DE4335412A1

DE4335412A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Brennstoffverteilung für Ringbrennkammern von Gasturbinenanlagen

Info

Publication number: DE4335412A1
Application number: DE19934335412
Authority: DE
Inventors: Fridolin Heynen
Original assignee: ABB Management AG
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 1993-10-18
Filing date: 1993-10-18
Publication date: 1995-04-20
Anticipated expiration: 2013-10-19
Also published as: JPH07167438A; JP3808910B2; DE4335412B4

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Brennstoffverteilung für Ringbrennkammern von Gasturbinenan lagen.

Stand der Technik

Derartige Gasturbinenanlagen, deren Ringbrennkammern mit Brennern bestückt sind, die entweder mit Gas oder mit Brennöl und Wasser betrieben werden, bzw. über sogenannte Dualbrenner verfügen, welche wechselweise mit beiden Brennstoffen arbei ten können, sind bekannt. Bei diesen Anlagen werden die je weiligen Brennstoffe zentral in die einzelnen Brennerleitun gen eingespeist, d. h. ausgehend von einem Verteiler an den Ringleitungen. Mit zunehmender Größe der Gasturbinenanlagen und damit der Ringbrennkammern entsteht jedoch das Problem der ungleichmäßigen Brennstoffverteilung aufgrund der geo dätischen Höhenunterschiede bei der Anordnung der einzelnen Brenner in der Ringbrennkammer. Daher kommt es, insbesondere beim Anfahren der Brennkammer, zu einer ungenügenden Vertei lung der zunächst relativ geringen verfügbaren Brennstoffmen ge in den Ringleitungen, den Brennerleitungen und den Bren nern. Der Brennstoff strömt häufig nur durch einige Brenner im unteren Bereich der Ringbrennkammer, was die erforderliche Ringzündung be- oder gar verhindert.

Werden, beispielsweise zum Teillastfahren, einzelne Brenner gruppen der Ringbrennkammer abgeschaltet, hat das bei den be kannten Gasturbinenanlagen oft ein unerwünschtes Verkoken des Brennöls in den entsprechenden Brennern zur Folge.

Das mit den bereits genannten Nachteilen behaftete, bekannte Verfahren zur Brennstoffverteilung besteht aus folgenden Ver fahrensschritten, Öffnen der Brennstoff zufuhr zu den Ringlei tungen, Verteilung des Brennstoffes an die Brennerleitungen mittels eines zentralen Verteilers, Zündung der Ringbrennkam mer, Dauerbetrieb und schließlich Unterbrechung der Brenn stoffzufuhr zu ausgewählten Brennerleitungen.

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung versucht, all diese Nachteile zu vermeiden. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrich tung zur Brennstoffverteilung für Ringbrennkammern von Gas turbinenanlagen zu schaffen, welche sowohl die Ringzündung der Ringbrennkammer beim Anfahren der Gasturbinenanlage er möglichen bzw. verbessern als auch das Verkoken des Brennöls in den Brennern beim Abschalten eines Teils der gesamten Brenner verhindern.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß nach dem Öffnen der Brennstoff Zufuhr zu den Ringleitungen, deren völ liges Auffüllen mit Brennstoff durch das Schließen der Sek torleitungen erfolgt. Anschließend werden die Brennerleitun gen bzw. die Brenner dezentral, d. h. von mehreren Stellen aus mit Brennstoff gefüllt. Danach erfolgt die Zündung der Ring brennkammer. Nach dem Öffnen der Sektorleitungen setzt der Dauerbetrieb der Ringbrennkammer ein. Zum Abschalten einzel ner Brenner oder Brennergruppen werden die entsprechenden Ring- bzw. Sektorleitungen geschlossen. Beim Betrieb der Brenner mit Brennöl wird zuerst die Brennstoffzufuhr und spä ter die Wasserversorgung beendet.

Zur Realisierung des Verfahrens sind an der Ringbrennkammer mehrere gleichgroße Strömungssektoren angeordnet. Die Strö mungssektoren bestehen aus jeweils einem Verteilerblock mit Brennerzuführleitungen sowie mehreren Brennern und sind über Sektorleitungen mit den Ringleitungen verbunden. Jede Sektor leitung weist ein Ventil mit integrierter Bypassblende auf.

Ein Vorteil der Erfindung ist unter anderem die gleichmäßige Verteilung des Brennstoffes in der Ringbrennkammer und damit das Ermöglichen bzw. Verbessern der Ringzündung beim Start vorgang der Gasturbinenanlage. Dazu werden zunächst die Sek torleitungen mittels der Ventile geschlossen, so daß sich die Ringleitungen mit Brennstoff füllen. Infolge der regelmäßigen Anordnung mehrerer Verteilerblöcke an der Ring brennkammer und durch den Verteilerdruck des Brennstoffes werden die Brennerleitungen, über die in den Ventilen inte grierten Bypassblenden, gleichmäßig gefüllt. Damit ist eine Anspeisung auch für die im oberen Bereich der Ringbrennkammer angeordneten Brenner gewährleistet. Nach erfolgter Ringzün dung werden die Sektorleitungen wieder geöffnet, um die Ver sorgung der Brenner während des Dauerbetriebes zu gewährlei sten.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist die Möglichkeit, das Verkoken von Brennöl in den Brennern einzeln abzuschaltender Brennergruppen zu verhindern. Dazu werden die mit den abzuschaltenden Brennern verbundenen Sektorleitungen mittels der Ventile geschlossen. Jedoch erfolgt zunächst nur das Schließen der Brennstoffleitungen und erst danach das der Wasserleitungen. Auf diese Weise werden die abgeschalte ten Brenner mit Wasser gespült und damit das Verkoken verhin dert.

Es ist besonders zweckmäßig, wenn eine der zur Gaszuführung dienenden Ringleitungen als Hauptleitung ausgebildet ist, da diese aufgrund ihrer Dimensionierung am besten für eine Trägerfunktion geeignet sind.

Auf der Hauptleitung sind sowohl die Verteilerblöcke als auch Tragelemente für die anderen Ringleitungen angeordnet. Damit fungiert die Hauptleitung neben ihrer eigentlichen Aufgabe gleichzeitig als Träger der Verteilerblöcke und der anderen Ringleitungen.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Anschluß von der Haupt leitung zum Verteilerblock innerhalb des jeweiligen Vertei lerblockes realisiert ist. Auf diese Weise wird jeweils eine Sektorleitung eingespart und es kommt zur Direkteinspeisung des Brennstoffes in die Verteilerblöcke.

Aus Gründen der Standardisierung und der Kostenersparnis ist es auch beim Einsatz von ausschließlich mit Brennöl und Was ser zu betreibenden Ringbrennkammern von Vorteil, eine ei gentlich der Gaszuführung dienende Ringleitung als Hauptlei tung anzuordnen. Diese hat dann nur die Trägerfunktion für die Verteilerblöcke und die anderen Ringleitungen zu erfül len.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Ringbrennkammer mit sechs Strömungssektoren und jeweils zwölf Dualbrennern dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 Draufsicht auf eine Ringbrennkammer mit den Strö mungssektoren;

Fig. 2 vergrößerte Darstellung eines Abschnittes der Ringbrennkammer;

Fig. 3 schematische Darstellung eines Ventils mit Bypass blende.

Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentli chen Elemente gezeigt. Nicht dargestellt sind von der Anlage beispielsweise einige der Ventile, Ring-, Sektor- und Bren nerleitungen sowie die in den Verteilerblöcken befindlichen Anschlüsse der Hauptleitung an die Verteilerblöcke.

Weg zur Ausführung der Erfindung

Die in der Ringbrennkammer 1 angeordneten Brenner 2 sind gleichmäßig in sechs Strömungssektoren 3 aufgeteilt. Jeder Strömungssektor 3 besitzt einen Verteilerblock 4, der über Brennerleitungen 5 mit den Brennern 2 verbunden ist und diese mit Brennöl und Wasser bzw. Gas versorgt. Die Verteilerblöcke 4 sind mit den Ringleitungen 6 über Sektorleitungen 7 verbun den und werden aus diesen gespeist (Fig. 1).

Jeder Sektorleitung 7 ist ein Ventil 8 mit Bypassblende 9 zugeordnet (Fig. 3).

Eine der gasführenden Ringleitungen 6 ist als Hauptleitung 10 ausgebildet. Auf der Hauptleitung 10 sind die Verteilerblöcke 4 sowie Tragelemente 11 für die anderen Ringleitungen 6 ange ordnet (Fig. 2).

In der Startphase der Gasturbinenanlage werden die Sektorlei tungen 7 mittels der Ventile 8 geschlossen. Dadurch können sich die Ringleitungen 6 gleichmäßig mit Brennstoff füllen. Infolge der regelmäßigen Anordnung der Verteilerblöcke 4 an der Ringbrennkammer 1 und durch den Verteilerdruck des Brenn stoffs werden die Brennerleitungen 5 über die in den Ventilen 8 integrierten Bypassblenden 9 gefüllt, so daß auch die im oberen Bereich der Ringbrennkammer 1 angeordneten Brenner 2 gleichmäßig gespeist werden. Nach erfolgter Ringzündung wer den die Sektorleitungen 7 mittels der Ventile 8 wieder geöff net, um die Versorgung der Brenner 2 während des Dauerbetrie bes zu gewährleisten.

Sind bestimmte Gruppen von Brennern 2 einzeln abzuschalten, werden die entsprechenden Sektorleitungen 7 mit Hilfe der Ventile 8 geschlossen. Dabei erfolgt zunächst das Schließen der brennstoff- und erst danach der wasserführenden Sektor leitungen 7. Auf diese Weise werden die abzuschaltenden Bren ner 2 mit Wasser gespült, was das Verkoken des Brennöles in den Brennern 2 verhindert.

Bezugszeichenliste

1 Ringbrennkammer
2 Brenner
3 Strömungssektor
4 Verteilerblock
5 Brennerleitung
6 Ringleitung
7 Sektorleitung
8 Ventil
9 Bypassblende
10 Hauptleitung
11 Tragelement.

Claims

1. Verfahren zur Brennstoffverteilung für Ringbrennkammern von Gasturbinenanlagen, mit den Verfahrensschritten:

a) Öffnen der Brennstoffzufuhr zu den Ringleitungen,
b) Verteilung des Brennstoffes an die Brennerleitungen bzw. die Brenner,
c) Zündung der Ringbrennkammer,
d) Dauerbetrieb und
e) Unterbrechung der Brennstoffzufuhr zu einzelnen Bren nergruppen, dadurch gekennzeichnet, daß
f) nach dem Öffnen der Brennstoffzufuhr zu den Ringlei tungen (6), deren völliges Auffüllen mit Brennstoff durch Schließen der Sektorleitungen (7) erfolgt,
g) anschließend die Brennerleitungen (5) bzw. die Bren ner (2) dezentral mit Brennstoff gefüllt werden,
h) danach die Zündung der Ringbrennkammer (1) erfolgt,
i) nach anschließendem Öffnen der Sektorleitungen (7) der Dauerbetrieb einsetzt,
j) zum Abschalten einzelner Gruppen von Brennern (2) die entsprechenden Ringleitungen (6) bzw. Sektorleitungen (7) geschlossen werden, beim Betrieb mit Brennöl zu erst die Brennstoff- und dazu zeitlich versetzt die Wasserzufuhr.

2. Vorrichtung zur Brennstoffverteilung für Ringbrennkam mern von Gasturbinenanlagen, mit mehreren der Zufuhr von Gas, Brennöl und Wasser dienenden Ringleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ringbrennkammer (1) mehrere, aus jeweils einem Verteilerblock (4) mit Brennerleitun gen (5) und Brennern (2) bestehende Strömungssektoren (3) gleichmäßig angeordnet und über Sektorleitungen (7) mit den Ringleitungen (6) verbunden sind, wobei jede Sektorleitung (7) ein Ventil (8) mit integrierter By passblende (9) aufweist.

3. Vorrichtung zur Brennstoffverteilung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der zur Gaszuführung dienenden Ringleitungen (6) als Hauptleitung (10) ausgebildet ist und auf dieser die Verteilerblöcke (4) angeordnet sind.

4. Vorrichtung zur Brennstoffverteilung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptleitung (10) Tragelemente (11) für die anderen Ringleitungen (6) auf weist.

5. Vorrichtung zur Brennstoffverteilung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß von der Hauptleitung (10) zum Verteilerblock (4) innerhalb des jeweiligen Verteilerblockes (4) angeordnet ist.

6. Vorrichtung zur Brennstoffverteilung nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auch beim Einsatz einfacher, nur mit Brennöl und Wasser betriebener Bren ner (2) eine Hauptleitung (10) angeordnet ist.