DE19608349A1

DE19608349A1 - Druckzerstäuberdüse

Info

Publication number: DE19608349A1
Application number: DE19608349A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Doebbeling; Peter Dr Jansohn; Hans Peter Knoepfel; Christian Dr Steinbach
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Priority date: 1996-03-05
Filing date: 1996-03-05
Publication date: 1997-09-11
Also published as: EP0794383A3; JPH09327641A; EP0794383A2; US5934555A; CN1164442A; EP0794383B1; DE59708638D1

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Verbrennungs technik. Sie betrifft eine Druckzerstäuberdüse, umfaßsend einen Düsenkörper, in welchem eine Turbulenz- oder Drallkam mer ausgebildet ist, welche über eine Düsenbohrung mit einem Außenraum in Verbindung steht und mindestens einen Zufuhrka nal für die zu zerstäubende Flüssigkeit aufweist, durch wel chen besagte Flüssigkeit unter Druck zuführbar ist, sowie ein Verfahren zum Betrieb dieser Druckzerstäuberdüse.

Stand der Technik

Bekannt sind Zerstäuberbrenner, in denen das zur Verbrennung gelangende Öl mechanisch fein verteilt wird. Es wird in feine Tröpfchen von ca. 10 bis 400 µm Durchmesser (Ölnebel) zer legt, die unter Mischung mit der Verbrennungsluft in der Flamme verdampfen und verbrennen. In Druckzerstäubern (siehe Lueger - Lexikon der Technik, Deutsche Verlags-Anstalt Stutt gart, 1965, Band 7, S. 600) wird durch eine Ölpumpe das Öl un ter hohem Druck einer Zerstäuberdüse zugeführt. Über im we sentlichen tangential verlaufende Schlitze gelangt das Öl in eine Wirbelkammer und verläßt die Düse über eine Düsenboh rung. Dadurch wird erreicht, daß die Ölteilchen zwei Bewe gungskomponenten, eine axiale und eine radiale, erhalten. Der als rotierender Hohlzylinder aus der Düsenbohrung austretende Ölfilm weitet sich aufgrund der Fliehkraft zu einem Hohlkegel aus, dessen Ränder in instabile Schwingungen geraten und zu kleinen Öltröpfchen zerreißen. Das zerstäubte Öl bildet ei nen Kegel mehr oder weniger großen Öffnungswinkels.

Bei der schadstoffarmen Verbrennung von mineralischen Brenn stoffen in modernen Brennern, beispielsweise in Vormischbren nern der Doppelkegelbauart, die in ihrem prinzipiellen Aufbau in EP 0 321 809 B1, beschrieben sind, werden aber besondere Anforderungen an die Zerstäubung des flüssigen Brennstoffes gestellt. Diese sind vor allem folgende:

1. Die Tröpfchengröße muß gering sein, damit die Öltröpf chen vor der Verbrennung vollständig verdampfen können.
2. Der Öffnungswinkel (Ausbreitungswinkel) des Ölnebels soll insbesondere bei der Verbrennung unter erhöhtem Druck klein sein.
3. Die Tropfen müssen eine hohe Geschwindigkeit und einen hohen Impuls haben, um weit genug in den verdichteten Ver brennungsluftmassenstrom eindringen zu können, damit sich der Brennstoffdampf vollständig mit der Verbrennungsluft vor Er reichen der Flammenfront vormischen kann.

Dralldüsen (Druckzerstäuber) und luftunterstützte Zerstäuber der bekannten Bauarten mit einem Druck bis zu ca. 100 bar sind dafür kaum geeignet, weil sie keinen kleinen Ausbrei tungswinkel erlauben, die zerstäubungsqualität eingeschränkt ist und der Impuls des Tropfensprays gering ist.

Als Folge dieser ungenügenden Verdampfung und Vormischung des Brennstoffes ist deshalb eine Wasserzugabe zum lokalen Absen ken der Flammentemperatur und damit der NOx-Bildung notwen dig. Da das zugeführte Wasser oftmals auch Flammenzonen stört, die zwar an sich wenig NOx erzeugen, aber für die Flammenstabilität sehr wichtig sind, treten häufig Instabili täten, wie Flammenpulsation und/oder schlechter Ausbrand auf, was zum Anstieg des CO-Ausstoßes führt.

Eine Verbesserung ist mit der aus EP 0 496 016 B1 bekannten Hochdruckzerstäuberdüse zu erreichen. Diese besteht aus einem Düsenkörper, in welchem eine Turbulenzkammer ausgebildet ist, welche über mindestens eine Düsenbohrung mit einem Außenraum in Verbindung steht, und welche mindestens einen Zufuhrkanal für die unter Druck zuführbare zu zerstäubende Flüssigkeit aufweist. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die Quer schnittsfläche des in die Turbulenzkammer mündenden Zufuhrka nal es um den Faktor 2 bis 10 größer ist als die Quer schnittsfläche der Düsenbohrung. Durch diese Anordnung ge lingt es, in der Turbulenzkammer ein hohes Turbulenzniveau zu erzeugen, das auf dem Weg bis zum Austritt aus der Düse nicht abklingt. Der Flüssigkeitsstrahl wird durch die vor der Dü senbohrung erzeugte Turbulenz im Außenraum, also nach Ver lassen der Düsenbohrung zum raschen Zerfall gebracht, wobei sich niedrige Ausbreitungswinkel von 20° und weniger ergeben. Die Tröpfchengröße ist ebenfalls sehr niedrig.

Beim Betrieb von Gasturbinenbrennern mit flüssigem Brennstoff ist man bestrebt, möglichst über den gesamten Lastbereich der Gasturbine (ca. 10% bis 120% Brennstoffmassenstrom bezogen auf Nennlastbedingungen) ein Tropfenspray zu erzeugen, das im gesamten Bereich eine schadstoffarme und stabile Verbrennung in einem vorgegebenen Luftströmungsfeld ermöglicht.

Der Einsatz einer oben beschriebenen Hochdruckzerstäuberdüse zum Zerstäuben von flüssigem Brennstoff in Gasturbinenbren nern führt bei Vollast und Überlast (100-120%) wunschgemäß zwar zu einem nicht zu hohen Druck (100 bar) und einer gerin gen Tröpfchengröße, wobei aufgrund des engen Spraywinkels unerwünschte Wandbenetzung und Verkokung vermieden werden.

Bei Teillast sinkt jedoch der Brennstoffvordruck aufgrund des fallenden Gesamtbrennstoffmassenstromes ab. Die zur Zerstäu bung erforderliche Energie für Druckzerstäuber ist aber über den Brennstoffvordruck gegeben, so daß sich in diesem Last bereich die Zerstäubungsgüte verschlechtert und die Eindring tiefe des Brennstoffsprays in die Luftströmung durch den niedrigen Brennstoffvordruck geringer wird.

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung versucht, alle diese Nachteile zu vermeiden. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckzerstäuberdüse zu entwickeln, die eine einfache Bauart aufweist, nur einen ge ringen Bauraum benötigt und einen an die jeweiligen Betriebs bedingungen angepaßten Spraywinkel der zu zerstäubenden Flüssigkeit ermöglicht. Beim Einsatz dieser Druckzerstäuber düse in einem Gasturbinenbrenner soll schon bei kleinen Brennstoffmassenströmen (ca. 25% bezogen auf Nennlastbedin gungen) ein hinreichend großer Düsenvordruck erzeugt werden, während die Düse bei großen Brennstoffmassenströmen (ca. 100-120% bezogen auf Nennlastbedingungen) einen nicht zu ho hen Düsenvordruck benötigen soll. Mit dem so erzeugten Trop fenspray soll über den gesamten Lastbereich der Gasturbine eine schadstoffarme und stabile Verbrennung ermöglicht wer den.

Erfindungsgemäß wird das bei einer Druckzerstäuberdüse, um fassend einen Düsenkörper, in welchem eine Turbulenz- und/ oder Drallkammer ausgebildet ist, welche über eine Düsenboh rung mit einem Außenraum in Verbindung steht und mindestens einen ersten Zufuhrkanal für die zu zerstäubende Flüssigkeit aufweist, durch welchen besagte Flüssigkeit unter Druck zu führbar ist, dadurch erreicht, daß in die Kammer mindestens ein weiterer Zufuhrkanal für einen Teil der zu zerstäubende Flüssigkeit bzw. für eine zweite zu zerstäubende Flüssigkeit mündet, durch welchen besagter Teil der Flüssigkeit bzw. die zweite Flüssigkeit unter Druck und mit Drall zuführbar ist.

Die Vorteile der Erfindung bestehen unter anderem darin, daß durch diese zweistufige Druckzerstäuberdüse eine Anpassung des Topfensprays (Zerstäubungsgüte, Tropfengröße, Spraywin kel) an die jeweiligen Lastbedingungen ermöglicht wird. Wei terhin zeichnet sich die Düse durch eine einfache Bauart aus, welche nur wenig Platz benötigt.

Es ist besonders zweckmäßig, wenn die Druckzerstäuberdüse so ausgebildet ist, daß die zu zerstäubende Flüssigkeit drall frei über den/die ersten Zufuhrkanal/Zufuhrkanäle in die Kam mer zuführbar ist. Die Hauptzerstäuberstufe besteht somit aus einer drallfreien turbulenzunterstützten Druckzerstäuberdüse, die bei hohen Düsenvordrücken, z. B. 100 bar, eine sehr feine Zerstäubung mit extrem kleinen Spraywinkeln liefert. Durch die Kombination dieser Turbulenzzerstäuberstufe mit der oben beschriebenen Drallstufe, bei der bei kleinen Durchsätzen kleine Tropfen erzeugt werden, kann eine gute Anpassung der Zerstäubung an die jeweiligen Betriebsbedingungen erfolgen. Der durch die Drallkanäle in die Kammer gebrachte Teil der zu zerstäubenden Flüssigkeit rotiert in der Kammer. Durch die rotierende Bewegung wird am Düsenloch eine Hohlkegelströmung erzeugt, so daß die Flüssigkeit ab einem gewissen Massenan teil, der durch die Drallstufe zugeführt wird, nur noch als Film aus der Düse austritt. Wird nun der Massenanteil der Drallstufe mit fallendem Gesamtflüssigkeitsmassenstrom ver größert, kann der Flüssigkeitsvordruck auf hohem Niveau ge halten werden, so daß auch bei niedrigem Massenstrom eine feine Zerstäubung beibehalten werden kann. Der Flüssigkeits spraykegelwinkel ist bei niedriger Last größer, dies kompen siert die geringere Eindringtiefe des Flüssigkeitssprays in die Luftströmung. Da bei Vollast und Überlast ein sehr klei ner Spraykegelwinkel erwünscht ist, wird in diesen Fällen der durch die Drallkanäle zuströmende zu zerstäubende Flüssig keitsmassenstrom reduziert oder vollständig abgeschaltet.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn bei der erfindungsgemäßen Druckzerstäuberdüse die zu zerstäubende Flüssigkeit drallbe haftet über den/die ersten Zufuhrkanal/Zufuhrkanäle in die Kammer zuführbar ist. Dadurch wird eine zweistufige Druck drallzerstäuberdüse gebildet, bei der beide Stufen in einer gemeinsamen Kammer, die hier eine Drallkammer ist, zusammen geführt werden. Wenn die zu zerstäubende Flüssigkeit nun mit geringem Drall in die Hauptdrallstufe geführt wird, wird ein enger Spraywinkel der zu zerstäubenden Flüssigkeit erreicht.

Wird die Druckzerstäuberdüse bei Voll- und Überlastbetrieb über eine Druckdrallhauptstufe mit geringem Drall betrieben, indem die gesamte zu zerstäubende Flüssigkeit über mindestens einen ersten Zufuhrkanal der Drallkammer verdrallt zugeführt wird, wobei dort eine verdrallte Strömung erzeugt wird, wel che anschließend durch die Düsenbohrung in den Außenraum gelangt, und wird sie bei Teil- und Niedriglastbetrieb zu sätzlich über eine weitere Druckdrallstufe mit größerem Drall betrieben, indem ein Teil der zu zerstäubenden Flüssig keit oder eine zweite zu zerstäubende Flüssigkeit über den mindestens einen weiteren Zufuhrkanal stärker verdrallt der Kammer zugeführt wird und dort eine stark verdrallte Strömung erzeugt wird, welche anschließend durch die Düsenbohrung in den Außenraum gelangt, wobei der Anteil der über die weitere Drallstufe zugeführten stärker verdrallten Flüssigkeit mit fallendem Gesamtflüssigkeitsmassenstrom vergrößert wird, so kann auf diese Weise eine hervorragende Anpassung der Zer stäubung an den jeweiligen Lastbereich erfolgen.

Vorteilhaft ist ein gleitendes Umschalten zwischen den beiden Stufen, sowie je nach Lastbedingungen der Betrieb der Düse mit nur einer der beiden Stufen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Druckzer stäuberdüse sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Schließlich wird mit Vorteil die erfindungsgemäße Düse in einem Vormischbrenner der Doppelkegelbauart oder einem Vier schlitzbrenner eingesetzt, wobei im Düsennahbereich ein Teil der Verbrennungsluft (ca. 3 bis 7%) im Mantelstrom um die Dü se geführt wird. Dadurch werden lokale Ablöse- und Rezirkula tionsgebiete vermieden. Es wird verhindert, daß die Rezirku lationszone in das Innere des Brenners verschoben wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfin dung dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Teillängsschnitt einer Druckzerstäuberdüse mit Turbulenzstufe und Drallstufe;

Fig. 2 einen Querschnitt der Druckzerstäuberdüse nach Fig. 1 im Bereich der Turbulenzstufe entlang der Linie II-II;

Fig. 3 einen Querschnitt der Druckzerstäuberdüse nach Fig. 1 im Bereich der Drallstufe entlang der Linie III-III;

Fig. 4 einen Teillängsschnitt einer Druckzerstäuberdüse mit zwei Drallstufen;

Fig. 5 einen Querschnitt der Druckzerstäuberdüse nach Fig. 4 im Bereich der Drallhauptstufe entlang der Linie V-V;

Fig. 6 einen Querschnitt der Druckzerstäuberdüse nach Fig. 4 im Bereich der weiteren Drallstufe entlang der Linie VI-VI;

Fig. 7 einen Teillängsschnitt einer Druckzerstäuberdüse wie in Fig. 1 in einer anderen Ausführungsvariante;

Fig. 8 eine schematische Darstellung des Flüssigkeitszufuhr systems zur zweistufigen Druckzerstäuberdüse, wobei in beiden Stufen Öl zerstäubt wird;

Fig. 9 eine schematische Darstellung des Flüssigkeitszufuhr systems zur zweistufigen Druckzerstäuberdüse, wobei in beiden Stufen jeweils unterschiedliche Flüssigkei ten (Öl, Wasser) zerstäubt werden;

Fig. 10 eine schematische Darstellung der Massenstromvertei lung für eine Düse gemäß Fig. 1;

Fig. 11 eine schematische Darstellung der Massenstromvertei lung für eine Düse gemäß Fig. 4;

Fig. 12 einen Vormischbrenner der Doppelkegelbauart in per spektivischer Darstellung

Fig. 13 einen vereinfacht dargestellten Schnitt in der Ebene XIII-XIII gemäß Fig. 12;

Fig. 14 einen vereinfacht dargestellten Schnitt in der Ebene XIV-XIV gemäß Fig. 12;

Fig. 15 einen vereinfacht dargestellten Schnitt in der Ebene XV-XV gemäß Fig. 12;

Fig. 16 eine schematische Ansicht eines Doppelkegelbrenners mit Mantelluftstromführung im Düsennahbereich;

Fig. 17 eine schematische Ansicht eines Vierschlitzbrenners mit Mantelluftstromführung im Düsennahbereich.

Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentli chen Elemente gezeigt. Gleiche Elemente sind in den verschie denen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Strömungsrichtung der Medien ist mit Pfeilen bezeichnet.

Weg zur Ausführung der Erfindung

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von mehreren Ausfüh rungsbeispielen und der Fig. 1 bis 16 näher erläutert.

Fig. 1 bis 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfin dung, wobei Fig. 1 die Druckzerstäuberdüse in einem Teil längsschnitt darstellt und die Fig. 2 und 3 zwei Querschnitte in unterschiedlichen Ebenen zeigen.

Die Druckzerstäuberdüse umfaßt einen Düsenkörper 30, beste hend aus einem ersten Rohr 31, das an seinem in Strömungs richtung gesehenen Ende durch einen kegeligen Deckel 32 ver schlossen ist. In der Mitte des Deckels 32 ist eine Düsenboh rung 33 angeordnet, deren Längsachse mit 34 bezeichnet ist. In das Rohr 31 ist ein zweites, einen kleineren Außendurch messer als der Innendurchmesser des ersten Rohres 31 aufwei sendes Rohr 35 eingesetzt, das bis an den Deckel 32 heran reicht und auf diesem aufliegt. Der Ringraum 36 zwischen den beiden Rohren 31 und 35 dient der Zufuhr der bzw. eines Tei les der zu zerstäubenden Flüssigkeit 37. Das auf dem Deckel 32 aufliegende Ende des Rohres 35 ist mit vier tangential an gestellten Schlitzen 38 versehen, die eine Verbindung des Ringraumes 36 mit einer Kammer 39 herstellen, welche als Drallkammer für die durch die Schlitze 38 einströmende zu zerstäubende Flüssigkeit 37 dient. Die Kammer 39 wird be grenzt durch die Innenwände des Deckels 32 und des zweiten Rohres 35, sowie durch ein Füllstück 40, welches im Inneren des zweiten Rohres 35 eingeschoben und darin befestigt ist. Dieses Füllstück 40 ist von der Oberkante der Schlitze 38 be abstandet, es kann sich aber bei einer anderen Ausführungsva riante auch auf gleicher Höhe befinden. Im Füllstück 40 sind vier Zufuhrkanäle 41 für die zu zerstäubende Flüssigkeit 37 angeordnet, die eine drallfreie Zuströmung der Flüssigkeit 37 in die Kammer 39 ermöglichen, so daß die Kammer 39 in diesem Falle als Turbulenzkammer dient. Die erfindungsgemäße Druck zerstäuberdüse weist somit zwei Stufen auf - eine Turbulenz erzeugerstufe (s. Fig. 2) und eine Druckdrallstufe (s. Fig. 3).

Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Druckzerstäuberdüse auch mit mehr oder weniger Schlitzen 38 bzw. Zufuhrkanälen 41 versehen sein. Beispielsweise kann sich der Zufuhrkanal 41 über den gesamten Umfang des Füllstückes 40 erstrecken, so daß sich ein Ringspalt als Zufuhrkanal in die Turbulenzkammer 39 ergibt. Ebenso ist auch eine andere Verteilung der Kanäle über den Umfang möglich.

Fig. 4 bis 6 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Er findung, wobei Fig. 4 die erfindungsgemäße Druckzerstäuber düse in einem Teillängsschnitt darstellt und die Fig. 5 und 6 zwei Querschnitte in unterschiedlichen Ebenen zeigen.

Der Aufbau der Düse unterscheidet sich vom oben beschriebenen Ausführungsbeispiel nur dadurch, daß anstelle der Turbulenz erzeugerstufe eine Drallhauptstufe in der Düse vorhanden ist. Dazu sind die Zufuhrkanäle 41a im Gegensatz zu den Zufuhrka nälen 41 in Fig. 1 hier nicht axial ausgerichtet im Füllstück 40 angeordnet, sondern sie sind tangential angestellt, so daß die zu zerstäubende Flüssigkeit 37 sowohl über die Kanä le 38 als auch über die Kanäle 41a verdrallt in die Kammer 39 gelangt. Dabei ist wichtig, daß die zu zerstäubende Flüssig keit 37 nur einen geringen Drall, der zu einem engen Sprayke gelwinkel Φ führt, erhält, wenn sie die Kanäle 41a durch strömt hat, während der Drall der Flüssigkeit 37 nach Durch strömen der Kanäle 38 größer ist und damit ein größerer Spraykegelwinkel Φ erreichbar ist. Im Ausführungsbeispiel ge mäß Fig. 4 ist dargestellt, daß die Düse von zwei zu zer stäubenden Flüssigkeiten 37 und 37′ beaufschlagt wird. Beide Flüssigkeiten 37, 37′ werden der Kammer 39, die in diesem Falle eine reine Drallkammer ist, verdrallt zugeführt, wobei die Flüssigkeit 37 weniger verdrallt ist als die Flüssigkeit 37′. Durch die unterschiedliche Verdrallung kann der Sprayke gelwinkel Φ und damit die Verteilung des Flüssigkeitsmassen stromes nach der Düse beeinflußt werden.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsvariante einer erfin dungsgemäßen zweistufigen Druckzerstäuberdüse mit einer Tur bulenzerzeugerstufe und einer Drallstufe. Die Druckzerstäu berdüse umfaßt einen Düsenkörper 30, bestehend aus einem er sten Rohr 31, das an seinem in Strömungsrichtung gesehenen Ende durch einen kegeligen Deckel 32 verschlossen ist. Im Deckel 32 ist wiederum die Düsenbohrung 33 angeordnet. Im er sten Rohr 31 ist ein zweites Rohr 35, welches einen kleineren Außendurchmesser aufweist als der Innendurchmesser des er sten Rohres 31, eingesetzt, so daß sich zwischen den Rohren 31 und 35 ein Ringkanal 36 ausbildet, der gemäß Fig. 7 wegen verschiedener Einsätze eine unterschiedliche Höhe aufweisen kann. Dieser Ringkanal 36 dient als Zuleitung für eine Drall stufe. Das zweite Rohr 35 wird von einem Füllstück 40 größe ren Durchmessers begrenzt, welches mit dem Deckel 32 des er sten Rohres 31 die Kammer 39 umschließt. Im Füllstück 40 ist mindestens ein tangential angestellter Drallkanal 38 zur Ver bindung des Ringkanales 36 mit der Kammer 39 angeordnet. Vor teilhaft sind beispielsweise 6 Kanäle 38. Im zweiten Rohr 35 und im Füllstück 40 ist außerdem mindestens ein Zufuhrkanal 41 als Turbulenzkanal für die zu zerstäubende Flüssigkeit achsparallel angeordnet, wobei der/die Zufuhrkanal/Zufuhr kanäle 41 in den/die Drallkanal/Drallkanäle 38 einmünden.

Selbstverständlich ist es auch möglich, die Kanäle 38 und 41 so anzuordnen, daß beispielsweise die Drallkanäle 38 in die Kanäle 41 einmünden, so daß die zu zerstäubende Flüssigkeit nur über die Kanäle 41 in die Kammer 39 gelangt.

Fig. 8 zeigt in einer schematischen Darstellung ein mögliches Flüssigkeitszufuhrsystem zur Druckzerstäuberdüse. Über eine Pumpe 42 wird die zu zerstäubende Flüssigkeit, in diesem Fal le flüssiger Brennstoff (Öl) 12, in einen Druckbehälter 43 gepumpt. Ein Rücklaufventil 49 dient der Einstellung des Pum penvordruckes. Zwischen der Pumpe 42 und dem Druckbehälter 43 ist in der Brennstoffleitung ein Absperrventil 50 angeordnet. Vom Druckbehälter 43 gehen zwei Leitungen 44, 45 ab, wobei die Leitung 44 den Ringraum 36 (und damit die Drallzerstäu berstufe) speist und die Leitung 45 mit den Zufuhrkanä len 41 (Turbulenzerzeugerstufe) bzw. 41a (Drallzerstäuberstu fe) in Verbindung steht. In den Leitungen 44 und 45 ist je weils ein Steuerventil 46 bzw. 47 angeordnet, welche eine Re gulierung der jeweiligen zugeführten Flüssigkeitsmenge ge statten. Je nach Bedarf kann auch eines der beiden Ventile 46, 47 völlig geschlossen sein, so daß in diesem Falle nur eine der beiden Zerstäuberstufen der Düse in Betrieb ist. Zwischen beiden Stufen ist ein gleitendes Umschalten möglich. Wie in Fig. 8 angedeutet ist, sollen über dieses Brennstoff zufuhrsystem mehrere Brenner beispielsweise einer Gasturbi nenbrennkammer mit Brennstoff versorgt werden. Die gezeigte Schaltung hat den Vorteil, daß zur Regelung der zwei Zer stäuberstufen nur die beiden Ventile 46, 47, d. h. nur ein Steuerventil pro Stufe, notwendig sind.

In Fig. 9 ist eine andere Ausführungsvariante analog zu Fig. 8 dargestellt. Die Druckzerstäuberdüse wird in diesem Falle über eine Zufuhrleitung 44 mit Wasser 51 und eine Zufuhrlei tung 45 mit Öl 12 gespeist. In den Leitungen 44 und 45 ist jeweils eine Pumpe 42 und stromabwärts ein Abstellventil 50 angeordnet, mit dem wahlweise die Leitungen 44 und 45 ge schlossen werden können. Die Menge der zu zerstäubenden Flüs sigkeiten 12, 51 wird mittels der Steuerventile 46, 47 gere gelt. Werden, wie in Fig. 9 angedeutet, über dieses Flüssig keitszufuhrsystem mehrere Brenner beispielsweise einer Gastur binenbrennkammer mit flüssigem Brennstoff 12 bzw. Wasser 51 versorgt, so kann beim Start bzw. bei Teillast die Düse be trieben werden, indem nur Öl 12 über die Drallhauptstufe fein zerstäubt wird. Die Drallstufe kann dabei für Maximaldruck bei maximalem Brennstoffmassenstrom _BS ausgelegt werden. Bei höherer Last bzw. Vollast erfolgt dann über die Leitung 44 eine Zufuhr von Wasser 51. Wasser 51 und Öl 12 vermischen sich in der Kammer 39 und bilden eine Emulsion, welche beim Austritt aus der Düse zerstäubt wird. Dies führt zur Senkung der NOx-Emissionen. Auch hier ergibt sich als Vorteil, daß nur ein Steuerventil pro Zerstäuberstufe notwendig ist, daß für den Gasturbinenbetrieb nur eine Ölleitung notwendig ist und daß die Drallstufe für reinen Ölbetrieb ausgelegt werden kann, da die Zufuhr von Wasser 51 durch die Leitung 44 zu ei ner Erhöhung des Gesamtmassenstromes bei gleichem Druck führt.

Fig. 10 zeigt die Verteilung des Brennstoffmassenstromes _BS in Abhängigkeit vom Radius R des Sprays bei einer Druckzer stäuberdüse gemäß der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsva riante in einem gewissen Abstand von der Düse. Wird nur die turbulenzerzeugende Stufe betrieben, so wird ein sehr enger Spraykegelwinkel Φ erreicht. Wird dagegen nur die Drallerzeu gerstufe betrieben, so wirkt sich dies in einem größeren Spraykegelwinkel Φ aus. Beim kombinierten Betrieb beider Stu fen kann stufenlos die Massenverteilung zwischen beiden Stu fen variiert werden.

Fig. 11 zeigt die Verteilung des Brennstoffmassenstromes _BS in Abhängigkeit vom Radius R des Sprays bei einer Druckzer stäuberdüse gemäß der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsva riante in einem gewissen Abstand von der Düse. Beim kombi nierten Betrieb der beiden mit unterschiedlichen Spraykegel winkeln Φ arbeitenden Drallstufen kann ebenfalls die Massen stromverteilung zwischen beiden Stufen variiert werden.

Die erfindungsgemäße Druckzerstäuberdüse kann beispielsweise in einen Gasturbinenbrenner eingebaut und folgendermaßen be trieben werden:

Zunächst soll eine Druckzerstäuberdüse in einer Ausführungs variante nach Fig. 1 verwendet werden. Da für Vollast und Überlast ein sehr enger Spraykegelwinkel Φ erwünscht ist, wird nur die turbulenzunterstützte Zerstäuberstufe benutzt. Dazu wird der gesamte zu zerstäubende Brennstoffmassenstrom über mindestens einen Zufuhrkanal 41 (nach Fig. 1 vier Zu fuhrkanäle 41) der Turbulenzkammer 39 unverdrallt zugeführt, wobei dort eine hochturbulente Strömung erzeugt wird, welche anschließend durch die Düsenbohrung 33 in den Brenner ge langt. Diese Hauptstufe liefert bei Düsenvordrücken von ca. 100 bar eine sehr feine Zerstäubung mit einem extrem engen Spraykegelwinkel Φ (ca. 20°). Bei Teil- und Niedriglastbe trieb wird diese turbulenzunterstützte Druckzerstäuberstufe mit einer Drallstufe zur Erzeugung kleiner Tropfen bei klei nen Durchsätzen kombiniert. Dazu wird ein Teil des zu zer stäubenden Brennstoffes über mindestens einen weiteren Zu fuhrkanal 38 (nach Fig. 1 vier Zufuhrkanäle 38) verdrallt der Kammer 30 zugeführt, so daß die Turbulenzkammer 30 zusätz lich als Drallkammer benutzt wird. Durch die rotierende Bewe gung wird an der Düsenbohrung 33 eine Hohlkegelströmung er zeugt. Der Brennstoff tritt ab einem gewissen Massenanteil, der durch die Drallstufe geführt wird, nur noch als Film aus der Düse aus. Wird nun der Anteil des durch die Drallstufe geführten Brennstoffmassenstromes mit fallendem Gesamtbrenn stoffmassenstrom vergrößert, kann der Brennstoffvordruck auf einem hohen Niveau (<10 bar) gehalten werden und somit eine feine Zerstäubung auch bei niedrigem Massenstrom beibehalten werden. Zusätzlich wird bei niedriger Last dadurch der Spray kegelwinkel Φ vergrößert. Da bei niedriger Last die Ein dringtiefe des Brennstoffsprays in die Luftströmung geringer ist als bei Vollast, wird dies durch den größeren Sprayke gelwinkel Φ kompensiert. Für Vollast und Überlast ist ein sehr enger Spraykegelwinkel Φ erwünscht. Dazu muß der durch die Drallkanäle 38 zuströmende Brennstoffmassenstrom voll ständig abgeschaltet werden, so daß das Verhalten einer rei nen turbulenzunterstützten Druckzerstäuberdüse erreicht wird.

Wird eine Druckzerstäuberdüse gemäß Fig. 4 verwendet, so wird bei Voll- und Überlastbetrieb der Gasturbine der gesamte zu zerstäubende Brennstoff über mindestens einen ersten Zu fuhrkanal 41a (nach Fig. 4 vier Zufuhrkanäle 41a) der Drall kammer 39 mit geringem Drall zugeführt, wobei dort eine ver drallte Strömung erzeugt wird, welche anschließend durch die Düsenbohrung 33 in den Außenraum gelangt. Durch den geringen Drall wird ein enger Spraykegelwinkel Φ realisiert, der bei hohen Drücken zu einer feinen Zerstäubung des Brennstoffes führt. Bei Teil- und Niedriglastbetrieb wird zusätzlich ein Teil des zu zerstäubenden Brennstoffes über den mindestens einen weiteren Zufuhrkanal 38 (nach Fig. 4 vier Zufuhrkanäle 38) stärker verdrallt der Kammer 39 zugeführt. In der Kammer 39 wird dadurch eine stärker verdrallte Strömung erzeugt, welche anschließend durch die Düsenbohrung 33 in den Außen raum gelangt, wobei der Anteil des über die weitere Drallstu fe zugeführten stärker verdrallten Brennstoffmassenstromes mit fallendem Gesamtbrennstoffmassenstrom vergrößert wird. Die starke Verdrallung führt hierbei zu einem größeren Spraykegelwinkel Φ, welcher wiederum die niedrigere Eindring tiefe des Brennstoffsprays in die Luftströmung kompensiert. Durch die variable Gestaltung des Spraykegelwinkels Φ kann eine optimale Anpassung der Zerstäubung des Brennstoffes an die jeweiligen Betriebsbedingungen des Gasturbine erfolgen. Im Gegensatz zu üblichen zweistufigen Dralldüsen werden bei der erfindungsgemäßen Ausführung beide Stufen in einer ge meinsamen Drallkammer zusammengeführt. Außerdem ist es mög lich, je nach Lastbereich verschiedene Flüssigkeiten, z. B. Öl 12 und Wasser 51, in den beiden Stufen zu zerstäuben.

Die erfindungsgemäße Druckzerstäuberdüse kann beispielsweise in einem Vormischbrenner der Doppelkegelbauart, dessen prin zipieller Aufbau in EP 0 321 809 B1 beschrieben ist, einge baut werden.

Fig. 12 zeigt in perspektivischer Darstellung den Doppelke gelbrenner mit integrierter Vormischzone. Die beiden Teilke gelkörper 1, 2 sind bezüglich ihrer Längssymmetrieachsen 1b, 2b radial versetzt zueinander angeordnet. Dadurch entstehen auf beiden Seiten der Teilkegelkörper 1, 2 in entgegengesetz ter Einströmungsanordnung jeweils tangentiale Lufteintritts schlitze 19, 20, durch welche die Verbrennungsluft 15 in den Innenraum 14 des Brenners, d. h. in den von den beiden Teilke gelkörpern 1, 2 gebildeten Kegelhohlraum strömt. Die Teilke gelkörper 1, 2 erweitern sich geradlinig in Strömungsrich tung, d. h. sie weisen einen konstanten Winkel α mit der Bren nerachse 5 auf. Die beiden Teilkegelkörper 1, 2 haben je ei nen zylindrischen Anfangsteil 1a, 2a, welche ebenfalls ver setzt verlaufen. In diesem zylindrischen Anfangsteil 1a, 2a befindet sich die erfindungsgemäße Druckzerstäubungsdüse 3, welche etwa im engsten Querschnitt des kegelförmigen Innen raums 14 des Brenners angeordnet ist. Selbstverständlich kann der Brenner auch ohne zylindrischen Anfangsteil, also rein kegelig ausgeführt sein. Der flüssige Brennstoff 12 wird mit tels der Düse 3 in oben beschriebener Art und Weise zer stäubt. In Abhängigkeit von den jeweiligen Betriebsbedingun gen ergeben sich unterschiedliche Spraykegelwinkel Φ. Der Brennstoffspray 4 wird im Innenraum 14 des Brenners von dem durch die Lufteintrittsschlitze 19, 20 tangential in den Brenner einströmenden Verbrennungsluftstrom 15 umschlossen, die Zündung des Gemisches erfolgt erst am Ausgang des Bren ners, wobei im Bereich der Brennermündung die Flamme durch eine Rückströmzone 6 stabilisiert wird.

Die beiden Teilkegelkörper 1, 2 weisen längs der Luftein trittsschlitze 19, 20 je eine Brennstoffzuleitung 8, 9 auf, welche längsseitig mit Öffnungen 17 versehen sind, durch wel che ein weiterer Brennstoff 13 (gasförmig oder flüssig) strö men kann. Dieser Brennstoff 13 wird der durch die tangentia len Lufteintrittsschlitze 19, 20 in den Brennerinnenraum strömenden Verbrennungsluft 15 zugemischt, was durch die Pfeile 16 dargestellt wird. Ein Mischbetrieb des Brenners über die Düse 3 und die Brennstoffzuführungen 8, 9 ist mög lich.

Brennraumseitig ist eine Frontplatte 10 angeordnet mit Öff nungen 11, durch welche bei Bedarf Verdünnungsluft oder Kühl luft dem Brennraum 22 zugeführt werden. Darüber hinaus sorgt diese Luftzuführung dafür, daß eine Flammenstabilisierung am Ausgang des Brenners stattfindet. Dort stellt sich eine sta bile Flammenfront 7 mit einer Rückströmzone 6 ein.

Aus den Fig. 13 bis 15 ist die Anordnung von Leitblechen 21a, 21b zu entnehmen. Diese können beispielsweise um einen Dreh punkt 23 geöffnet oder geschlossen werden, so daß dadurch die ursprüngliche Spaltgröße der tangentialen Lufteintritts schlitze 19, 20 verändert wird. Selbstverständlich kann der Brenner auch ohne diese Leitbleche 21a, 21b betrieben werden.

Da bei diesen Brennern die Gefahr besteht, daß sich im Dü sennahbereich Ablöse- und Rezirkulationsgebiete bilden, wird dies gemäß Fig. 16 verhindert, indem um die Düse 3 ein Kanal 24 angeordnet wird, durch den ein Mantelluftstrom 15a als Spülluft strömt. Der Mantelluftstrom 15a beträgt etwa 3 bis 7% des Verbrennungsluftstromes 15.

Selbstverständlich kann-mit dem eben beschriebenen Verfahren auch ein Brenner (s. Fig. 17) betrieben werden, im wesentli chen bestehend aus einem Drallerzeuger 100 für einen Verbren nungsluftstrom 15 und aus Mitteln zur Eindüsung eines Brenn stoffes, bei dem stromab des Drallerzeugers 100 eine Misch strecke 220 angeordnet ist und diese innerhalb eines ersten Streckenteiles 200 in Strömungsrichtung verlaufende Über gangskanäle 201 zur Überführung einer im Drallerzeuger 100 gebildeten Strömung in den stromab der Übergangskanäle 201 nachgeschalteten Durchflußquerschnitt 18 der Mischstrecke 220 aufweist, wobei das Mittel zur Eindüsung des Brennstoffes eine erfindungsgemäße Druckzerstäuberdüse ist, welche nach einem der oben beschriebenen Verfahren betrieben wird. Der Drallerzeuger 100 ist bevorzugt ein kegelförmiges Gebilde, das tangential mehrfach (z. B. über vier Schlitze) vom tangen tial einströmenden Verbrennungsluftstrom 15 beaufschlagt wird. Dieser Verbrennungsluftstrom 15 legt sich um den Brenn stofftropfenspray 4, der zuvor durch Zerstäubung des flüssi gen Brennstoffes 12 in der zweistufigen Druckzerstäuberdüse 3 gebildet wurde. Die sich bildende Strömung wird anhand einer stromab des Drallerzeugers 100 vorgesehenen Übergangsgeome trie (Übergangskanäle 201) nahtlos in ein Übergangsstück 200 übergeleitet, welches durch ein Rohr 18 verlängert ist. Beide Teile bilden die Mischstrecke 220, an die sich abströmseitig die eigentliche, hier nicht dargestellte Brennkammer an schließt. Die Mischstrecke erlaubt eine sehr gute Vormi schung des Brennstoffes mit der Verbrennungsluft, ermöglicht eine verlustarme Strömungsführung und verhindert durch ein Maximum an Axialgeschwindigkeit auf der Achse eine Rückzün dung der Flamme aus der Brennkammer. Da die Axialgeschwindig keit zur Wand hin abfällt, sind in der Wand des Rohres 18 Bohrungen 48 vorgesehen, durch die Verbrennungsluft 15 ein strömt, welche entlang der Wand eine Geschwindigkeitserhöhung hervorruft. Erst stromab des Mischrohres 220 bildet sich eine zentrale Rückströmzone 6, welche die Eigenschaften eines Flammenhalters aufweist. Auch hier ist es von Vorteil, wenn 3 bis 7% des Verbrennungsluftstromes 15 als Mantelluftstrom 15a um die Druckzerstäuberdüse geführt werden. Auf diese Weise werden wiederum Ablöse- und Rezirkulationsgebiete im Düsen nahbereich verhindert.

Bezugszeichenliste

1, 2 Teilkegelkörper
1a, 2a zylindrischer Anfangsteil
1b, 2b Mittelachse der Teilkegelkörper
3 Zerstäuberdüse
4 Brennstofftropfenspray
5 Brennerachse
6 Rückströmzone (vortex breakdown)
7 Flammenfront
8, 9 Brennstoffzuleitung
10 Frontplatte
11 Öffnungen in der Frontplatte
12 flüssiger Brennstoff
13 weiterer Brennstoff (flüssig oder gasförmig)
14 Innenraum des Brenners
15 Verbrennungsluftstrom
15a Mantelluftstrom (Teil von Pos. 15)
16 Eindüsung Brennstoff
17 Öffnungen
18 Rohr
19, 20 tangentialer Lufteintrittsschlitz
21a, 21b Leitblech
22 Brennraum abströmseitig des Brenners
23 Drehpunkt
30 Düsenkörper
31 erstes Rohr
32 Deckel von Pos. 31
33 Düsenbohrung
34 Längsachse der Düse
35 zweites Rohr
36 Ringraum zwischen Pos. 31 und 35
37 zu zerstäubende Flüssigkeit
37′ zweite zu zerstäubende Flüssigkeit
38 tangential angestellter Schlitz
39 Turbulenz- und/oder Drallkammer
40 Füllstück
41 Zufuhrkanal (axial ausgerichtet)
41a Zufuhrkanal (tangential angestellt)
42 Pumpe
43 Druckbehälter
44 Leitung
45 Leitung
46 Ventil in Pos. 44
47 Ventil in Pos. 45
48 Bohrungen in Pos. 18
49 Rücklaufventil
50 Absperrventil
51 Wasser
100 Drallerzeuger
200 Übergangsstück
201 Übergangskanal
220 Mischrohr
α Kegelhalbwinkel
Φ Spraykegelwinkel
R Radius des Sprays
_BS Brennstoffmassenstrom

Claims

1. Druckzerstäuberdüse, umfassend einen Düsenkörper (30), in welchem eine Turbulenz- und/oder Drallkammer (39) ausgebildet ist, welche über eine Düsenbohrung (33) mit einem Außenraum in Verbindung steht und mindestens ei nen ersten Zufuhrkanal (41, 41a) für die zu zerstäubende Flüssigkeit (37) aufweist, durch welchen besagte Flüs sigkeit (37) unter Druck zuführbar ist, dadurch gekenn zeichnet, daß in die Kammer (39) mindestens ein weite rer Zufuhrkanal (38) für einen Teil der zu zerstäubenden Flüssigkeit (37) oder für eine zweite zu zerstäubende Flüssigkeit (37′) mündet, durch welchen besagter Teil der Flüssigkeit (37) oder die zweite Flüssigkeit (37′) unter Druck und mit Drall zuführbar ist.

2. Druckzerstäuberdüse nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die zu zerstäubende Flüssigkeit (37) drallfrei über den/die ersten Zufuhrkanal/Zufuhrkanäle (41) in die Kammer (39) zuführbar ist.

3. Druckzerstäuberdüse nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die zu zerstäubende Flüssigkeit (37) drallbehaftet über den/die ersten Zufuhrkanal/Zufuhr kanäle (41a) in die Kammer (39) zuführbar ist.

4. Druckzerstäuberdüse nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Düsenbohrung (33) im Deckel (32) eines ersten Rohres (31) angeordnet ist, in welchem ein zweites Rohr (35) kleineren Außendurchmessers einge setzt ist, das bis zum besagten Deckel (32) reicht, und im deckelseitigen Ende des zweiten Rohres (35) minde stens ein Schlitz (38) vorgesehen ist, welcher tangen tial angestellt ist und einen Drallkanal bildet und den Ringraum (36) zwischen dem ersten (31) und dem zweiten Rohr (35) mit der Kammer (39) verbindet, von welcher die Düsenbohrung (33) in den Außenraum führt, wobei die Kammer (39) im wesentlichen durch den Deckel (32), die Innenwände des zweiten Rohres (35) und ein Füllstück (40) im zweiten Rohr (35) begrenzt ist, und der/die er ste(n) Zufuhrkanal/Zufuhrkanäle (41) achsparallel im Füllstück (40) angeordnet ist/sind.

5. Druckzerstäuberdüse nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Düsenbohrung (33) im Deckel (32) eines ersten Rohres (31) angeordnet ist, in welchem ein zweites Rohr (35) kleineren Außendurchmessers einge setzt ist, das bis zum besagten Deckel (32) reicht, und im deckelseitigen Ende des zweiten Rohres (35) minde stens ein Schlitz (38) vorgesehen ist, welcher tangen tial angestellt ist und einen Drallkanal bildet und den Ringraum (36) zwischen dem ersten (31) und dem zweiten Rohr (35) mit der Kammer (39) verbindet, von welcher die Düsenbohrung (33) in den Außenraum führt, wobei die Kammer (39) im wesentlichen durch den Deckel (32), die Innenwände des zweiten Rohres (35) und ein Füllstück (40) im zweiten Rohr (35) begrenzt ist, und der erste Zufuhrkanal (41) als Ringspalt zwischen dem Füllstück (40) und den Innenwänden des zweiten Rohres (35) ange ordnet ist.

6. Druckzerstäuberdüse nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Düsenbohrung (33) im Deckel (32) eines ersten Rohres (31) angeordnet ist, in welchem ein zweites Rohr (35) kleineren Außendurchmessers einge setzt ist, wobei der sich zwischen den Rohren (31) und (35) ausbildende Ringkanal (36) als Zuleitung für eine Drallstufe vorgesehen ist und das zweite Rohr (35) von einem Füllstück (40) begrenzt ist, welches mit dem Dec kel (32) des ersten Rohres (31) die Kammer (39) bildet, wobei im Füllstück (40) mindestens ein tangential ange stellter Drallkanal (38) zur Verbindung des Ringkanales (36) mit der Kammer (39) angeordnet ist und im zweiten Rohr (35) und dem Füllstück (40) mindestens ein Zufuhr kanal (41) als Turbulenzkanal für die zu zerstäubende Flüssigkeit achsparallel angeordnet ist und der/die Zu fuhrkanal/Zufuhrkanäle (41) in den/die Drallkanal/ Drallkanäle (38) münden.

7. Druckzerstäuberdüse nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Düsenbohrung (33) im Deckel (32) eines ersten Rohres (31) angeordnet ist, in welchem ein zweites Rohr (35) kleineren Außendurchmessers einge setzt ist, wobei der sich zwischen den Rohren (31) und (35) ausbildende Ringkanal (36) als Zuleitung für eine Drallstufe vorgesehen ist und das zweite Rohr (35) von einem Füllstück (40) begrenzt ist, welches mit dem Dec kel (32) des ersten Rohres (31) die Kammer (39) bildet, wobei im Füllstück (40) mindestens ein tangential ange stellter Drallkanal (38) zur Verbindung des Ringkanales (36) mit der Kammer (39) angeordnet ist und im zweiten Rohr (35) und dem Füllstück (40) mindestens ein Zufuhr kanal (41) als Turbulenzkanal für die zu zerstäubende Flüssigkeit achsparallel angeordnet ist und der/die Drallkanal/Drallkanäle (38) in den/die Zufuhrkanal/Zu fuhrkanäle (41) münden.

8. Druckzerstäuberdüse nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die beiden Drallstufen einen unterschied lichen Spraykegelwinkel (Φ) aufweisen.

9. Druckzerstäuberdüse nach Anspruch 3 und 8, dadurch ge kennzeichnet, daß die Düsenbohrung (33) im Deckel (32) eines ersten Rohres (31) angeordnet ist, in welchem ein zweites Rohr (35) kleineren Außendurchmessers einge setzt ist, das bis zum besagten Deckel (32) reicht, und im deckelseitigen Ende des zweiten Rohres (35) minde stens ein Schlitz (38) vorgesehen ist, welcher tangenti al angestellt ist und einen Drallkanal bildet und den Ringraum (36) zwischen dem ersten (31) und dem zweiten Rohr (35) mit der Kammer (39) verbindet, von welcher die Düsenbohrung (33) in den Außenraum führt, wobei die Kammer (39) im wesentlichen durch den Deckel (32), die Innenwände des zweiten Rohres (31) und ein Füllstück (40) im zweiten Rohr (35) begrenzt ist, und der/die er ste(n) Zufuhrkanal/Zufuhrkanäle (41a) tangential als Drallkanal/Drallkanäle im Füllstück (40) angeordnet ist/sind.

10. Druckzerstäuberdüse nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die zu zerstäubende Flüssigkeit (37) durch den/die ersten Zufuhrkanal/Zufuhrkanäle (41a) ge ringer verdrallbar ist als die durch den/die weiteren Zufuhrkanal/Zufuhrkanäle (38) verdrallbaren Teil der Flüssigkeit (37) oder die zweite Flüssigkeit (37′).

11. Verfahren zum Betrieb einer Druckzerstäuberdüse nach ei nem der Ansprüche 1, 2, 4, 5 oder 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Druckzerstäuberdüse bei Voll- und Überlastbetrieb über eine drallfreie Turbulenzerzeuger hauptstufe betrieben wird, indem die gesamte zu zerstäu bende Flüssigkeit (37) über mindestens einen Zufuhrkanal (41) der Turbulenzkammer (39) unverdrallt zugeführt wird, wobei dort eine hochturbulente Strömung erzeugt wird, welche anschließend durch die Düsenbohrung (33) in den Außenraum gelangt, und daß die Druckzerstäuber düse bei Teil- und Niedriglastbetrieb zusätzlich über eine Druckdrallstufe betrieben wird, indem ein Teil der zu zerstäubenden Flüssigkeit (37) oder die zweite zu zerstäubende Flüssigkeit (37′) über den mindestens einen weiteren Zufuhrkanal (38) verdrallt der Kammer (39) zu geführt und dort eine stark verdrallte Strömung erzeugt wird, welche anschließend durch die mindestens eine Dü senbohrung (33) in den Außenraum gelangt, wobei der An teil der über die Drallstufe zugeführten Flüssigkeit (37, 37′) mit fallendem Gesamtflüssigkeitsmassenstrom vergrößert wird.

12. Verfahren zum Betrieb einer Druckzerstäuberdüse nach einem der Ansprüche 1, 3, 8, 9 oder 10, dadurch gekenn zeichnet, daß die Druckzerstäuberdüse bei Voll- und Überlastbetrieb über eine Druckdrallhauptstufe mit ge ringem Drall betrieben wird, indem die gesamte zu zer stäubende Flüssigkeit (37) über mindestens einen ersten Zufuhrkanal (41a) der Drallkammer (39) verdrallt zuge führt wird, wobei dort eine verdrallte Strömung erzeugt wird, welche anschließend durch die mindestens eine Dü senbohrung (33) in den Außenraum gelangt, und daß die Druckzerstäuberdüse bei Teil- und Niedriglastbetrieb zu sätzlich über eine weitere Druckdrallstufe mit größerem Drall betrieben wird, indem ein Teil der zu zerstäuben den Flüssigkeit (37) oder die zweite zu zerstäubende Flüssigkeit (37′) über den mindestens einen weiteren Zu fuhrkanal (38) stärker verdrallt der Kammer (39) zuge führt wird und dort eine stark verdrallte Strömung er zeugt wird, welche anschließend durch die mindestens eine Düsenbohrung (33) in den Außenraum gelangt, wobei der Anteil der über die weitere Drallstufe zugeführten stärker verdrallten Flüssigkeit (37, 37′) mit fallendem Gesamtflüssigkeitsmassenstrom vergrößert wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeich net, daß zwischen den beiden Stufen gleitend umgeschal ten wird.

14. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeich net, daß beide Stufen gleichzeitig und im Durchsatz va riierbar betrieben werden.

15. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeich net, daß nur eine der beiden Stufen betrieben wird.

16. Verfahren zur Verbrennung von flüssigem Brennstoff (12) in einem Brenner ohne Vormischstrecke, wobei im Innen raum (14) des Brenners durch Zerstäubung des Brennstof fes (12) in einer Düse (3) eine in Strömungsrichtung sich ausbreitende, die Wände des Innenraumes (14) nicht benetzende kegelförmige Flüssigbrennstoffsäule (Brenn stofftropfenspray 4) gebildet wird, welche von einem tangential in den Brenner einströmenden Verbrennungs luftstrom (15) umschlossen wird, wobei die Zündung des Gemisches am Ausgang des Brenners stattfindet und die Flamme im Bereich der Brennermündung durch eine Rück strömzone stabilisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (3) eine Druckzerstäuberdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ist, welche mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15 betrieben wird, und daß 3 bis 7% des Verbrennungsluftstromes (15) als Man telluftstrom (15a) um die Düse (3) geführt werden.

17. Verfahren zur Verbrennung von flüssigem Brennstoff (12) in einem Brenner mit Vormischstrecke, wobei im Innenraum (14) des Brenners durch Zerstäubung des Brennstoffes (12) in einer Düse (3) eine in Strömungsrichtung sich ausbreitende, die Wände des Innenraumes (14) nicht be netzende kegelförmige Flüssigbrennstoffsäule (Brenn stofftropfenspray 4) gebildet wird, welche von einem tangential in den Brenner einströmenden Verbrennungs luftstrom (15) umschlossen und dadurch eine verdrallte Strömung erzeugt wird, welche stromabwärts über in Strö mungsrichtung verlaufende Übergangskanäle (201) in eine Mischstrecke (220) gelangt, und die Zündung des Gemi sches erst am Ausgang des Brenners stattfindet, wobei die Flamme im Bereich der Brennermündung durch eine Rückströmzone stabilisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (3) eine Druckzerstäuberdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ist, welche mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15 betrieben wird, und daß 3 bis 7% des Verbrennungsluftstromes (15) als Man telluftstrom (15a) um die Düse (3) geführt werden.