DE9215856U1 - Verdichterluft-Regelung eines Vormischbrenners bei Gasturbinen-Brennkammern - Google Patents

Description

Beschreibung:

Die Neuerung betrifft das Brennkammergehäuse einer Gasturbine mit einem am unteren Teil seitlich - angebrachten Eintrittskrümmer für die Einführung von Verdichterluft, der in ein etwa kreisförmiges Einlaufherz übergeht, das beidseitig um den unteren Teil des Brennkammergehäuses, dessen Wandung in diesem Bereich mit Luftdurchtrittsöffnungen versehen ist, und um das innenliegende Mischrohr herumgeführt ist.

Bei dem Brennkammergehäuse nach der DE-Patentanmeldung P 42 22 391.1 strömt die Verdichterluft durch einen seitlichen Eintrittskrümmer in Bogenform in ein sich ..,- verengendes Einlauf herz und gelangt durch eine mit Luftdurchtrittöffnungen versehene Wandung (Lochkegel) in das Innere des Brennkammergehäuses und strömt dort an dem konischen Mischrohr vorbei nach oben und gelangt dort zum Brenner und in das Flammrohr.

Das Mischrohr ist durch einen Zwischenring am unteren Teil des Flammrohres befestigt, das Flammrohr ist mit Keramikziegeln feuerfest ausgekleidet.

Die angesaugte Verdichterluft aus dem kreisförmigen Ringkanal bzw. Einlaufherz gelangt demnach sowohl als Primärluft durch den Brenner in das Flammrohr als auch durch Sekundärluft-Öffnungen im Mischrohr in den inneren Brennraum der Brennkammer. Die

3Q Sekundärluft-Öffnungen können sich sowohl im Mischgehäuse als auch im Flammrohr befinden.

Nach einer anderen Brennkammergehäuse-Ausführung kann der Ansaugquerschnitt dieser Sekundärluftöffnungen im

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Flammrohr durch einen Verstellring geregelt werden, wobei die Veränderung der Sekundärluftquerschnitte durch ein Verdrehen des Verstellringes mit einer elektromechanischen bzw. hydraulischen Vorrichtung

j. erfolgt.

Durch das Verstellen des Stellringes soll die Primärluft-Überschußzahl /1 des Brenners für einen vorgegebenen Arbeits- bzw. Leistungsbereich nahezu _in konstant gehalten werden.

Die beweglichen Teile des Verstellringes befinden sich im Verdichterluftstrom zwischen Brennkammergehäuse und Flammrohr, die Antriebseinheit außerhalb des 1g Brennkammergehäuses.

Der Platzbedarf für die Anordnung des Stellringes innerhalb des Verdichterluftstromes zwischen Flammrohr und Brennkammergehäuse ist so groß, daß das P₀ Brennkammergehäuse in diesem Bereich konstruktiv geändert werden muß.

Schließlich wird der freie Strömungsquerschnitt durch die Einbauten des Stellringes gemindert, es treten pe erhebliche Strömungsverluste auf. Darüber hinaus werden hohe Ansprüche an die mechanische Bearbeitung der. bewegten Teile gestellt.

Die Aufgabe der Neuerung besteht darin, den 3Q Betriebsbereich eines Vormischbrenners in der Weise zu erweitern, indem ein Teil der Verdichterluft als Sekundärluft abgezweigt und direkt in das Mischrohr geleitet wird, ohne daß die Fördermenge des Kompressors zur Erzeugung der Verdichterluft reduziert werden muß,

und daß die Nachteile der Luftmengenreduzierung entsprechend dem Stand der Technik beseitigt werden.

Die Aufgabe der Neuerung wird in der Weise gelöst, wie es in dem Schutzanspruch angegeben ist.

Mit der neuerungsgemäßen Vorrichtung wird bei bestimmten Betriebszuständen dem Brenner nur ein Teil der Verdichterluft zugeführt, die durch einen seitlichen Eintrittskrümmer in Bogenform in den unteren konischen Teil des Brennkammergehäuses, den Lochkegel, über ein annähernd kreisförmiges Einlaufherz gelangt, wird. Die Verdichterluft strömt zwischen Mischrohr und Lochkegel nach oben und gelangt über eine Reihe von Sekundärluft-Öffnungen und über den Brenner in das Innere des Flammrohres.

Eine Reduzierung der Primärluftmenge für den Brenner erfolgt in der Weise, daß ein Teil der Verdichterluftmenge abgezweigt und dem Mischrohr direkt zugeführt wird, ohne die Fördermenge des vorgeschalteten Kompressors zur Erzeugung der Verdichterluft zu reduzieren, so daß diese Luftmenge dem Brenner nicht zur Verfügung steht, wodurch die Luftüberschußzahl &Lgr; gesenkt wird.

Durch die Neuerung ergeben sich gegenüber dem bekannten Stand der Technik folgende Vorteile:

Im Inneren des Gehäuses ist nur ein geringer Platzbedarf erforderlich.

Die Regelung der Verdichterluftkühlung erfolgt durch ein Öffnen und Schließen des Ventilsitzes.

. - Im heißen Bereich der Brennkammer ist nur der Ventilkegel als bewegtes Teil erforderlich.

Die Anwendung des Ventiles ist auch für zylindrische Gehäuse und andere Ausführungsformen anwendbar.

In den seitlichen Bereich des Lochkegels im Inneren des Einlaufherzes der Brennkammer ist eine kreisförmige Öffnung eingebracht, in der ein Flansch zur Aufnahme eines Ventilsitzes befestigt wird. Die seitliche Position bietet insofern Vorteile, weil dort die Luftmenge am größten ist und sich eine relativ große Sekundärluftmenge abzweigen läßt. Die Anordnung dieses Flansches am Umfang des Lochkegels ist im übrigen jedoch frei wählbar.

Über ein an diesem Flansch gelagertes Einströmrohr gelangt dieser Teil der Verdichterluft direkt in den __ unteren Teil des konischen Mischrohres.

Das Einströmrohr wird hierbei durch das Einlaufherz und durch den konischen Lochkegel in das konische Mischrohr geführt, wodurch der Ringraum zwischen Lochkegel und Mischrohr überbrückt wird. Die Luftzufuhr in das Innere des Mischrohres wird durch ein handbetriebenes Ventil geregelt.

Selbstverständlich kann auch ein Ventil mit motorischer

Betätigung verwendet werden.

Durch Verstellen des Ventilkegels kann die Öffnung zur Durchführung der Sekundärluft beliebig verstellt werden.

Dadurch wird an dem Einlaufherz ein Teil der Verdichterluft entnommen und als Sekundärluft den Heißgasen unterhalb der Verbrennungszone beigemischt. Diese Sekundärluftmenge steht dem Brenner als Primärluft nicht zur Verfügung. Dadurch kann die Primärluftüberschußzahl /\ niedrig gehalten werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung wird an Hand von schematischen Zeichnungen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf den unteren Teil des Brennkammergehäuses,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den unteren Teil des

Brennkammergehäuses.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf den unteren Teil des 2Q Brennkammergehäuses mit der neuerungsgemäßen Anordnung für die Abzweigung von Verdichterluft als Sekundärluft in das Innere des Mischrohres (4).

Das Brennkammergehäuse besteht aus einem seitlich pe angeordneten Lufteintrittskrümmer (2), der in ein horizontal verlaufendes, nahezu kreisförmiges Einlaufherz (3) übergeht. Aus.diesem Einlaufherz (3) strömt die Verdichterluft durch den Lochkegel (1) in das Innere der durch Rippen (5) unterteilten 3Q Brennkammer, prallt teilweise gegen das Mischrohr (4) und wird dort nach oben in Richtung des nicht dargestellten Flammrohres und des Brenners umgeleitet.

In den seitlichen Bereich des Lochkegels (1) in der Nähe des Lufteintrittskrümmers (2) ist eine kreisförmige Öffnung eingebracht, auf die ein Flansch (9) zur Aufnahme eines Ventilsitzes (7) befestigt wird.

Das Einströmrohr (6) wird zwischen Flansch (9) und Ventilsitz (7) befestigt und im Inneren des Einlaufherzes (3) durch den Lochkegel (1) in das Mischrohr (4) geführt. Die Luftzufuhr in das Innere des Mischrohres (4) wird durch ein handbetriebenes Ventil (8, 10, 12) geregelt. Das Ventil (10) ist mit einem Stutzen (11) an dem Einlaufherz (3) befestigt.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den unteren Teil -Ig der Brennkammer mit der Anordnung von Einströmrohr (6) und Ventilsitz (8) wie bereits beschrieben.

Durch die eingezeichneten Pfeile werden die verschiedenen Strömungsrichtungen der Verdichterluft angedeutet. Ein Teil der Luft strömt als Primärluft zwischen Lochkegel (1) und Mischrohr (4) nach oben Richtung nicht dargestelltem Flammrohr und Brenner, ein anderer Teil der Verdichterluft strömt als Sekundärluft durch das Einströmrohr (6) direkt in das Innere des

P₅ Mischrohres (4).

Claims (1)

1. - 2

   Schutzanspruch:

   Brennkammergehäuse einer Gasturbine mit einem am unteren Teil seitlich angebrachten Eintrittskrümmer für die Einführung von Verdichterluft, der in ein etwa

   kreisförmiges Einlaufherz übergeht, das beidseitig um den unteren Teil des Brennkammergehäuses, dessen Wandung in diesem Bereich mit Luftdurchtrittsöffnungen versehen ist, und um das innenliegende Mischrohr herumgeführt ist,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß zum Aufteilen und Regeln der Sekundärluft außen am Einlaufherz (3) ein Ventil (10) mit Betätigungseinrichtung (12) mittels eines Stutzens

   (11) angeordnet ist,

   daß die Ventilstange (8a) mit dem Ventilkegel (8b) auf einem Ventilsitz (7) aufliegt, daß der Ventilsitz (7) in einem an der Außenwandung des Lochkegels (1) angeordneten Flansch (9) lösbar befestigt ist und

   daß der offene Ringraum zwischen Flansch (9) und Mischrohr (4) durch ein Einströmrohr (6) überbrückt ist.