DE4435473A1

DE4435473A1 - Vormischbrenner für flüssigen Brennstoff

Info

Publication number: DE4435473A1
Application number: DE19944435473
Authority: DE
Inventors: Franz Joos
Original assignee: ABB Management AG
Current assignee: Alstom SA
Priority date: 1994-10-04
Filing date: 1994-10-04
Publication date: 1996-04-11

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen flammenstabilisierenden Vor mischbrenner der Doppelkegelbauart, bei dem innerhalb eines Vormischraumes der über Düsen eingespritzte flüssige Brenn stoff vorgängig der Zündung mit der Brennluft intensiv ver mischt wird.

Stand der Technik

Ein solcher Vormischbrenner ist beispielsweise bekannt aus der EP-B1 321 809. In der Kegelspitze ist dort eine zentrale Düse angeordnet, über die der flüssige Brennstoff in Bren nerlängsrichtung in einem spitzen Winkel in die Hohlkegel eingespritzt wird. Das entstehende kegelige Brennstoffprofil wird von der tangential in den Brennerinnenraum einströmen den Verbrennungsluft umschlossen. In axialer Richtung wird die Konzentration des Brennstoffes fortlaufend infolge der Vermischung mit der Verbrennungsluft abgebaut. Die Zündung des Gemischs erfolgt am Brenneraustritt.

Um einen ordentlichen Vormischbetrieb mit einem solchen Brenner fahren zu können, wird der flüssige Brennstoff in der Regel mit Wasserzugabe zum Teil vorverdampft und vorver mischt. Von Nachteil ist hierbei, daß aufgrund des dann erforderlichen großen Durchmessers der Brennstofflanze auch der Durchmesser des Brenners bereits an der Kegelspitze relativ groß wird. Dies macht sich insbesondere bei Bren nern mit kleinen Durchsätzen bemerkbar.

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung versucht diesen Nachteil zu vermeiden. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brenner für Flüssigbrenn stoff der eingangs genannten Art möglichst kompakt zu gestalten.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Brenn stoff über Einzelbohrungen eingedüst wird, die über den Umfang des Brenners verteilt sind. Vorzugsweise sind die Einzelbohrungen in einer Ebene im Bereich des Brenneraus tritts angeordnet.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Ringbrennkammer für eine Gasturbine schematisch dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Teillängsschnitt einer Brennkammer;

Fig. 2A einen Querschnitt durch einen Vormischbrenner der Doppelkegel-Bauart im Bereich seines Austritts;

Fig. 2B einen Querschnitt durch denselben Vormisch brenner im Bereich der Kegelspitze.

Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentli chen Elemente gezeigt. Nicht dargestellt sind beispielsweise die vollständige Brennkammer und deren Zuordnung zu einer Anlage, die Brennstoffbereitstellung, die Regeleinrichtungen und dergleichen. Die Strömungsrichtung der Arbeitsmittel ist mit Pfeilen bezeichnet.

Weg zur Ausführung der Erfindung

In Fig. 1 ist mit 50 ein ummanteltes Plenum bezeichnet, wel ches in der Regel die von einem nicht dargestellten Verdich ter geförderte Verbrennungsluft aufnimmt und einer ringför migen Brennkammer 60 zuführt.

Am Kopfende der Brennkammer, deren Brennraum mit einer Brennkammerwand 63 ummantelt ist und durch eine Frontplatte 54 begrenzt ist, ist ein ringförmiger Dom 55 aufgesetzt. In diesem Dom ist ein Brenner 110 so angeordnet, daß der Bren neraustritt 118 zumindest annähernd bündig ist mit der Frontplatte 54. Über die an ihrem äußeren Ende gelochte Domwandung strömt die Verbrennungsluft aus dem Plenum 50 in das Dominnere und beaufschlagt die Brenner. Der Brennstoff wird dem Brenner über eine Brennstofflanze 120 zugeführt, welche die Dom- und die Plenumwand durchdringt.

Beim schematisch dargestellten Vormischbrenner 110 handelt es sich um einen sogenannten Doppelkegelbrenner, wie er beispielsweise aus der eingangs genannten EP-B1-0 321 809 bekannt ist. Wie auch aus Fig. 2A und 2B ersichtlich, besteht er im wesentlichen aus zwei hohlen, kegelförmigen Teilkörpern 111, 112, die in Strömungsrichtung ineinander geschachtelt sind. Dabei sind die jeweiligen Mittelachsen 113, 114 der beiden Teilkörper gegeneinander versetzt. Die benachbarten Wandungen der beiden Teilkörper bilden in deren Längserstreckung tangentiale Schlitze 119 für die Verbren nungsluft, die auf diese Weise in das Brennerinnere gelangt.

Am Brennerende ist an jedem Teilkörper 111, 112 ein Ringka nal 116 angeordnet, der über eine längs der Teilkörper verlaufende Leitung aus der Brennstofflanze 120 mit beispielsweise Dieselöl versorgt wird. Von diesen Ringkanä len münden radial gerichtete Einströmöffnungen 117 in das Kegelinnere. Die Zerstäubung des Öls erfolgt nach dem Quer strahlprinzip durch Eindüsung der Ölstrahlen in die vorbei streichende drallbehaftete Luftströmung. Die Brennstoff trajektorien und damit die Eindringtiefe und das Mischver halten des Brennstoffes kann durch den Lochdurchmesser und den Brennstoffdruck optimiert werden. Als Beispiel sei ange führt, daß bei einem üblichen Öldruck von ca. 30 bar über den Umfang gleichmäßig verteilt zehn solcher Einströmöff nungen 117 mit einem Durchmesser von 0.6 mm vorgesehen sind.

Am Brenneraustritt 118 des Brenners 110 stellt sich eine mög lichst homogene Brennstoffkonzentration über dem beauf schlagten kreisringförmigen Querschnitt ein. Es entsteht am Brenneraustritt eine definierte kalottenförmige Rezirkulati onszone 121, an deren Spitze die Zündung erfolgt. Die Flamme selbst wird durch die Rezirkulationszone vor dem Brenner stabilisiert, ohne einen mechanischen Flammenhalter zu benö tigen.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das gezeigte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. In Abwei chung zur gezeigten Lochanordnung kann je nach Zündverzugs zeit und Flammengeschwindigkeit des Brennstoffes die Lochreihe auch statt am Brennerende im Kegelinnern angeord net sein. Dadurch würde der Brennstoff teilweise verdampft und vermischt, bevor er gezündet wird.

Bezugszeichenliste

50 Plenum
54 Frontplatte
55 Dom
60 Brennkammer
63 Brennkammerwand
110 Doppelkegelbrenner
111 Teilkörper
112 Teilkörper
113 Mittelachse
114 Mittelachse
116 Ringkanal
117 Einströmöffnung
118 Brenneraustritt
119 tangentialer Spalt
120 Brennstofflanze
122 Rückstromkalotte

Claims

1. Flammenstabilisierender Vormischbrenner der Doppel kegelbauart, bei dem innerhalb eines Vormischraumes der über Düsen eingespritzte flüssige Brennstoff vorgängig der Zündung mit der Brennluft intensiv vermischt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff über Einzelbohrungen (117) einge düst wird, die über den Umfang des Brenners verteilt sind.

2. Vormischbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Einzelbohrungen (117) in einer Ebene im Bereich des Brenneraustritts angeordnet sind.