DE102005023536B4

DE102005023536B4 - Vormischbrenner mit aufprallgekühltem Mittelkörper und Verfahren zum Kühlen des Mittelkörpers

Info

Publication number: DE102005023536B4
Application number: DE102005023536A
Authority: DE
Inventors: Stanley Kevin Widener
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2004-06-03
Filing date: 2005-05-21
Publication date: 2012-02-02
Anticipated expiration: 2025-05-22
Also published as: JP2005345094A; US7412833B2; US20060010878A1; CN1704574A; JP4846271B2; DE102005023536A1; US7007477B2; US20050268614A1; CN1704574B

Abstract

Brennstoffdüse, die aufweist: – Eine äußere Umfangswand; – einen Düsenmittelkörper, der konzentrisch innerhalb der Außenwand angeordnet ist; – einen Brennstoff-/Luftvormischer (114), der einen Lufteinlass, einen Brennstoffeinlass und einen Vormischkanal (116) aufweist, der zwischen der Außenwand und dem Mittelkörper ausgebildet ist und sich wenigstens teilweise rings um diesen erstreckt; – einen Kühlluftströmungskanal (152, 164), der in dem Mittelkörper ausgebildet ist und sich wenigstens teilweise rings um diesen erstreckt; – einen Gasbrennstoffströmungskanal, der in dem Mittelkörper ausgebildet ist und sich zumindest teilweise in diesem erstreckt; wobei der Kühlluftströmungskanal einen ersten Kanal (152) und einen zweiten Kanal (164) aufweist, von denen der erste Kanal axial an einer perforierten Prallplatteneinrichtung (160) endet, die Öffnungen (162) für eine Prallströmung der Kühlluft zu einer Innenfläche einer Stirnseite (163) des Mittelkörpers hin und auf diese gerichtet ausbildet und der zweite Kanal (164) sich von der Nähe der Prallplatteneinrichtung und der genannten...

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Brennstoffdüse, wie etwa einen Gas-/Luftvormischbrenner zur Verwendung in Gasturbinen, die einen Luftdrallerzeuger und ein ringförmiges Brennerrohr aufweist, das einen stumpfen Mittelkörper umgibt. Mehr im Einzelnen betrifft die Erfindung die Ausbildung einer Düsenstirnseite und eine Anpassung, um dieselbe zu kühlen.
Gasturbinen zur Energieerzeugung sind üblicherweise mit Brennstoffdüsen lieferbar, die entweder für „Zweifachbrennstoff” oder für „ausschließlich Gas” ausgelegt sind. „Ausschließlich Gas” bezieht sich auf einen Betrieb, bei dem bspw. Erdgas verbrannt wird, während „Zweifachbrennstoff” darauf hinweist, dass die Möglichkeit des Betriebs mit der Verbrennung entweder von Erdgas oder flüssigem Brennstoff besteht. Die „Zweifachbrennstoff”-Konstruktion wird in der Regel so angewandt, dass Öl lediglich als Aushilfsbrennstoff verwendet wird, wenn kein Erdgas zur Verfügung steht. Die „ausschließlich Gas”-Auslegung wird angeboten, um die Kosten zu reduzieren, weil die Düsenteile und die zugehörigen Ausrüstungselemente, die für einen Betrieb mit flüssigem Brennstoff erforderlich sind, nicht mitgeliefert werden. In der Regel sind Brennstoffdüsen für die „Zweifachbrennstoff”-Einsatzmöglichkeit ausgelegt, während die „ausschließlich Gas”-Version eine Abwandlung der Zweifachbrennstoff-Konstruktion ist, bei der die dem flüssigen Brennstoff zugeordneten Teile, zu denen Kanäle für Öl, Zerstäubungsluft und Verdünnungswasser gehören, bei der Düse weggelassen und durch jeweils eine Komponente ähnlicher Größe und Gestalt, aber ohne die inneren Merkmale der Flüssigbrennstoffpatrone, ersetzt sind. Diese Austauschkomponente ist als „Einsatz für ausschließlich Gas” bekannt. Ein Ausführungsbeispiel einer Brennstoffdüse, die für den Betrieb mit „ausschließlich Gas” eingerichtet ist, ist in 1 dargestellt.
US 5 924 275 A beschreibt eine Brennstoffdüse für eine Gasturbine zur Stabilisierung des Verbrennungsvorgangs und zur Verringerung der Schadstoffemissionen mit einem zentralen Flüssigbrennstoffkanal und mehreren ringförmig angeordneten Kanälen zum Transport von Diffusions- und Vormischgasbrennstoff sowie Zerstäubungsluft an das Düsenende.
US 6 698 207 B1 beschreibt eine weitere Brennstoffdüse für eine Gasturbine. In einem Ringkanal werden der Brennstoff und die Vormischluft gemischt. Der Düse wird weiterhin durch einen inneren Kanal Kühlluft zugeführt, die an der Düsenspitze in den Brenngasstrom hinein austritt.
DE 30 33 988 A1 beschreibt einen Gasbrenner zur Erzeugung von Heizgasen, deren Temperatur innerhalb eines weiten Bereiches einstellbar ist, insbesondere für industrielle Anwendungen wie die Herstellung von Keramik. Der Brenner weist eine Düse mit einem äußeren Brenngaskanal sowie einen weiter innen liegenden Luftkanal auf, der die Verbrennungsluft axial bis zur Düsenspitze führt, wo sie an der stirnseitigen Wand der Düse umgelenkt wird und diese kühlt. Die erwärmte Luft wird in der Gegenrichtung durch einen Ringkanal vom Düsenende weg geleitet, bevor sie zur Vormischung in dem äußeren Ringkanal mit dem Brenngas gemischt wird. In der Düsenachse ist ferner ein zentraler Luftkanal vorhanden, der größere Luftmengen in die Verbrennungskammer einleiten kann, wodurch sich Gastemperaturen weit unterhalb der bei stöchiometrischer Gemischbildung auftretenden Verbrennungsgastemperaturen erreichen lassen.
1 zeigt einen Querschnitt durch die Brenneranordnung 10. Die Brenneranordnung ist in vier Funktionsgebiete aufgeteilt, zu denen eine Einlassstromeinrichtung (air conditioner) 12, eine Luftverwirbelungsanordnung mit im Folgenden als „Swozzle-Anordnung” (swozzle = swirler + nozzle) bezeichneter Erdgas-Brennstoffinjektion 14, ein ringförmiger Brennstoff-/Luftmischkanal 16 und eine zentrale Diffusionsflammen-Brennstoffdüsenanordnung 18 gehören.
Luft tritt in den Brenner aus einem Hochdruckplenum ein, dass die ganze Anordnung, mit Ausnahme des Austrittsendes, umgibt, welches in die Brennkammerreaktionskammer ragt. Der größte Teil der Verbrennungsluft tritt in den Vormischer über die Einlassstromeinrichtung 12 ein. Die Einlassstromeinrichtung weist einen ringförmigen Strömungskanal auf, der von einer massiven zylindrischen Innenwand 20 an seinem Innendurchmesser, einer perforierten, zylindrischen Außenwand 22 an seinem Außendurchmesser und durch eine perforierte Endkappe 24 an seinem strömungsaufwärtsseitigen Ende begrenzt ist. Im Zentrum des Strömungskanals sind einige oder mehrere ringförmige Umlenkschaufeln oder -bleche 26 vorgesehen. Die Vormischerluft tritt in die Einlassstromeinrichtung 12 über die Perforationen in der Endkappe 24 und in der zylindrischen Außenwand 22 ein.
Nach dem Austritt aus der Einlassstromeinrichtung 12 tritt Verbrennungsluft in die „Swozzle”-Anordnung 14 ein. Die „Swozzle”-Anordnung weist eine Nabe 28 und einen Mantel 30 auf, die durch eine Anzahl tragflächenartig gestalteter Umlenkschaufeln 32 miteinander verbunden sind, die der durch den Vormischer durchströmenden Verbrennungsluft einen Drall erteilen. Jede Umlenkschaufel 32 enthält einen oder mehrere Erdgaszufuhrkanäle durch den Kern des Schaufelblatts. Diese Brennstoffkanäle verteilen Erdgas-Brennstoff- auf Gas-Brennstoffinjektionsbohrungen 34, die die Wandung des jeweiligen Schaufelblatts durchdringen. Die Brennstoffinjektionsbohrungen können auf der Druckseite, der Saugseite oder auf beiden Seiten der Umlenkschaufeln 32 angeordnet sein. Erdgasbrennstoff tritt in die „Swozzle”-Anordnung 14 durch einen Einlasskanal und einen ringförmigen Kanal 36 bzw. durch Einlasskanäle und ringförmige Kanäle ein, die die Umlenkschaufelkanäle speisen. Der Erdgasbrennstoff beginnt sich in der „swozzle”-Anordnung mit der Verbrennungsluft zu vermischen, wobei die Brennstoff-Luftvermischung in dem ringförmigen Kanal 16 vollendet wird, der durch eine Mittelkörperverlängerung 38 und eine Brennerrohrverlängerung 40 gebildet ist. Nach dem Austritt aus dem Ringkanal 16 tritt das Brennstoff-/Luftgemisch in die Brennkammerreaktionszone ein, in der die Verbrennung stattfindet.
Im Zentrum der Brenneranordnung ist eine Diffusionsflammen-Brennstoffdüsenanordnung 16 angeordnet, die Erdgasbrennstoff durch einen Ringkanal 42 und eine Bohrung 44 zugeführt erhält. Im Zentrum dieser Diffusionsflammen-Brennstoffdüse ist ein Hohlraum 46 vorgesehen, der, wie oben erwähnt, entweder die Flüssigbrennstoffeinheit für die Einsatzfähigkeit mit Zweifachbrennstoff oder den Einsatz für den „ausschließlich Gas”-Betrieb aufnimmt. Der Einsatz 45 für „ausschließlich Gasbetrieb” ist bei diesem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Bei der Ausbildung für Zweifachbrennstoff werden während des Gasbrennstoffbetriebs die Öl-, Zerstäubungsluft- und Wasserkanäle in diesem Bereich mit kalter Luft gespült, um sie bei Nichtgebrauch der Kanäle gegen den Eintritt von heißem Gas abzusperren. Wenn die Düse für ausschließlich Gasbetrieb ausgelegt ist, muss der Hohlraum 46, wie dargestellt, an dem distalen Ende der Düse im Wesentlichen abgedeckt sein, um zu verhindern, dass heißes Verbrennungsgas in den zentralen Bereich 46 eindringt, was wegen der hohen Temperatur zu mechanischen Schäden führen kann. Durch Löcher 47 in der Stirnseite des Einsatzes für ausschließlich Gasbetrieb tritt eine kleine Luftmenge durch, um die Spitze des Einsatzes für ausschließlich Gasbetrieb zu kühlen und zu bespülen.
Gegenwärtig wird der Mittelkörper mit Luft gekühlt, die durch Öffnungen oder Kanäle 48 an der stumpfen Seite 63 des Mittelkörpers direkt in die Rezirkulationszone 57 eingeführt wird. Diese Luft wird gelegentlich auch als Luftvorhang bezeichnet. Wie schematisch in 1 dargestellt, wird der Vorhangsluftstrom 50 zur Kühlung des Mittelkörpers üblicherweise durch einen zu diesem Zwecke in den Drallschaufeln 32 ausgebildeten Kanal über einen Ringkanal 52 zugeführt und, wie oben erwähnt, durch Öffnungen oder Kanäle 48 an der Stirnseite des Mittelkörpers ausströmen lassen. Diese Luft hat jedoch keine Zeit zu einer kräftigen Vermischung bevor sie die Flamme erreicht.
Einige Brennstoffdüsenkonstruktionen haben keinen getrennten Kühlluftkanal für die Spitze des Mittelkörpers.
Diese Konstruktionen verlassen sich bei der Kühlung auf Luft die zur Spülung der Brennstoffverteilungskanäle verwendet wird, wenn kein Brennstoff den Brennstoffverteilungskanälen zugeführt wird. Bei diesen Konstruktionen besteht die Gefahr thermische Schäden während der transienten Übergangsvorgänge zwischen einer Brennstoffverteilungsströmung und einer Spülluftströmung.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die dynamischen Verhältnisse müssen durch sorgfältige Optimierung der Luftmenge gesteuert werden, die zum Kühlen und Spülen verwendet wird. Die Flammenstabilität und magere Abgase werden von der zum Kühlen und Spülen verwendeten Luft beeinflusst und begrenzt. Außerdem werden NO_x-Emissionen durch die Wirksamkeit der Vermischung der Kühl- und Spülluft vor dem Eintritt in die Flamme beeinflusst.
Gebräuchliche Vormischbrenner, wie sie oben beschrieben wurden, leiden gelegentlich an Anfälligkeit gegen Dynamik und einer Verschlechterung der Stabilität der Schadstofffreiheit, weil Kühl- und Spülluft für die Brennstoffdüsen und den Mittelkörper direkt in die Rezirkulationszone hinter dem stumpfen Körper eingeleitet werden. Diese Luft verdünnt sowohl das Gemisch in der Rezirkulationszone als sie auch wegen der Herabsetzung der Flammentemperatur und einer instabilen Rückwirkung auf das Druckverhältnis an der Ausströmmündung zu einer instabilen Verbrennung führt.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Aufprallkühltechnik bei einem Vormischbrenner angewandt, um die Seite des stumpfen Mittelkörpers zu kühlen, die an der strömungsabwärtigen Seite der hohen Flammentemperatur ausgesetzt ist. Die Erfindung verringert damit, im Vergleich zur üblichen Praxis, die in die Rezirkulationszone injizierte Luftmenge, wodurch sie die Flammenstabilität und die dynamische Anfälligkeit gegen Druckschwankungen verbessert. Die Erfindung kann im Zusammenhang mit „ausschließlich Gasbetrieb”- oder „Mehrfachbrennstoff”-Düsenkonstruktionen verwendet werden. Die Erfindung kann demgemäß bei einer Brennstoffdüse verwirklicht werden, die aufweist: Eine äußere Umfangswand; einen Düsenmittelkörper, der konzentrisch innerhalb der Außenwand angeordnet ist; einem Brennstoff-/Luftvormischer, der einen Lufteinlass, einen Brennstoffeinlass und einen Vormischkanal aufweist, welcher zwischen der Außenwand und dem Mittelkörper ausgebildet ist und sich wenigstens teilweise rings um diesen erstreckt; einen Kühlluftströmungskanal, der in dem Mittelkörper ausgebildet ist und sich wenigstens teilweise rings um diesen erstreckt, einen Gasbrennstoffströmungskanal der in dem Mittelkörper ausgebildet ist und sich wenigstens teilweise um diesen herum erstreckt; wobei der Kühlluftströmungskanal einen ersten Kanal und einen zweiten Kanal aufweist, von denen der erste Kanal axial an einer perforierten Prallplatteneinrichtung endet, die Öffnungen für eine Prallströmung der Kühlluft zu einer Innenfläche einer Stirnseite des Mittelkörpers hin und auf diese ausbildet und von denen der zweite Kanal sich von der Nähe der Prallplatteneinrichtung und der erwähnten Innenfläche zu wenigstens einer Öffnung erstreckt, die in einer Außenwand des Mittelkörpers ausgebildet ist und in Strömungsverbindung mit dem Vormischkanal steht, der zwischen dem Düsenmittelkörper und der Außenwand des Mittelkörpers ausgebildet ist.
Die Erfindung kann auch in einem Verfahren zur Kühlung einer Brennstoffdüse verwirklicht werden, die aufweist: Eine äußere Umfangswand, einen konzentrisch in dieser Außenwand angeordneten Düsenmittelkörper, einen Brennstoff-/Luftvormischer mit einem Lufteinlass, einem Brennstoffeinlass und einem Vormischkanal, der zwischen der Außenwand und dem Mittelkörper ausgebildet ist und sich wenigstens teilweise rings um diesen erstreckt; einen Kühlluftstromungskanal, der in dem Mittelkörger ausgebildet ist und sich wenigstens teilweise rings um diesen erstreckt; und einen Gasbrennstoffströmungskanal, der in dem Mittelkörper ausgebildet ist und sich wenigstens teilweise rings um diesen erstreckt; wobei das Verfahren beinhaltet: Durchströmenlassen von Kühlluft durch den Kühlkanal zu einer Innenfläche einer Stirnseite des Mittelkörpers hin und Aufprallen lassen der Kühlluft auf diese Innenfläche; und Abströmen lassen verbrauchter Aufprallluft von der Nähe der Innenfläche zu dem Vormischkanal und in diesen hinein, der zwischen dem Düsenmittelkörper und der Außenwand des Mittelkörpers ausgebildet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Das Verständnis dieser und anderer Aufgaben und Vorteile der Erfindung wird erleichtert durch die nachfolgende detailliertere Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung, in Zusammenschau mit der beigefügten Zeichnung in der darstellen:
1 eine schematische Veranschaulichung, teilweise im Längsschnitt, eines Brenners, zur schematischen Veranschaulichung eines Strömungsweges der Luft eines Luftvorhangs zur Kühlung des Mittelkörpers;
2 eine schematische Veranschaulichung, teilweise im Längsschnitt, einer aufprallgekühlten Mittelkörperausbildung bei einer Ausführungsform der Erfindung,
3 eine vergrößerte Ansicht des strömungsabwärtigen Endes der Einrichtung nach 2; und
4 eine vergrößerte Darstellung einer alternativen Ausführungsform der Durchtrittsöffnung für verbrauchtes Aufprallgas bei der Einrichtung nach 2.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Gebräuchliche Vormischbrenner der in 1 veranschaulichten Bauart können an einer dynamischen Empfindlichkeit und einer Verschlechterung der Stabilität der Schadstofffreiheit durch die Einleitung von Kühl- und Spülgas für die Brennstoffdüse und den Mittelkörger direkt in die Rezirkulationszone hinter dem stumpfen Körper leiden. Diese Luft verdünnt sowohl das Gemisch in der Rezirkualtionszone als sie auch wegen der Herabsetzung der Flammentemperatur und einer instabilen Rückwirkung auf das Druckverhältnis an der Auslassmündung zu einer instabilen Verbrennung führt.
Eine als erste Ausführungsform der Erfindung dienende Brenneranordnung ist beispielhaft in den 2 bis 4 veranschaulicht. Zur Erleichterung der Erläuterung und des Verständnisses sind Komponenten dieses Brenners, die im Wesentlichen Komponenten des vorbeschriebenen bekannten Brenners entsprechen, mit entsprechenden, um 100 erhöhten Bezugszeichen versehen, doch ist deren Beschreibung auf das beschränkt, was erforderlich ist, um die Unterschiede zwischen dem erfindungsgemäßen Aufbau und der bekannten Einrichtung hevorzuheben.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird an der stumpfen Seite des Mittelkörpers des Vormischbrenners eine Prallkühlung dadurch vorgenommen, dass der Kühlluftstrom 150 durch eine ringförmige Trennwand 158 in dem Mittelkörper in einen nach vorne strömenden Strom 154 und einen entgegen gesetzt strömenden Strom 156 unterteilt wird und dass ein Plattengebilde 160 vorgesehen ist, das am Ende der Trennwand 158 Prallöffnungen 162 begrenzt. Die Trennwand 158 definiert somit einen Vorwärtströmungskanal 152 und einen Rückwärtsströmungskanal 164 und leitet über die Platte 160 den Kühlluftstrom in Form von Hochgeschwindigkeitsluftstrahlen (Jets) gegen die Rückseite (Innenseite) der stumpfen Seite 163 des Mittelkörpers. Die verbrauchte Prallluft strömt dann konzentrisch und in einer bezüglich der Vorwärtsströmung des Kühlstroms nach hinten weisenden Richtung durch einen Kanal 164 zu der Kopfseite des Vormischers. Die verbrauchte Prallluft tritt sodann radial durch einen zweiten Satz Öffnungen 166 in den Vormischringraum 116 unmittelbar strömungsabwärts von dem Drallerzeuger 114 ein. Dort vermischt sich die eingeströmte Luft 150 vor der Verbrennung mit dem Gas-/Luftstrom von dem Drallerzeuger 114.
Bei der veranschaulichten Ausführungsform sind die Kanäle oder Öffnungen 166 für die verbrauchte Prallluft so dargestellt, dass sie radial in den Vormischringraum gerichtet sind. Diese Öffnungen können aber auch in einer strömungsabwärts und/oder in Umfangsrichtung weisenden Richtung geneigt angeordnet sein, um die Grenzschicht aufzufrischen und den Flammenrückschlaggrenzbereich zu verbessern, wobei dies alternativ schematisch in 4 veranschaulicht ist.
Die Anordnung einer prallgekühlten Fläche 163 und die vorgeschlagene Rückstromausbildung begrenzen ersichtlich die in die Rezirkulationszone injizierte Luft auf lediglich die Spülluft, die für die Diffusionsöffnungen und den Einsatz für „ausschließlich Gasbetrieb” oder die „Flüssigbrennstoffpatrone” erforderlich isr. Außerdem ist es bei einer erfindungsgemäßen Bauart möglich, auf den Einsatz für ausschließlich Gasbetrieb bei einer für ausschließlich Gasbetrieb vorgesehenen Konstruktion insgesamt zu verzichten, so dass keine Spülluft benötigt wird. Da die verbrauchte Prallluft in den Gas-/Luftstrom eingeführt wird, wird die verbrauchte Prallluft vorgemischt. Wenngleich die Wirksamkeit der Vormischung beim zusammentreffen der Strömungen hinter dem Drallerzeuger 114 beschränkt sein kann, ist doch die Vormischung wesentlich wirksamer als jene bei Luft des Luftvorhangs oder bei Spülluft, die unmittelbar in die Rezirkulationszone eintritt.
Ein Vorteil der als Ausführungsformen der Erfindung angegebenen Bauarten besteht darin, dass die Flammenstabilität durch Verringerung der Verdünnung in der Rezirkulationszone verbessert wird, wodurch die Temperatur der rezirkulierten Verbrennungsprodukte erhöht wird, die die Ausgangsquelle für die Verankerung der Flamme bilden. Ein weiterer Vorteil liegt in der Isolierung der Auslassmündung der verbrauchten Prallluft von der unmittelbaren Nähe der Flamme, wodurch die Empfindlichkeit gegen dynamische Druckschwankungen verringert wird. Ein weiterer Vorteil der angegeben Bauart liegt in der Verwendung von Kühlluft zur Unterstützung der Verhinderung eines Flammenrückschlags und zur Flammenstabilisierung in dem Bereich des Außendurchmessers des Mittelkörpers durch Verdünnung des darin enthaltenen Gemisches. Ein zusätzlicher Vorteil liegt in der verringerten Empfindlichkeit gegen dynamische Vorgänge bei der Wahl der Spül- und Kühlluftmengen, so dass diese Mengen vorzugsweise auf der Grundlage der Anforderungen an die Kühlung gewählt werden können. Bei Einhaltung eines ausreichendes Abstandes von der Empfindlichkeit gegen dynamische Vorgänge, kann die Kühlluft für den Mittelkörper auch dazu verwendet werden, die Emissionen (vorzugsweise No_x) zu beeinflussen, indem das Brennstoff-/Luftverhältnisprofil am Ausgang des Vormischkanals verändert wird. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass auch die Anordnung von zwei in Reihe zueinander angeordneten Öffnungsgruppen mit einem dazwischen eingeschlossenen Volumen den Vorteil der Anwendung einer ähnlichen Technologie wie sie in der US-Patentschrift 5,211,004 beschrieben ist, deren Inhalt durch Bezugnahme hiermit eingeschlossen ist, bei Gasbrennstoffdüsen beinhaltet und in ähnlicher Weise auch zur Verringerung dynamischer Druckschwankungen vorteilhaft sein kann.
Wenngleich die Erfindung im Vorstehenden im Zusammenhang mit einer im Augenblick als besonders zweckdienlich und bevorzugt betrachteten Ausführungsform beschrieben wurde, so versteht sich doch, dass die Erfindung nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt ist, sondern, dass im Gegenteil sie alle die vielfältigen Abwandlungen und äquivalenten Anordnungen mit umfasst, die im Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche liegen.
Bezugszeichenliste

10: Brenneranordnung
12: Einlassstromeinrichtung
14: Luftdrallerzeugeranordnung
16: Brennstoff-/Luftmischkanal
18: Diffusionsflammen-Brennstoffdüsenanordnung
20: zylindrische Innenwand
22: perforierte zylindrische Außenwand
24: perforierte Endkappe
26: ringförmige Umlenkbleche oder Schaufeln
28: Nabe
30: Mantel
32: Umlenkschaufeln oder Bleche
34: Gasbrennstoffinjektionsbohrungen
36: Ringkanal(-kanäle)
38: Mittelkörperverlängerung
40: Brennerrohrverlängerung
42: Ringkanal
44: Bohrungen
45: Einsatz für ausschließlichen Gasbetrieb
46: Hohlraum
47: Öffnungen
48: Öffnungen oder Kanäle
50: Vorhangsluftstrom
52: Ringkanal
57: Rezirkulationszone
63: stumpfe Seite
114: Drallerzeuger
116: Vormischringraum
150: Kühlluftstrom
152: Vorwärtsströmungs-Kanal
154: Vorwärtströmung und
156: Rückwärtsströmung
158: rohrförmige Trennwand
160: Platteneinrichtung
162: Prallöffnungen
163: stumpfe Seite
164: Rückstromkanal
166: Öffnungen

Claims

Brennstoffdüse, die aufweist: – Eine äußere Umfangswand; – einen Düsenmittelkörper, der konzentrisch innerhalb der Außenwand angeordnet ist; – einen Brennstoff-/Luftvormischer (114), der einen Lufteinlass, einen Brennstoffeinlass und einen Vormischkanal (116) aufweist, der zwischen der Außenwand und dem Mittelkörper ausgebildet ist und sich wenigstens teilweise rings um diesen erstreckt; – einen Kühlluftströmungskanal (152, 164), der in dem Mittelkörper ausgebildet ist und sich wenigstens teilweise rings um diesen erstreckt; – einen Gasbrennstoffströmungskanal, der in dem Mittelkörper ausgebildet ist und sich zumindest teilweise in diesem erstreckt; wobei der Kühlluftströmungskanal einen ersten Kanal (152) und einen zweiten Kanal (164) aufweist, von denen der erste Kanal axial an einer perforierten Prallplatteneinrichtung (160) endet, die Öffnungen (162) für eine Prallströmung der Kühlluft zu einer Innenfläche einer Stirnseite (163) des Mittelkörpers hin und auf diese gerichtet ausbildet und der zweite Kanal (164) sich von der Nähe der Prallplatteneinrichtung und der genannten Innenfläche zu wenigstens einer Öffnung (166) hin erstreckt, die in einer Außenwand des Mittelkörpers ausgebildet ist und in Strömungsverbindung mit dem Vormischkanal (116) steht, der zwischen dem Düsenmittelkörper und der Außenwand des Mittelkörpers ausgebildet ist.
Brennstoffdüse nach Anspruch 1, bei der der Brennstoff-/Luftvormischer eine sogenannte „swozzle”-Anordnung (114) strömungsabwärts von dem Lufteinlass aufweist, wobei die „swozzle”-Anordnung (114) eine Anzahl Umlenkschaufeln (132) der „swozzle”-Anordnung (114) aufweist, die der von dem Lufteinlass zuströmenden, eintretenden Luft einen Drall verleihen und wobei jede Umlenkschaufel (132) der „swozzle”-Anordnung (114) einen inneren Brennstoffströmungskanal aufweist, wobei der Brennstoffeinlass Brennstoff in die inneren Brennstoffströmungskanäle einspeist und die Brennstoffströmungskanäle Brennstoff in die eintretende Luft einbringen.
Brennstoffdüse nach Anspruch 2, bei der die Brennstoffströmungskanäle Brennstoff in die einströmende Luft über Dosieröffnungen (134) einbringen, die den Brennstoffströmungskanälen entsprechen, wobei die Brennstoffdosieröffnungen (134) durch die jeweiligen Wände der Umlenkschaufeln (132) verlaufen.
Brennstoffdüse nach Anspruch 1, bei der der erste Kanal (152) und der zweite Kanal (164) koaxial angeordnet sind, derart dass einer der Kanäle (152, 164) bezüglich einer Achse des Mittelkörpers jeweils radial auf der Innenseite des anderen Kanals angeordnet ist.
Brennstoffdüse nach Anspruch 4, bei der der erste Kanal (152) bezüglich einer Achse des Mittelkörpers radial auf der Innenseite des zweiten Kanals (164) angeordnet ist.
Brennstoffdüse nach Anspruch 1, bei der die wenigstens eine Öffnung (166) in einer im Wesentlichen rechtwinklig zu einer Achse des Mittelkörpers verlaufenden Richtung mündet.
Brennstoffdüse nach Anspruch 1, bei der die wenigstens eine Öffnung (166) in einer ersten Richtung mündet, die axial und/oder in Umfangsrichtung bezüglich einer rechtwinklig zu einer Achse des Mittelkörpers weisenden Richtung geneigt ist.