CH697802A2

CH697802A2 - Leckagen reduzierendes Venturi-Rohr für trockene Stickoxid-(NOx)-Niedrigemissions-Brenner.

Info

Publication number: CH697802A2
Application number: CH01305/08A
Authority: CH
Inventors: Neal William Grooms; Jeffrey Scott Lebegue; Derrick Walter Simons
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2007-08-20
Filing date: 2008-08-18
Publication date: 2009-02-27
Also published as: DE102008044432A1; JP2009047413A; CN101373069A; US20090053054A1

Abstract

Es wird ein Leckagen reduzierendes Venturi-Rohr (18) für einen trockenen Stickoxid-(NOx)-Niedrigemissions-Brenner offenbart, wobei das Venturi-Rohr (18) einschliesst: eine im Wesentlichen ringförmige äussere Verkleidung (42), eine im Wesentlichen ringförmige innere Auskleidung (44), einen durch die ringförmige innere Auskleidung (44) und die ringförmige äussere Verkleidung (42) definierten Venturi-Kanal (46), wobei der Venturi-Kanal (46) ein vorderes Ende (48) und ein hinteres Ende (50) aufweist, eine in der Nähe des vorderen Endes (48) des Venturi-Kanals (46) angeordnete vordere Schweissstelle (52), wobei die vordere Schweissstelle (52) so ausgebildet ist, dass sie die ringförmige äussere Verkleidung (42) mit der ringförmigen inneren Auskleidung (44) verbindet, sowie eine in der Nähe des hinteren Endes (50) des Venturi-Kanals (46) angeordnete hintere Schweissstelle (54), wobei die hintere Schweissstelle (54) so ausgebildet ist, dass sie die ringförmige äussere Verkleidung (42) mit der ringförmigen inneren Auskleidung (44) verbindet.

Description

Gebiet der Erfindung

[0001] Die Offenbarung bezieht sich auf ein Venturi-Rohr für einen trockenen Stickoxid-(NOx)-Niedrigemissions-Brenner im Allgemeinen und insbesondere auf ein Leckagen reduzierendes Venturi-Rohr für einen trockenen Stickoxid-(NOx)-Niedrigemissions-Brenner.

Hintergrund der Erfindung

[0002] Die vernieteten Stösse an dem Venturi-Rohr bestehender trockener Stickoxid-(NOx)-Niedrigemissions-Brenner (DLN-Brenner) erlauben einen variablen Luftaustritt in die Brennkammer hinein. Dieser Luftaustritt wurde als ein Schlüsselfaktor für Verbrennungsemissionen sowie der Variation von Brenner zu Brenner identifiziert.

Dementsprechend wäre ein Leckagen reduzierendes Mittel zur Verbindung des Venturi-Rohrs mit der Auskleidung von DLN-Brennern wünschenswert.

Kurze Zusammenfassung der Erfindung

[0003] Offenbart wird ein Leckagen reduzierendes Venturi-Rohr für einen trockenen Stickoxid-(NOx)-Niedrigemissions-Brenner, wobei das Venturi-Rohr einschliesst:

eine im Wesentlichen ringförmige äussere Verkleidung, eine im Wesentlichen ringförmige innere Auskleidung, einen durch die ringförmige innere Auskleidung und die ringförmige äussere Verkleidung definierten Venturi-Kanal, wobei der Venturi-Kanal ein vorderes Ende und ein hinteres Ende aufweist, eine in der Nähe des vorderen Endes des Venturi-Kanals angeordnete vordere Schweissstelle, wobei die vordere Schweissstelle so ausgebildet ist, dass sie die ringförmige äussere Verkleidung mit der ringförmigen inneren Auskleidung verbindet, sowie eine in der Nähe des hinteren Endes des Venturi-Kanals angeordnete hintere Schweissstelle, wobei die hintere Schweissstelle so ausgebildet ist,

dass sie die ringförmige äussere Verkleidung mit der ringförmigen inneren Auskleidung verbindet.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

[0004] Die folgenden Erläuterungen sind in keiner Weise als einschränkend zu verstehen. Unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen sind ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen:
<tb>Fig. 1<sep>ist eine vereinfachte Darstellung eines Querschnitts eines Brenners, welche eine beispielhafte Ausführungsform eines Leckagen reduzierenden Venturi-Rohrs einschliesst; und

<tb>Fig. 2<sep>ist ein vereinfachter Querschnitt der Leckagen reduzierenden Venturi-Rohrs des Brenners von Fig. 2.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

[0005] Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird ein Abschnitt eines trockenen Stickoxid-(NOx)-Niedrigemissions-Brenners 10 ("trockene Stickoxid-(NOx)-Niedrigemission" bedeutet weniger als 9 ppm NOx) für eine Gasturbine veranschaulicht. Der Brenner 10 schliesst im Allgemeinen eine Brennkammer 12, Brennstoffdüsen 14 (einige Gasturbinen setzen wie hier veranschaulicht mehrere Düsen in jedem Brenner ein), eine ringförmige Vormischkämmer 16 und ein Leckagen reduzierendes Venturi-Rohr 18 ein (wobei das Venturi-Rohr im Folgenden in grösserem Detail beschrieben wird). Ein Turbinenkompressor (der nicht dargestellt ist) liefert einen Luftstrom in die Vormischkammer 16.

Der Brennstoff 20 wird über die Brennstoffdüsen 14, welche über ein Brennstofffluss-Steuergerät 26 gesteuert werden, an die Kammer 16 geliefert. Über eine oder mehrere Eintrittsöffnungen 28 wird Luft in die Kammer 16 eingeleitet.

[0006] Die Brennkammer 12 ist im Allgemeinen um eine Brenner-Mittellinie 30 herum zylindrisch gestaltet, und wird von einer Wandung 32 und einer Stammauskleidung oder Wandung 34 umschlossen. Das Brennstoff-Luft-Gemisch, das aus der Vormischkammer 16 in die Brennkammer 12 eintritt, bewegt sich in einer unterstromigen Richtung, wie durch die Pfeile 36 angezeigt wird. Beim Verlassen der Vormischkammer 16 wird das Brennstoff-Luft-Gemisch durch die zusammen-/ auseinanderlaufenden Wände 38 und 40 des Venturi-Rohrs 18 eingeschränkt. Die durch das Venturi-Rohr 18 ausgelöste Rezirkulation der Strömung dient als stumpfer Flammenhalter.

Dies veranlasst das Brennstoff-Luft-Gemisch, sich in die Brennkammer 12 hinein zu beschleunigen, wo es verbrannt wird und enorme Mengen Wärmefluss an dem Venturi-Rohr 18 erzeugt.

[0007] Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, schliesst das Leckagen reduzierende Venturi-Rohr 18 eine im Wesentlichen ringförmige äussere Verkleidung 42 sowie eine im Wesentlichen ringförmige innere Auskleidung 44 ein, welche in die Stammauskleidung 34 des Brenners 10 integriert sind. Die äussere Verkleidung 42 und die innere Auskleidung 44 definieren einen Venturi-Kanal 46, welcher ein vorderes Ende 48 und ein hinteres Ende 50 einschliesst. Der Venturi-Kanal 46 ist so aufgebaut, dass er Kühlluft (Druckluft) durch Einlasse 51 aufnimmt, die in der äusseren Auskleidung 44 angeordnet sind und in Fluidverbindung mit dem Venturi-Kanal 46 stehen. Die Kühl- bzw.

Druckluft wird von dem Turbinenkompressor (der nicht dargestellt ist) geliefert und erzeugt einen Kühleffekt auf das Venturi-Rohr 18. Es ist anzumerken, dass für den Zweck dieser Offenbarung das Venturi-Rohr 18 so definiert ist, dass es die Ausdehnungen des Venturi-Kanals 46 (d.h. vom vorderen Ende 48 des Kanals 46 bis zum hinteren Ende 50 des Kanals 46) wie in Fig. 1 und 2 gezeigt einschliesst.

[0008] Insbesondere unter Bezugnahme auf Fig. 2 schliesst das Venturi-Rohr 18 auch eine vordere Schweissstelle 52 und eine hintere Schweissstelle 54 ein. Die vordere Schweissstelle 52 ist an dem vorderen Ende 48 des Venturi-Kanals 46 angeordnet, so dass die Ausdehnung des Kanals 46 nach vorne an der vorderen Schweissstelle 52 endet.

Umgekehrt ist die hintere Schweissstelle 54 an dem hinteren Ende 50 des Venturi-Kanals 46 angeordnet, so dass die Ausdehnung des Kanals 46 nach hinten an der hinteren Schweissstelle 54 endet. Somit sind in der beispielhaften Ausführungsform von Fig. 1 und 2 die vordere Schweissstelle 52 und die hintere Schweissstelle 54 an gegenüberliegenden Enden des Venturi-Kanals 46 angeordnet. Darüber hinaus verbinden sowohl die vordere Schweissstelle 52 als auch die hintere Schweissstelle 54 die ringförmige äussere Verkleidung 42 mit der ringförmigen inneren Auskleidung 44.

In der beispielhaften Ausführungsform von Fig. 1 und 2 sehen die vordere Schweissstelle 52 und die hintere Schweissstelle 54 diese Verbindungen durch eine Verschweissung der inneren ringförmigen Auskleidung 42 bzw. der äusseren ringförmigen Verkleidung 44 mit einem vorderen Y-Verbindungsstück 60 bzw. einem hinteren Y-Verbindungsstück 62 vor. Die Y-Verbindungsstücke 60 und 62 erlauben einen durchgehenden, von Leckagen freien Pfad in dem Kanal 46, was den Luftaustritt durch die Venturi-Rohrstösse minimiert, einen Hohlraum für die Prallkühlung schafft und eine Konstruktion des Venturi-Rohrs 18 mit akzeptablen Belastungen ermöglicht. Wie in den Figuren gezeigt, umfassen diese Y-Verbindungsstücke 60 und 62 eine im Allgemeinen "Y"-artige Gestalt, welche drei Fortsätze 70, 72 und 74 umfasst.

Die Fortsätze 70 und 72 verbinden die Verbindungsstücke 60 und 62 mit den zwei Wänden des Kanals 46 (über die Schweissstellen 52 und 54), während der Fortsatz 74 jedes Verbindungsstück 60 und 62 mit der Stammauskleidung 34 verbindet. Die Verbindung des Venturi-Rohrs 18 mit der Stammauskleidung 34 des Brenners 10 über diese vordere und hintere Schweissstelle 52 und 54 (und die Y-Verbindungsstücke 60 und 62) macht alle genieteten Venturi-Rohrstösse entbehrlich und minimiert Schwankungen bei den Luftaustritten von Brenner zu Brenner. Diese Schweissung verringert somit Emissionen verursachende Leckagen in die Brennkammer 12 hinein.

[0009] Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben wurde, versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können bzw.

Elemente darin durch Gleichwertiges ersetzt werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Darüber hinaus können viele Änderungen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren dieser Erfindung anzupassen, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Daher ist wichtig festzuhalten, dass die Erfindung nicht auf die spezielle Ausführungsform beschränkt wird, die als beste in Erwägung gezogene Art der Ausführung der Erfindung offenbart wurde, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen einschliesst, die in den Schutzbereich der folgenden Ansprüche fallen. Darüber hinaus ist anzumerken, dass jede Verwendung der Begriffe erste/s/r, zweite/s/r etc., sofern nicht anders angegeben, keine Reihenfolge oder Priorität anzeigt, sondern nur zur Unterscheidung der Elemente voneinander dient.

Claims

1. Leckagen reduzierendes Venturi-Rohr (18) für einen trockenen Stickoxid-(NOx)-Niedrigemissions-Brenner (10), wobei das Venturi-Rohr (18) umfasst: eine im Wesentlichen ringförmige äussere Verkleidung (42); eine im Wesentlichen ringförmige innere Auskleidung (44); einen durch die ringförmige innere Auskleidung (44) und die ringförmige äussere Verkleidung (46) definierten Venturi-Kanal (46), wobei der Venturi-Kanal (46) ein vorderes Ende (48) und ein hinteres Ende (50) einschliesst; eine in der Nähe des vorderen Endes (48) des Venturi-Kanals (46) angeordnete vordere Schweissstelle (52), wobei die vordere Schweissstelle (52) so ausgebildet ist, dass sie die ringförmige äussere Verkleidung (42) mit der ringförmigen inneren Auskleidung (44) verbindet;

und eine in der Nähe des hinteren Endes (50) des Venturi-Kanals (46) angeordnete hintere Schweissstelle (54), wobei die hintere Schweissstelle (54) so ausgebildet ist, dass sie die ringförmige äussere Verkleidung (42) mit der ringförmigen inneren Auskleidung (44) verbindet.

2. Venturi-Rohr (18) nach Anspruch 1, wobei eine Ausdehnung des Venturi-Kanals (46) nach vorne an der vorderen Schweissstelle (52) endet, und wobei eine Ausdehnung des Venturi-Kanals (46) nach hinten an der hinteren Schweissstelle (54) endet.

3. Venturi-Rohr (18) nach Anspruch 2, wobei die vordere Schweissstelle (52) und die hintere Schweissstelle (54) an im Wesentlichen gegenüberliegenden Enden des Venturi-Kanals (46) angeordnet sind.

4. Venturi-Rohr (18) nach Anspruch 1, wobei die äussere ringförmige Verkleidung (42) eine Vielzahl von Einlassen einschliesst, die so ausgebildet sind, dass sie ein Kühlfluid in den Venturi-Kanal (46) einlassen.

5. Venturi-Rohr (18) nach Anspruch 1, wobei die ringförmige innere Auskleidung (44) und die ringförmige äussere Verkleidung (42) in eine Stammauskleidung (34) des trockenen Stickoxid-(NOx)-Niedrigemissions-Brenners (10) integriert sind.

6. Venturi-Rohr (18) nach Anspruch 5, wobei die vordere Schweissstelle (52) eine Verschweissung der äusseren ringförmigen Verkleidung (42) und der inneren ringförmigen Auskleidung (44) mit gegenüberliegenden Enden eines Y-Verbindungsstückes (60) einschliesst, das mit der Stammauskleidung (34) verbunden ist.

7. Venturi-Rohr (18) nach Anspruch 5, wobei die hintere Schweissstelle (54) eine Verschweissung der äusseren ringförmigen Verkleidung (42) und der inneren ringförmigen Auskleidung (44) mit gegenüberliegenden Enden eines Y-Verbindungsstückes (62) einschliesst, das mit der Stammauskleidung (34) verbunden ist.