. Dieser Schlauch kann z.B. mit einer Anzeige- oder Überwachungsund Alarmeinrichtung für Brennstofflecks in dem vom Mantelrohr 12 umhüllten Teil der Brennstoffleitung verbunden sein. Die Luft im Raum zwischen der Leitung 6 und dem Mantelrohr 12 wirkt wärmeisolierend, schirmt also die Leitung 6 gegen die verhältnismässig hohe Temperatur, die im Bereich der Brennkammer herrscht, ab.

Im unteren Teil der Figur ist eine Ausführung gezeigt, bei der zwecks einfacherer Montage die Brennstoffleitung 14 und das Mantelrohr 15 innerhalb des Sekundärluftkanals 16 der Brennkammer durch Flanschverbindungen 17 bzw. 18 in einen inneren Abschnitt 14' bzw. 15' und einen äusseren Abschnitt 14" bzw. 15" unterteilt sind. Diese Bauweise erlaubt es, die inneren Abschnitte 14' und 15' der Leitung 14 bzw. des Mantelrohres 15 vor dem Zusammenbau der Brennkammer am Flammrohr 7 zu befestigen. Die äusseren Abschnitte 14" und 15" lassen sich dann bequemer gemeinsam mit dem Brennkammeraussenmantel 19 einbauen und durch die Flanschverbindungen 17 und 18 mit den entsprechenden inneren Abschnitten 14' bzw. 15' verbinden.

Die erfindungswesentlichen Elemente sind hier in ihrer Anwendung bei einer Ringbrennkammer beschrieben. Sie sind aber sinngemäss ebenfalls für einzelne Rohrbrennkammern verwendbar, insbesondere natürlich auch bei solchen Brennkammern, die eine Anzahl ringförmig angeordneter Rohrbrennkammern aufweisen, deren Treibgase vor dem Eintrittsquerschnitt der Turbine in einem gemeinsamen Ringkanal gesammelt werden. Auch bei Brennkammern mit Gegenstromeinspritzung ist die Erfindung in analoger Weise anwendbar.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Brennkammer, vorzugsweise für eine Gasturbine oder eine Dampfkesselüberdruckfeuerung mit einem oder mehreren Brennern, deren Brennerdüsen (8) über je eine Brennstoffleitung (6; 14) mit einer Brennstoffeinspritzeinrichtung leitend verbunden sind und in ein Flammrohr (7) münden, wobei die Brennstoffleitungen (6; 14) sich von ausserhalb der Brennkammer (4) durch einen Brennkammeraussenmantel (19) und einen Sekundärluftkanal (16) hindurch seitlich in das Flammrohr (7) hinein erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffleitungen (6; 14) in einem Bereich unmittelbar ausserhalb des Brennkammeraussen mantels ( 19) und der Brennerdüse (8)je von einem Mantelrohr (12;

15) umgeben sind, dessen innerhalb des Flammrohres (7) liegendes Ende den Fuss der Brennerdüse (8) dichtend umschliesst und dessen innere Begrenzungsfläche mit der äusseren Begrenzungsfläche der zugehörigen Brennstoffleitung (6; 14) einen Ringraum begrenzt, der über einen ausserhalb des Brennkammeraussenmantels (19) vom Mantel rohr (12; 15) abzweigenden Rohrstutzen (13) mit der Umgebungsluft in leitender Verbindung steht.
2. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffleitungen (14) und die Mantelrohre(l5) in einen inneren Abschnitt (14' bzw. 15'), der mit der Brennerdüse (8) endet, und einen äusseren Abschnitt (14" bzw. 15") unterteilt sind, wobei die Trennstellen dieser Abschnitte im Sekundärluftkanal (16) liegen und Flanschverbindungen (17 bzw. 18) zur dichtenden Verbindung der genannten Abschnitte (14', 14" bzw. 15' bzw. 15") der Brennstoffleitungen (14) und der Mantelrohre (15) aufweisen.
3. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stutzen ( 13) des Mantelrohres ( 12; 15) mit einer Überwachungs- und Alarmeinrichtung zum Aufspüren und Anzeigen von Brennstoffleckagen in leitender Verbindung steht.