CH707583A2 - Brenner mit mittels Stellantrieb verstellbaren Mikromischer-Kraftstoffdüsen und Kraftstoffrohrsystem. - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Anmeldung stellt einen Brenner für den Gebrauch mit einer Gasturbinenmaschine bereit. Der Brenner weist eine Anzahl Mikromischer-Kraftstoffdüsen, ein Kraftstoffleitungssystem (320) in Kommunikation mit den Mikromischer-Kraftstoffdüsen, um ihnen einen Kraftstoffstrom zu liefern, und einen linearen Stellantrieb (200), um sowohl die Mikromischer-Kraftstoffdüsen als auch das Kraftstoffleitungssystem (320) zu betätigen, auf.

Description

Erklärung zu Forschung Entwicklung mit Bundesförderung

[0001] Diese Erfindung kam mit staatlicher Unterstützung gemäss dem Vertrag Nr. DE-FC26-05NT42643, der vom U.S. Departement of Energy gewährt wurde, zustande. Die Regierung besitzt daher bestimmte Rechte an dieser Erfindung.

Technisches Gebiet

[0002] Die vorliegende Anmeldung und das aus ihr hervorgehende Patent betreffen allgemein Gasturbinenmaschinen und insbesondere einen Vergasungsbrenner mit variablem Volumen mit manövrierbaren Mikromischer-Kraftstoffdüsen verbunden mit einem verschachtelten Kraftstoffleitungssystem.

Allgemeiner Stand der Technik

[0003] Die Betriebseffizienz und die Gesamtleistung einer Gasturbinenmaschine nehmen allgemein zu, wenn die Temperatur des heissen Verbrennungsgasstroms zunimmt. Hohe Verbrennungsgasstromtemperaturen können jedoch höhere Niveaus an Stickstoffoxiden und anderer Typen geregelter Emissionen erzeugen. Ein ausgleichender Vorgang muss daher zwischen den Vorteilen des Betreibens der Gasturbinenmaschine in einem effizienten Hochtemperaturbereich und auch dem Sicherstellen, dass die Abgabe von Stickstoffoxiden und anderer Typen geregelter Abgaben unterhalb der vorgeschriebenen Niveaus bleiben, existieren. Unterschiedliche Lastniveaus, unterschiedliche Umgebungsbedingungen und viele andere Arten von Betriebsparametern können ausserdem ebenfalls eine signifikante Auswirkung auf die Gasturbineneffizienz und Emissionen insgesamt haben.

[0004] Niedrigere Emissionsniveaus an Stickstoffoxiden und dergleichen können gefördert werden, indem für ein gutes Mischen des Kraftstoffstroms und des Luftstroms vor der Verbrennung gesorgt wird. Ein solches Vormischen tendiert dazu, die Gefalle der Verbrennungstemperatur und die Ausgabe von Stickstoffoxiden zu verringern. Ein Verfahren zum Bereitstellen eines derartigen guten Mischens besteht in dem Gebrauch eines Vergasungsbrenners mit einer Anzahl Mikromischer-Kraftstoffdüsen. Allgemein beschrieben mischt eine Mikromischer-Kraftstoffdüse kleine Volumen des Kraftstoffs und der Luft in einer Anzahl von Mikromischer-Rohren innerhalb eines Plenums vor der Verbrennung.

[0005] Obwohl derzeitige Mikromischer-Brenner- und Mikromischer-Kraftstoffdüsendesigns verbesserte Verbrennungsleistung bieten, kann das Betriebsfenster für eine Mikromischer-Kraftstoffdüse bei bestimmten Arten von Betriebsbedingungen mindestens teilweise durch Beachtung von Dynamiken und Emissionen definiert sein. Spezifisch können sich die Betriebsfrequenzen bestimmter interner Bauteile kuppeln, so dass ein Dynamikbereich mit einer hohen oder einer niedrigen Frequenz geschaffen wird. Ein derartiger Dynamikbereich kann sich negativ auf die physikalischen Eigenschaften der Brennerbauteile sowie auf die stromabwärtigen Turbinenbauteile auswirken. Daher können derzeitige Brennerdesigns versuchen, solche Betriebsbedingungen zu vermeiden, indem die Kraftstoff- oder Luftströme gestaffelt werden, um das Bilden eines Dynamikbereichs zu vermeiden. Das Staffeln versucht, lokale Zonen mit beständiger Verbrennung sogar dann zu schaffen, wenn die Volumenbedingungen das Design ausserhalb der typischen Betriebslimits hinsichtlich der Emissionen, Entflammbarkeit und dergleichen platzieren können. Ein solches Staffeln kann jedoch zeitaufwändige Kalibrierung erfordern und auch den Betrieb bei weniger als optimalen Niveaus erfordern.

[0006] Es besteht daher der Wunsch nach verbesserten Mikromischer-Brennerdesigns. Derartige verbesserte Mikromischer-Brennerdesigns können das gute Mischen der Kraftstoff- und Luftströme darin fördern, um bei höheren Temperaturen und höherer Effizienz zu funktionieren, jedoch mit allgemein niedrigeren Emissionen und niedrigerer Dynamik. Ausserdem können solche verbesserten Mikromischer-Brennerdesigns diese Zielsetzungen verwirklichen, ohne die Systemkomplexität und Kosten insgesamt zu steigern.

Kurze Beschreibung der Erfindung

[0007] Die vorliegende Anmeldung und das daraus resultierende Patent stellen einen Brenner für den Gebrauch mit einer Gasturbinenmaschine bereit. Der Brenner kann eine Anzahl Mikromischer-Kraftstoffdüsen, ein Kraftstoffleitungssystem verbunden mit den Mikromischer-Kraftstoffdüsen, um ihnen einen Kraftstoffström zu liefern, und einen linearen Stellantrieb zum Betätigen sowohl der Mikromischer-Kraftstoffdüsen als auch des Kraftstoffleitungssystems aufweisen.

[0008] Die vorliegende Anmeldung und das daraus resultierende Patent stellen ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Brenners bereit. Das Verfahren kann die Schritte des Positionierens einer Anzahl von Mikromischer-Kraftstoffdüsen um eine Antriebsstange, das Zuführen eines Kraftstoffstroms zu den Mikromischer-Kraftstoffdüsen durch eine gemeinsame Kraftstoffleitung und das Betätigen der gemeinsamen Kraftstoffleitung und Mikromischer-Kraftstoffdüsen über die Antriebsstange umfassen.

[0009] Die vorliegende Anmeldung und das daraus resultierende Patent stellen einen Brenner für den Gebrauch mit einer Gasturbinenmaschine bereit. Der Brenner kann eine Anzahl Mikromischer-Kraftstoffdüsen, eine Anzahl verschachtelter Kraftstoffkreisläufe verbunden mit den Mikromischer-Kraftstoffdüsen, um ihnen einen Kraftstoffstrom zu liefern, und eine Antriebsstange zum Betätigen der Mikromischer-Kraftstoffdüsen aufweisen.

[0010] Diese und weitere Merkmale und Verbesserungen der vorliegenden Anmeldung und des daraus resultierenden Patents ergeben sich für den Durchschnittsfachmann bei der Durchsicht der folgenden ausführlichen Beschreibung kombiniert mit den verschiedenen Zeichnungen und den anliegenden Ansprüchen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0011] <tb>Fig. 1<SEP>ist eine schematische Skizze einer Gasturbinenmaschine, die einen Kompressor, einen Brenner und eine Turbine zeigt. <tb>Fig. 2<SEP>ist eine schematische Skizze eines Brenners, der mit der Gasturbinenmaschine der Figur 1 verwendet werden kann. <tb>Fig. 3<SEP>ist eine schematische Skizze eines Teils einer Mikromischer-Kraftstoffdüse, die mit dem Brenner der Fig. 2 verwendet werden kann. <tb>Fig. 4<SEP>ist eine schematische Skizze eines Mikromischer-Brenners, wie er hier beschrieben ist. <tb>Fig. 5<SEP>ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Mikromischer-Brenners der Fig. 4 . <tb>Fig. 6<SEP>ist eine Querschnittansicht des Mikromischer-Brenners der Fig. 5 . <tb>Fig. 7<SEP>ist eine erweiterte Ansicht eines Teils eines verschachtelten Kraftstoffleitungssystems, wie es mit dem Mikromischer-Brenner der Fig. 5 verwendet werden kann.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

[0012] Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in welchen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Elemente in den verschiedenen Ansichten beziehen, zeigt Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Gasturbinenmaschine 10, wie sie dabei verwendet werden kann. Die Gasturbinenmaschine 10 kann einen Kompressor 15 aufweisen. Der Kompressor 15 komprimiert einen eintretenden Luftstrom 20. Der Kompressor 15 liefert den komprimierten Luftstrom 20 zu einem Brenner 25. Der Brenner 25 mischt den komprimierten Luftstrom 20 mit einem mit Druck beaufschlagten Kraftstoffstrom 30 und zündet das Gemisch, um einen Verbrennungsgasstrom 35 zu schaffen. Obwohl ein einziger Brenner 25 gezeigt ist, kann die Gasturbinenmaschine 10 eine beliebige Anzahl von Brennern 25 enthalten. Der Verbrennungsgasstrom 35 wird seinerseits zu einer Turbine 40 geliefert. Der Verbrennungsgasstrom 35 treibt die Turbine 40 an, um mechanische Arbeit zu erzeugen. Die in der Turbine 40 erzeugte mechanische Arbeit treibt den Kompressor 15 über eine Welle 45 sowie eine externe Last 50, wie zum Beispiel einen Stromgenerator und dergleichen an.

[0013] Die Gasturbinenmaschine 10 kann Erdgas, flüssige Kraftstoffe, verschiedene Arten von Synthesegas und/oder andere Typen von Kraftstoffen oder Kombinationen davon verwenden. Die Gasturbinenmaschine 10 kann eine beliebige einer Anzahl unterschiedlicher Gasturbinenmaschinen sein, die von der General Electric Company, Schenectady, New York, angeboten werden, darunter aber nicht beschränkt auf sie, wie zum Beispiel Schwergasturbinen der Baureihen 7 oder 9 und dergleichen. Die Gasturbinenmaschine 10 kann unterschiedliche Konfigurationen haben und kann andere Bauteiltypen verwenden. Andere Gasturbinenmaschinetypen können ebenfalls verwendet werden. Mehrere Gasturbinenmaschinen, andere Turbinentypen und andere Leistungserzeugungsausrüstungstypen können ebenfalls gemeinsam verwendet werden.

[0014] Fig. 2 zeigt eine schematische Skizze eines Beispiels des Brenners 25, wie er mit der Gasturbinenmaschine 10, die oben beschrieben ist, und dergleichen verwendet werden kann. Der Brenner 25 kann sich von einer Endabdeckung 52 an einer Kopfseite zu einem Übergangsteil 54 an einer hinteren Seite um die Turbine 40 erstrecken. Eine Anzahl von Kraftstoffdüsen 56 kann um die Endabdeckung 52 positioniert sein. Ein Mantel 58 kann sich von den Kraftstoffdüsen 56 zu dem Übergangsteil 54 erstrecken und darin eine Verbrennungszone 60 definieren. Der Mantel 58 kann von einer Strömungshülse 62 umgeben sein. Der Mantel 58 und die Strömungshülse 62 können einen Strömungspfad 64 zwischen einander für die Luftströmung 20 von dem Kompressor 15 oder anderswie definieren. Eine beliebige Anzahl von Brennern 25 kann in einer ringförmigen Anordnung und dergleichen verwendet werden. Der Brenner 25, der hier beschrieben ist, ist nur beispielhaft. Brenner mit anderen Bauteilen und anderen Konfigurationen können hier verwendet werden.

[0015] Fig. 3 zeigt einen Teil einer Mikromischer-Kraftstoffdüse 66, die mit dem Brenner 25 und dergleichen verwendet werden kann. Die Mikromischer-Kraftstoffdüse 66 kann eine Anzahl von Mikromischer-Rohren 68, die um ein Kraftstoffrohr 70 positioniert sind, aufweisen. Die Mikromischer-Rohre 68 haben allgemein im Wesentlichen gleichförmige Durchmesser und können in ringförmigen, konzentrischen Reihen eingerichtet sein. Eine beliebige Anzahl von Mikromischer-Rohren 68 kann hier in jeder Grösse, Form oder Konfiguration verwendet werden. Die Mikromischer-Rohre 68 können mit dem Kraftstoffstrom 30 von dem Kraftstoffrohr 70 über eine Kraftstoffplatte 72 und der Luftstrom 20 kann von dem Kompressor 15 über den Strömungspfad 64 verbunden sein. Ein kleines Volumen des Kraftstoffstroms 30 und ein kleines Volumen des Luftstroms 20 können sich innerhalb jedem der Mikromischer-Rohre 68 mischen. Die gemischten Kraftstoffströme können stromabwärts zur Verbrennung in die Verbrennungszone 60 strömen und in der Turbine 40 wie oben beschrieben verwendet werden. Andere Bauteile und andere Konfigurationen können verwendet werden.

[0016] Fig. 4 zeigt ein Beispiel eines Brenners 100, wie er hier beschrieben werden kann. Der Brenner 100 kann ein Mikromischer-Brenner 110 mit einer beliebigen Anzahl von Mikromischer-Kraftstoffdüsen 120 und dergleichen, die darin positioniert sind, sein. Die Mikromischer-Kraftstoffdüsen 120 können den oben beschriebenen ähnlich sein. Die Mikromischer-Kraftstoffdüsen 120 können sektorförmig, kreisförmig sein und/oder eine beliebige Grösse, Form oder Konfiguration haben. Ebenso können die Mikromischer-Düsen 120 eine beliebige Anzahl von Mikromischer-Rohren in einer beliebigen Konfiguration aufweisen. Die Mikromischer-Kraftstoffdüsen 120 können mit einem gemeinsamen Kraftstoffrohr 125 verbunden sein. Das gemeinsame Kraftstoffrohr 125 kann in sich einen oder mehrere Kraftstoffkreisläufe tragen. Die mehreren Kraftstoffkreisläufe können daher ein Staffeln der Mikromischer-Kraftstoffdüsen 120 erlauben. Die Mikromischer-Kraftstoffdüsen 120 können innerhalb einer Deckelbaugruppe 130 oder einer ähnlichen Struktur montiert sein. Die Deckelbaugruppe 130 kann eine beliebige Grösse, Form oder Konfiguration haben. Die Deckelbaugruppe 130 kann von einer herkömmlichen Dichtung 135 und dergleichen umgeben sein.

[0017] Ähnlich wie oben beschrieben, kann sich der Brenner 100 von einer Endabdeckung 140 zu deren Kopfende 150 erstrecken. Ein Mantel 160 kann die Deckelbaugruppe 130 und die Dichtung 135 mit den Mikromischer-Kraftstoffdüsen 120 darin umgeben. Der Mantel 160 kann eine Verbrennungszone 170 stromabwärts der Deckelbaugruppe 130 definieren. Der Mantel 160 kann von einem Gehäuse 180 umgeben sein. Der Mantel 160, das Gehäuse 180 und die Strömungshülse (nicht gezeigt) können einen Strömungspfad 190 für die Luftströmung 20 von dem Kompressor 15 oder anderswie definieren. Der Mantel 160, die Verbrennungszone 170, das Gehäuse 180 und der Strömungspfad 190 können eine beliebige Grösse, Form oder Konfiguration haben. Eine beliebige Anzahl von Brennern 100 kann in einer ringförmigen Anordnung und dergleichen verwendet werden. Andere Bauteile und andere Konfigurationen können verwendet werden.

[0018] Der Brenner 100 kann auch ein Brenner mit variablem Volumen 195 sein. Daher kann der Brenner mit variablem Volumen 195 einen linearen Stellantrieb 200 aufweisen. Der lineare Stellantrieb 200 kann um die Endabdeckung 140 und ausserhalb dieser positioniert sein. Der lineare Stellantrieb 200 kann ein herkömmliches Design haben und kann lineare oder axiale Bewegung bereitstellen. Der lineare Stellantrieb 200 kann mechanisch, elektromechanisch, piezoelektrisch, pneumatisch, hydraulisch/oder in Kombinationen davon betrieben werden. Beispielhaft kann der lineare Stellantrieb 200 einen hydraulischen Zylinder, ein Zahnstangensystem, eine Kugelumlaufspindel, eine Handkurbel oder irgendeinen Vorrichtungstyp aufweisen, der fähig ist, gesteuerte axiale Bewegung bereitzustellen. Der lineare Stellantrieb 200 kann mit Gesamt-Gasturbinensteuerungen für dynamischen Betrieb basierend auf Systemfeedback und dergleichen verbunden sein.

[0019] Der lineare Stellantrieb 200 kann mit dem gemeinsamen Kraftstoffrohr 125 über eine Antriebsstange 210 und dergleichen verbunden sein. Die Antriebstange 210 kann eine beliebige Grösse, Form oder Konfiguration haben. Das gemeinsame Kraftstoffrohr 125 kann um die Antriebsstange 210 positioniert sein, um sich mit ihr zu bewegen. Der lineare Stellantrieb 200, die Antriebsstange 210 und das gemeinsame Kraftstoffrohr 125 können daher die Deckelbaugruppe 130 mit den Mikromischer-Düsen 120 darin entlang der Länge des Mantels 160 in jede geeignete Position manövrieren. Die mehreren Kraftstoffkreisläufe innerhalb des gemeinsamen Kraftstoffrohrs 125 können das Kraftstoffdüsenstaffeln erlauben. Andere Bauteile und andere Konfigurationen können verwendet werden.

[0020] Beim Gebrauch kann der lineare Stellantrieb 200 die Deckelbaugruppe 130 derart manövrieren, dass das Volumen des Kopfendes 150 in Bezug zu dem Volumen des Mantels 160 variiert wird. Das Mantelvolumen (sowie das Volumen der Verbrennungszone 170) kann daher durch Strecken oder Zurückziehen der Mikromischer-Kraftstoffdüsen 120 entlang des Mantels 160 verringert oder erhöht werden. Ausserdem kann die Deckelbaugruppe 130 ohne Ändern des Gesamtsystemdruckabfalls manövriert werden. Typische Brennersysteme können den Gesamtdruckabfall ändern. Ein solcher Druckabfall wirkt sich jedoch allgemein auf das Kühlen der Bauteile aus. Ausserdem können Variationen im Druckabfall Schwierigkeiten beim Steuern der Verbrennungsdynamik schaffen.

[0021] Das Ändern der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Volumen kann im Variieren der Gesamtreaktionsverweilzeiten resultieren und daher die Gesamtemissionsniveaus der Stickstoffoxide, des Kohlenmonoxids und anderer Typen von Emissionen variieren. Allgemein beschrieben korreliert die Reaktionsverweilzeit direkt mit dem Mantelvolumen und kann daher angepasst werden, um die Emissionsforderungen für eine gegebene Betriebsart zu erfüllen. Ausserdem kann sich das Variieren der Verweilzeiten auch auf die Reduzierung und die Brennerdynamik; derart auswirken, dass das akustische Gesamtverhalten mit dem Variieren des Kopfendes und des Mantelvolumens variieren kann.

[0022] Eine kurze Verweilzeit kann zum Beispiel allgemein erforderlich sein, um bei Basislast niedrige Stickstoffoxidniveaus sicherzustellen. Umgekehrt kann eine längere Verweilzeit erforderlich sein, um Kohlenmonoxidniveaus bei niedrigen Lastbedingungen zu verringern. Der hier beschriebene Brenner 100 stellt daher optimierte Emissions- und Dynamikmilderung als ein fein abstimmbarer Brenner ohne Variation im Gesamtsystemdruckabfall bereit. Spezifisch stellt der Brenner 100 die Fähigkeit bereit, die Volumina aktiv zu variieren, um den Brenner 100 fein abzustimmen, um eine minimale Dynamikreaktion vorzusehen, ohne sich auf die Kraftstoffstaffelung auszuwirken.

[0023] Obwohl der lineare Stellantrieb 200, der hier beschrieben ist, als die Mikromischer-Kraftstoffdüsen 120 in der Deckelbaugruppe 130 als eine Gruppe manövrierend gezeigt ist, können mehrere lineare Stellantriebe 200 ebenfalls verwendet werden, um die Mikromischer-Kraftstoffdüsen 120 einzeln zu manövrieren und Düsenstaffelung vorzusehen. Bei diesem Beispiel können die einzelnen Mikromischer-Kraftstoffdüsen 120 zusätzliche Abdichtung untereinander und in Bezug zu der Deckelbaugruppe 130 bereitstellen. Drehbewegung kann dabei ebenfalls verwendet werden. Ausserdem können Kraftstoffdüsen, die keine Mikromischer-Kraftstoffdüsen sind, verwendet werden, und/oder Kraftstoffdüsen, die keine Mikromischer-Kraftstoffdüsen sind und gemeinsam verwendet werden. Andere Typen axialer Bewegungsvorrichtungen können ebenfalls verwendet werden. Andere Bauteile und andere Konfigurationen können verwendet werden.

[0024] Die Fig. 5 und 6 zeigen ein Beispiel eines Vordüsen-Kraftstoffeinspritzsystems 220, das mit dem Brenner 100 und dergleichen verwendet werden kann. Jede der Kraftstoffdüsen 120 kann auf ein Vordüsen-Kraftstoffeinspritzsystem 220 montiert sein. Das Vordüsen-Kraftstoffeinspritzsystem 220 kann eine Kraftstoffdüsenleitung 230 aufweisen. Die Kraftstoffdüsenleitung 230 kann mit dem gemeinsamen Kraftstoffrohr 125 verbunden und über die Antriebsstange 210 wie oben beschrieben manövrierbar sein. Die Kraftstoffdüsenleitung 230 kann eine beliebige Grösse, Form oder Konfiguration haben.

[0025] Die Kraftstoffdüsenleitung 230 des Vordüsen-Kraftstoffeinspritzsystems 220 kann eine Mittennabe 240 aufweisen. Die Mittennabe 240 kann eine beliebige Grösse, Form oder Konfiguration haben. Die Mittennabe 240 kann eine Anzahl unterschiedlicher Ströme aufnehmen. Die Kraftstoffdüsenleitung 230 des Vordüsen-Kraftstoffeinspritzsystems 220 kann eine Anzahl von Stützstreben 250 aufweisen, die sich von der Mittennabe 240 erstrecken. Eine beliebige Anzahl von Stützstreben 250 kann verwendet werden. Die Stützstreben 250 haben eine im Wesentlichen aerodynamisch konturierte Form 255, obwohl jede beliebige Grösse, Form oder Konfiguration verwendet werden kann. Spezifisch kann jede der Stützstreben 250 ein stromaufwärtiges Ende 260, ein stromabwärtiges Ende 270, eine erste Seitenwand 280 und eine zweite Seitenwand 290 aufweisen. Die Stützstreben 250 können sich radial von der Mittennabe 240 zu der Deckelbaugruppe 130 erstrecken. Jede Stützstrebe 250 kann mit einer oder mehreren der Kraftstoffdüsen 120 verbunden sein, um ihr den Kraftstoffstrom 30 zu liefern. Die Kraftstoffdüsen 120 können sich axial von dem stromabwärtigen Ende 270 jeder der Stützstreben 250 erstrecken. Andere Bauteile und andere Konfigurationen können verwendet werden.

[0026] Die Fig. 5 bis 7 zeigen auch ein verschachteltes Kraftstoffleitungssystem 320, wie es hier beschrieben werden kann. Das verschachtelte Kraftstoffleitungssystem 320 kann mit dem Vordüsen-Kraftstoffeinspritzsystem 220 oder einem anderen Typ von Kraftstoffeinspritzsystem zusammenwirken, um in aller Sicherheit einen oder mehrere Kraftstoffströme 30 zu den Kraftstoffdüsen 120 zu liefern. Ausserdem kann das verschachtelte Kraftstoffleitungssystem 320 auch mit dem linearen Stellantrieb 200 und der Antriebsstange 210 zusammenwirken, um die axiale Bewegung der Kraftstoffdüsen 120 innerhalb der Deckelanordnung 130 aufzunehmen, während die Anzahl der Durchgänge durch die Endabdeckung 140 beschränkt wird.

[0027] Das verschachtelte Kraftstoffleitungssystem 320 weist eine verschachtelte Kraftstoffleitung 330 auf. Die verschachtelte Kraftstoffleitung 330 kann um den linearen Stellantrieb 200 ausserhalb der Endabdeckung 140 an dem Kopfende 150 zur Bewegung damit positioniert sein. Die verschachtelte Kraftstoffleitung 330 kann eine Anzahl von Kraftstoffkreislauf-anschlüssen 340 aufweisen. Eine beliebige Anzahl der Kraftstoffkreislaufanschlüsse 340 kann verwendet werden. Die Kraftstoffkreislaufanschlüsse 340 können mit denselben oder unterschiedlichen Typen von Kraftstoffströmen 30 verbunden sein, um dabei Kraftstoffanpassungsfähigkeit vorzusehen. Die Kraftstoffkreislaufanschlüsse 340 können eine beliebige Grösse, Form oder Konfiguration haben.

[0028] Jeder der Kraftstoffkreislaufanschlüsse 340 des verschachtelten Kraftstoffrohrs 330 kann mit einem verschachtelten Kraftstoffkreislauf 350 verbunden sein. Bei diesem Beispiel sind drei (3) verschachtelte Kraftstoffzuführkreisläufe 350 gezeigt: ein erster verschachtelter Kraftstoffzuführkreislauf 360, ein zweiter verschachtelter Kraftstoffzuführkreislauf 370 und ein dritter verschachtelter Kraftstoffzuführkreislauf 380. Eine beliebige Anzahl verschachtelter Kraftstoffzuführkreislaufe 350 kann jedoch verwendet werden. Die ersten verschachtelten Kraftstoffzuführkreisläufe 350 können ringförmig ineinander derart verschachtelt sein, dass der erste verschachtelte Kraftstoffzuführkreislauf 360 innerhalb des zweiten verschachtelten Kraftstoffzuführkreislaufs 370 positioniert ist, der wiederum innerhalb des dritten verschachtelten Kraftstoffzuführkreislaufs 380 positioniert ist. Eine Kraftstoffzuführdichtung 390 kann jeden der verschachtelten Kraftstoffzuführkreisläufe 350 trennen. Jeder der verschachtelten Kraftstoffzuführkreisläufe 350 kann die Form eines Schlauchs 400 und dergleichen annehmen. Die Kraftstoffzuführkreislaufe 350 können eine beliebige Grösse, Form oder Konfiguration haben. Die verschachtelten Kraftstoffzuführkreislaufe 350 wirken gemeinsam als das gemeinsame Kraftstoffrohr 125.

[0029] Die verschachtelten Kraftstoffzuführkreislaufe 350 können innerhalb des gemeinsamen Kraftstoffrohrs 125 positioniert sein, um die Anzahl der Durchgänge in die Endabdeckung 140 auf eine einzige Eingangsöffnung 410 zu minimieren. Andere Eingangstypen durch die Endabdeckung 140 können hier jedoch verwendet werden. Die verschachtelten Kraftstoffzuführkreislaufe 350 können mit der Kraftstoffdüsenleitung 230 verbunden sein. Jeder der verschachtelten Kraftstoffzuführkreislaufe 350 kann einer spezifischen Kraftstoffdüse 120 zugewiesen sein, oder die verschachtelten Kraftstoffzuführkreislaufe können gemeinsam die Kraftstoffdüsenleitung ganz oder teilweise versorgen. Andere Bauteile und andere Konfigurationen können verwendet werden.

[0030] Das verschachtelte Kraftstoffleitungssystem 320 stellt daher ein vereinfachtes System bereit, um Kraftstoffströme 30 zu dem Brenner 100 zu liefern. Der Gebrauch der verschachtelten Kraftstoffzuführkreislaufe 350 beschränkt die Anzahl der potentiellen Leckpfade. Spezifisch, wenn einer der verschachtelten Kraftstoffzuführkreisläufe 350 leckt, fliesst das Leck einfach in den nächsten Kreislauf 350 oder in das gemeinsame Kraftstoffrohr 125. Das Lecken eines Schlauchs innerhalb der Endabdeckung 140 könnte in Materialverlust und längerem Turbinenstillstand aufgrund der Möglichkeit, dass der Kraftstoff stromaufwärts der Düsen 120, wo Selbstzünden auftreten kann, leckt, resultieren. Ausserdem liegen die Kraftstoffanschlüsse 340 ausserhalb der Endabdeckung 140, wo die Temperaturen viel niedriger sind und wo Kraftstofflecks leichter erkannt werden.

[0031] Die verschachtelten Kraftstoffzuführkreisläufe 350 minimieren auch die Anzahl der Durchgänge in der Endabdeckung 140, während mehrere Kraftstoffkreisläufe bereitgestellt werden. Das gesamte verschachtelte Kraftstoffleitungssystem 320 manövriert daher mit der Deckelbaugruppe 130 und dem linearen Stellantrieb 200 angesichts der Ausrichtung in Linie in Bezug zu der Antriebsstange 210. Eine derartige Ausrichtung kann die Belastung auf den Kraftstoffanschlüssen einschränken. Das ist anders als bei der typischen Ausrichtung, bei der die Kraftstoffleitung stationär ist und jede Verbindung durch die Endabdeckung durchgeht, um Kraftstoff zuzuführen. Das verschachtelte Kraftstoffleitungssystem 320 stellt daher mehrere Kraftstoffkreisläufe bereit, während es die Anzahl der Leckpfade in einer vereinfachten Konfiguration minimiert.

[0032] Es sollte klar sein, dass oben Stehendes nur bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung und des aus ihr resultierenden Patents betrifft. Zahlreiche Änderungen und Modifikationen können von einem Durchschnittsfachmann ausgeführt werden, ohne von dem allgemeinen Sinn und Geltungsbereich der Erfindung, wie sie von den folgenden Ansprüchen und Äquivalenten definiert ist, abzuweichen.

Claims (20)

1. Brenner für den Gebrauch mit einer Gasturbinenmaschine, der Folgendes aufweist: eine Vielzahl von Mikromischer-Kraftstoffdüsen, ein Kraftstoffleitungssystem verbunden mit der Vielzahl von Mikromischer-Kraftstoffdüsen, um diesen einen Kraftstoffstrom zu liefern, und einen linearen Stellantrieb zum Betätigen der Vielzahl von Mikromischer-Kraftstoffdüsen und des Kraftstoffrohrsystems.

2. Brenner nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Mikromischer-Kraftstoffdüsen eine Vielzahl von Mikromischer-Kraftstoffröhren und eine Kraftstoffplatte aufweist.

3. Brenner nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Mikromischer-Düsen innerhalb einer Deckelbaugruppe positioniert ist.

4. Brenner nach Anspruch 1, wobei das Kraftstoffleitungssystem ein verschachteltes Kraftstoffleitungssystem aufweist.

5. Brenner nach Anspruch 1, wobei das Kraftstoffleitungssystem eine verschachtelte Kraftstoffleitung aufweist.

6. Brenner nach Anspruch 5, wobei die verschachtelte Kraftstoffleitung einen oder mehrere Kraftstoffkreislaufanschlüsse aufweist.

7. Brenner nach Anspruch 1, wobei das Kraftstoffleitungssystem eine Vielzahl von Kraftstoffkreisläufen aufweist.

8. Brenner nach Anspruch 1, wobei das Kraftstoffleitungssystem eine Vielzahl verschachtelter Kraftstoffkreisläufe aufweist.

9. Brenner nach Anspruch 8, wobei die Vielzahl verschachtelter Kraftstoffkreisläufe eine Vielzahl von Kraftstoffzufuhrdichtungen, die dazwischen positioniert sind, aufweist.

10. Brenner nach Anspruch 8, wobei die Vielzahl verschachtelter Kraftstoffkreisläufe eine Vielzahl von Schläuchen aufweist.

11. Brenner nach Anspruch 8, wobei jeder der Vielzahl verschachtelter Kraftstoffkreisläufe mit einer der Vielzahl von Mikromischer-Kraftstoffdüsen verbunden ist.

12. Brenner nach Anspruch 8, wobei jeder der Vielzahl verschachtelter Kraftstoffkreisläufe mit einer Kraftstoffdüsenleitung verbunden ist.

13. Brenner nach Anspruch 8, wobei der lineare Stellantrieb eine Antriebsstange aufweist und wobei die Vielzahl verschachtelter Kraftstoffkreisläufe von der Antriebsstange manövriert wird.

14. Brenner nach Anspruch 13, der ferner eine Endabdeckung aufweist und wobei die Vielzahl verschachtelter Kraftstoffkreisläufe eine einzige Eingangsöffnung durch die Endabdeckung aufweist.

15. Verfahren zum Betreiben eines Brenners, das Folgendes aufweist: Positionieren einer Vielzahl von Mikromischer-Kraftstoffdüsen um eine Antriebsstange, Zuführen eines Kraftstoffstroms zu der Vielzahl Mikromischer-Kraftstoffdüsen durch ein gemeinsames Kraftstoffrohr und Manövrieren des gemeinsamen Kraftstoffrohrs und der Vielzahl von Mikromischer-Kraftstoffdüsen über die Antriebsstange.

16. Brenner für den Gebrauch mit einer Gasturbinenmaschine, der Folgendes aufweist: eine Vielzahl von Kraftstoffdüsen, eine Vielzahl verschachtelter Kraftstoffkreisläufe verbunden mit der Vielzahl Kraftstoffdüsen, um diesen einen Kraftstoffstrom zu liefern, und eine Antriebsstange zum Manövrieren der Vielzahl von Kraftstoffdüsen.

17. Brenner nach Anspruch 16, wobei die Vielzahl von Kraftstoffdüsen eine Vielzahl von Mikromischer-Düsen aufweist.

18. Brenner nach Anspruch 16, der ferner eine verschachtelte Kraftstoffleitung in Verbindung mit der Vielzahl verschachtelter Kraftstoffkreisläufe aufweist.

19. Brenner nach Anspruch 18, wobei die verschachtelte Kraftstoffleitung einen oder mehrere Kraftstoffkreislaufanschlüsse aufweist.

20. Brenner nach Anspruch 16, wobei die Vielzahl verschachtelter Kraftstoffkreisläufe eine Vielzahl von Schläuchen aufweist.