DE976554C - Verfahren zur Verbrennung eines borhaltigen Brennstoffs und eines energieaermeren Brennstoffs und Doppelbrennstoffanlage zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur Verbrennung eines borhaltigen Brennstoffs und eines energieaermeren Brennstoffs und Doppelbrennstoffanlage zur Durchfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number
DE976554C
DE976554C DEG28958A DEG0028958A DE976554C DE 976554 C DE976554 C DE 976554C DE G28958 A DEG28958 A DE G28958A DE G0028958 A DEG0028958 A DE G0028958A DE 976554 C DE976554 C DE 976554C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel
boron
nozzle
combustion chamber
combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DEG28958A
Other languages
English (en)
Inventor
Anthony Joseph Nerad
Zachary D Sheldon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Application granted granted Critical
Publication of DE976554C publication Critical patent/DE976554C/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/36Supply of different fuels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
    • F02C3/30Adding water, steam or other fluids for influencing combustion, e.g. to obtain cleaner exhaust gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

AUSGEGEBEN AM 14. NOVEMBER 1963
G 289581al 46 f
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung eines borhaltigen Brennstoffs und eines energieärmeren Brennstoffs in einer Brennkammer, wobei der energieärmere Brennstoff in dem stromaufwärts gelegenen Abschnitt der Brennkammer eingesprüht und gezündet wird.
Bei Gasturbinen, Strahltriebwerken und ähnlichen Kraftmaschinen wird im allgemeinen ein Kohlenwasserstoffbrennstoff verwendet, der eine Mischung von Gasöl und Benzin ist. Dieser Brennstoff hat eine Verbrennungswärme von annähernd ι looo kcal/kg. Hierdurch ist die obere Grenze der erzielbaren Leistung beschränkt. Es sind verschiedene Verfahren zur Erhöhung der von diesen Maschinen abgegebenen Leistung bekanntgeworden, beispielsweise die Einführung von Zusätzen in den Brennstoff oder das kurzzeitige Einspritzen von Wasser oder Wasseralkohol und ähnlichen Mischungen.
Eine wesentliche Verbesserung der Leistung von Strahltriebwerken ergab sich durch die Verwendung von energiereicheren Brennstoffen. Beispiele für solche inzwischen bekanntgewordene energiereiche Brennstoffe sind Brennstoffe, die Bor-Wasserstoff-Verbindungen enthalten, das sind Borhydride, ζ. B. Pentaboran B5H9, Diboran B2H0 und
309 735/11
Decaboran B10H14. Andere energiereiche Brennstoffe können zusätzlich zu dem Bor Kohlenstoff enthalten, z. B.
(C8He)x(B10H14), und (C8H7)^B6H9),,
wobei jtr und y veränderlich sind. Die Brennstoffe, die Borhydrid oder Bor enthalten, haben eine um 50fl/o größere Verbrennungswärme als die zuvor
ίο erwähnten Kohlenwasserstoffbrennstoffe.
Ein besonderer Nachteil bei der bisherigen Verwendung der borhaltigen Brennstoffe bestand jedoch darin, daß der Verbrennungsvorgang zu einer sehr starken Feststoffablagerung an B2O3 in dem gesamten Verbrennungssystem führte. Dadurch wird die Lebensdauer der zugehörigen Einrichtungen herabgesetzt und in sehr vielen Fällen eine Aufrechterhaltung der Verbrennung sehr schwierig, weil die Feststoffablagerungen die Brennstoffdüsen und die Luftöffnungen innerhalb weniger Minuten nach Beginn der Verbrennung verstopfen. Die bisher übliche Verwendung von borhaltigen Brennstoffen als ausschließlicher Brennstoff für Hochleistungs-Flugzeugtriebwerke führt zu einer starken
as Konzentration solcher Feststoffablagerungen nicht nur in der Maschine selbst, sondern auch im Abgasrohr, und diese Ablagerungen treten als große Staubwolke nach außen aus, wodurch eine Gefahr für den Menschen hervorgerufen wird, wenn eine Anzahl von Flugzeugen von einem Flugplatz, Flugzeugträger od. dgl. startet.
Das Ziel der Erfindung ist daher ein Verfahren, mit dem ein energieärmerer Brennstoff, z. B. ein Kohlenwasserstoffbrennstoff und ein borhaltiger Brennstoff getrennt für sich oder gemeinsam in den, zur Zeit üblichen Turbostrahltriebwerken derart verwendet werden können, daß die Feststoffablagerungen, die sich aus der Verbrennung des borhaltigen Brennstoffs ergeben, auf das Mindestmaß herabgesetzt werden.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der borhaltige Brennstoff stromabwärts von der Einsprühstelle für den energieärmeren Brennstoff eingespritzt wird und daß eine Gegenströmung des borhaltigen Brennstoffs in dem stromaufwärts gelegenen Abschnitt der Brennkammer verhindert wird.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß das übliche Verbrennungssystem von Turbostrahltriebwerken beibehalten werden kann; es wird lediglich ein weiteres System für den borhaltigen Brennstoff hinzugefügt. Die Anwendungsmöglichkeiten einer solchen Maschine sind weitaus vielseitiger als diejenigen der nur mit energiereichem Brennstoff betriebenen Maschinen. Durch die ernndungsgemäße Einspritzung des borhaltigen Brennstoffs wird die vorteilhafteste Verbrennung erzielt, bei der die Ablagerung von Feststoffen sehr vermindert wird.
Wenn der energieärmere Brennstoff ein Kohlenwasserstoffbrennstoff ist und die Gegenströmung der Verbrennungsluft in der Brennkammer eine Nullebene bildet, dann werden nach der Erfindung der Kohlenwasserstoffbrennstoff stromaufwärts und der borhaltige Brennstoff stromabwärts von der Nullebene eingespritzt. Dadurch wird jede Gegenströmung des borhaltigen Brennstoffs in dem stromaufwärts gelegenen Abschnitt der Brennkammer verhindert.
Es ist natürlich bei Brennkammern bekannt, mehrere Einspritzstellen vorzusehen und diesen verschiedene Brennstoffe zuzuführen. Bei den bisher bekannten Anordnungen dieser Art wurde aber stets den stromabwärts gelegenen Einspritzstellen der energieärmere Brennstoff zugeführt.
Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Anlage ist in an sich bekannter Weise mit einer Brennkammer mit einem offenen Stromabwärtsende und einem geschlossenen Stromaufwärtsende, mit Luftzuführungseinrichtungen, welche Verbrennungsluft derart in die Brennkammer einführen, daß die Verbrennungsluft in dem stromaufwärts gelegenen geschlossenen Ende der Brennkammer eine Gegenströmung unter Bildung einer Nullebene bewirkt, mit einer ersten Brennstoffdüsenanordnung stromaufwärts von der Nullebene mit einer zweiten, stromabwärts von der ersten gelegenen Brennstoff düsenanordnung und mit Steuereinrichtungen, die den beiden Brennstoffdüsenanordnungen Kohlenwasserstoffbrennstoff zuführen, ausgestattet. Sie kennzeichnet sich nach der Erfindung dadurch, daß die zweite Düsenanordnung in der Brennkammer im Vergleich zu den Brennkammerabmessungen in der Nähe der stromabwärts gelegenen Seite der Nullebene angeordnet ist und daß die Steuereinrichtungen so ausgeführt sind, daß sie der zweiten Düsenanordnung statt des Kohlenwasserstoffbrennstoffs wahlweise borhaltigen Brennstoff bzw. eine Mischung mit borhaltigem Brennstoff liefern.
Vorzugsweise ist für die zweite Brennstoffdüse eine Ummantelung vorgesehen, welche zur Verhinderung von Ablagerungen Verbrennungsluft über die Fläche dieser Düse streichen läßt.
Derartige Ummantelungen für Düsen sind an sich bekannt; sie ergeben aber bei der erfindungsgemäßen Anlage die besondere Wirkung, daß die bei. borhaltigen Brennstoffen störend in Erscheinung tretenden Feststoff ablagerungen an den Düsen noch weiter vermindert werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt
Fig. ι die Darstellung einer Brennstoffanlage für energiereichen Brennstoff, die in Verbindung mit einer zur Zeit üblichen Brennstoffanlage bei einer Gasturbine verwendet wird,
Fig. 2 eine Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Borbrennstoffdüse bei der Brennstoffanlage von Fig. i,
Fig. 3 eine Stirnansicht der Düse von Fig. 2,
Fig. 4 eine andere Ausführungsform einer Borbrennstoffdüse und
Fig. 5 eine Stirnansicht der Düse von Fig. 4.
In Fig. ι ist die allgemein bekannte Brennkammer mit dem Flammrohr 10 und dem dieses umgebenden koaxialen Gehäuse 11 dargestellt. Bei
der Anwendung derartiger Brennkammern für die Strahltriebflugzeuge wird eine Folge der Brennkammern ringförmig angeordnet, so daß sie einem (nicht gezeigten) Turbinenrad Treibgase liefern, 5 oder es wird eine einzige Brennkammer in Ringform zur Erzielung des gleichen Ergebnisses angewendet. Das Flammrohr io ist im allgemeinen ein Rohr mit einer gewölbten Abschlußhaube 12 an dem stromaufwärts gelegenen Ende und mit einem offenen stromabwärts gelegenen Ende, das in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Bei der üblichen Ausführung wird der Brennkammer ein Kohlenwasserstoffbrennstoff über eine Einspritzeinrichtung zugeführt, z. B. die übliche Kohlenwasserstoffbrennstoffdüse 13, die im allgemeinen in der gewölbten Abschlußhaube 12 angebracht und in einer noch zu erläuternden Weise mit einer geeigneten Brennstoffquelle verbunden ist. Die Brennstoffdüse 13 sprüht den Brennstoff in der Längsrichtung in das Flammrohr 10 ein, damit sich dieser mit der Luft vermischt, die durch eine Anzahl von öffnungen 14 eintritt, welche in mehreren Reihen 17, 18, 19 usw. entlang der Flammrohrwand angeordnet sind. Die Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches kann durch eine geeignete Zündvorrichtung, z. B. eine Zündkerze 15, erfolgen; wenn mehrere Brennkammern verwendet werden, kann die Zündung in an sich bekannter Weise durch eine Querverbindung erfolgen. Die in Fig. 1 durch die öffnungen 14 verlaufenden Pfeile 16 zeigen das Luftströmungsbild in der Brennkammer. Es ist zu erkennen, daß die durch die ersten Lochreihen 17 und 18 eintretende Luft im allgemeinen in dem Flammrohr 10 stromaufwärts fließt, so daß sie sich mit dem aus der Brennstoffdüse 13 kommenden Brennstoff vermischt. Zugleich tritt ein weiterer Teil der Luft, der durch die Pfeile 22 dargestellt ist, über die verbleibenden, stromabwärts gelegenen Lochreihen 19, 20 so; in das Flammrohr 10 ein, daß sie stromabwärts fließt. Zwischen den beiden Pfeilgruppen 16 und 22 liegt eine Nullebene oder Gleichgewichtsebene. Sie stellt den Abschnitt der Brennkammer dar, in dem die Luftströmung als stabil angesehen werden kann und der Übergang zu der Aufwärtsströmung und der Abwärtsströmung sehr viel weniger gewaltsam erfolgt, d. h., daß die Strömung aus diesem stabilen Bereich die äußersten Abschnitte der Abschlußhaube 12 und die Seitenwände der Brennkammer· nicht erreicht.
Wenn ein borhaltiger Brennstoff in eine derartige Brennkammer 10 durch die übliche Düse 13 oder im Zusammenwirken mit der Düse 13 eingeführt wird, führt die hohe Verbrennungswärme zusammen mit der durch die Pfeile 16 angedeuteten Gegenströmung zu einer sehr starken Ablagerung von B2O3 nicht nur auf den Wänden der Brennkammer und dem Einlaß zu dem Turbinenrad, sondern auch an der Brennstoffdüse selbst, wodurch ein verringerter Wirkungsgrad, ein Verstopfen und ein unsicherer Betrieb hervorgerufen werden. Ferner tritt wegen der hohen Wärmeentwicklung des borhaltigen Brennstoffs in dem vorderen Abschnitt der Brennkammer, der weniger Luft als der stromabwärts gelegene Abschnitt der Brennkammer erhält, eine beträchtliche Temperatur auf.
In Übereinstimmung mit der hohen Wärmeabgabe und der schnellen Verbrennung des borhaltigen Brennstoffs wurde festgestellt, daß der Verbrennungswirkungsgrad von borfialtigern Brennstoff dadurch vergrößert werden kann, daß dieser in das Flammrohr 10 an Stellen, die im Abstand stromabwärts von der Abschlußhaube 12 liegen, näher bei dem idealen oder stöchiometrischen Mischungsverhältnis eingeführt wird. Solche Stellen können stromabwärts bis zu einem Abstand von 25 cm von dem Ende des Flammrohrs 10 liegen, wobei in der Strecke von 25 cm eine vollständige Verbrennung und Wärmefreigabe eintritt. Eine bevorzugte Stelle für die getrennten Düsen oder Einspritzvorrichtungen für den borhaltigen Bremistoff liegt in der Seitenwand der Brennkammer an einer stromabwärts gelegenen Stelle, an der die Gegenströmung in der Brennkammer ein Minimum besitzt. Insbesondere wurde festgestellt, daß diese Stelle im allgemeinen bei der Nullebene der Brennkammer beginnt und daß die Borbrennstoffdüsen in der Nähe der Nullebene nach innen ragen sollen, so daß sie Brennstoff in die Brennkammer etwa senkrecht zu der darin erfolgenden axialen Strömung des Brennstoff-Luft-Gemisches einführen.
Ein Beispiel für die bevorzugte Lage ist in Fig. 1 durch die Borbrennstoffdüsen 25 angedeutet. Durch diese Anordnung wird verhindert, daß die bei der Verbrennung des energiereichen Brennstoffs auftretenden außerordentlich hohen Temperaturen das Flammrohr beschädigen, da dem stromabwärts gelegenen Abschnitt des Flammrohrs eine größere Kühlluftmenge zugeführt wird und ferner wenig oder gar nichts von dem energiereichen Brennstoff von der Gegenströmung eingefangen wird, was sonst zu starken Ablagerungen an den Brennkammerwänden und zu einer Verstopfung der Kohlenwasserstoffbrennstoffdüse führen würde. Eine bevorzugte Stelle für die Borbrennstoffdüse liegt in der Nähe der Nullebene stromabwärts von dieser, wodurch eine Gegenströmung vermieden wird; vorzugsweise sind die Düsen paarweise angeordnet, beispielsweise vier Düsen, die um den Umfang der Brennkammer in Abständen von 900 verteilt sind. Diese besondere Anordnung ist in Fig. ι gezeigt.
Weitere Veränderliche, die die Feststoffablagerungen in der Brennkammer beeinflussen, sind die Form der Brennstoffdüse und die Umgebungstemperatur. Abänderungen in der Ausführung der Düse führen direkt zu Veränderungen in den Feststoffablagerungen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besitzt die Düse einen Luftmantel, durch den die eintretende Luft so abgelenkt wird, daß sie quer über die Düsenfläche streicht und zur iao Verhinderung der Bildung von Ablagerungen beiträgt. Durch Versuche wurde festgestellt, daß eine nicht ummantelte oder glatt eingebaute Düse innerhalb weniger Minuten nach Beginn der Verbrennung verstopft ist. Eine Ummantelung der Brennstoffdüsen für den energiereichen Brennstoff kann
auch dort erwünscht sein, wo die Temperaturen in der Umgebung der Brennstoffdüse so< hoch sind, daß eine Pyrolyse des Brennstoffs innerhalb der Düse selbst eintritt.
Eine bevorzugte Form einer Borbrennstoffdüse ist in Fig. 2 und 3 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist in dem Gehäuse 11 und dem Flammrohr 10 eine senkrecht befestigte, sich radial erstreckende Düse 25 angebracht. Ein konzentrisches Rohr 40 umgibt die Düse 25; dieses Rohr besitzt eine Öffnung 41 an der Unterseite und eine Öffnung
42 an der Seite. Ein weiterer, trogförmiger Rohrabschnitt 43 ist rings um das Rohr 40 angeordnet. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die Luft aus dem Raum 44 zwischen, dem Gehäuse 11 und dem Flammrohr 10 in die öffnung 42 eintritt, so daß sie die Düse 25 umströmt und kühlt, während gleichzeitig Luft durch den trogförmigen Abschnitt
43 abgelenkt und der Luft hinzugefügt wird, welche durch die öffnung 42 eintritt, so daß eine zusammengesetzte Luftströmung quer über die Düsenfläche erhalten wird.
In Fig. 4 und 5 ist eine abgeänderte Form einer Borbrennstoffdüse dargestellt, mit der gute Ergebnisse erzielt wurden und die im wesentlichen über einen weiten Betriebsbereich frei von schädlichen Ablagerungen bleibt. Bei der Ausführungsform von Fig. 4 ist eine Borbrennstoffdüse 50 in dem Gehäuse 11 und dem Flammrohr 10 angebracht. Eine erhabene Fläche oder Ablenklippe 51 ist aus der Auskleidung 10 ausgestanzt oder auf andere Weise so an ihr befestigt, daß sie eine Düsenöffnung 52 teilweise umgibt. Die Düse 50 ist in einer Öffnung53 in dem Gehäusen so eingesetzt und befestigt, daß sie durch diese Öffnung bis zu einer entsprechenden Öffnung 54 oder einer anderen Halteeinrichtung an der Lippe 51 ragt und Brennstoff in das Innere des Flammrohrs 10 einsprüht. Die zwischen dem Flammrohr 10 und dem Gehäuse 11 strömende Luft wird durch die Lippe 51 so abgelenkt, daß sie quer über die Düsenfiäche streicht. Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung, die in Fig. 1 dargestellt ist, sind vier Düsen 25 für borhaltigen Brennstoff rings um den Umfang des Gehäuses 11 in Abständen von 900 angeordnet. Sie erhalten Brennstoff von einer gemeinsamen Verteileranordnung 26. Die Borbrennstoffdüsen sprühen den Brennstoff annähernd bei der stromabwärts gelegenen Seite der Nullebene des Flammrohres 10 ein, wobei der Bereich, in dem die Düsen angeordnet sein können, die Nullebene einschließt und sich von dieser bis zu einer bestimmten stromabwärts gelegenen Stelle erstreckt.
Für die Erfindung können verschiedene an sich bekannte Brennstoffanlagen und Steuereinrichtungen verwendet werden. Eine Form einer derartigen Brennstoffanlage ist schematisch bei 30 in Fig. 1 dargestellt. Sie enthält einen Tank 31 für Kohlenwasserstoffbrennstoff und einen Tank 32 für borhaltigen Brennstoff. Bei dem gezeigten Beispiel ist der Tank 31 über eine Leitung 33 mit der Brennstoffdüse 13 verbunden, wodurch dieser Düse direkt Kohlenwasserstoffbrennstoff zugeführt werden kann. Der Kohlenwasserstoffbrennstofftank 31 ist ferner gemeinsam mit dem Borbrennstofftank 32 über Leitungen 34 bzw. 35 mit einer Steuereinrichtung 36 verbunden. Die Steuereinrichtung 36 kann ein an sich bekanntes Verbindungs- und Mischventil enthalten, das für die vorliegende Erfindung nicht näher erläutert zu werden braucht. Die Steuereinrichtung 36 liefert den Brennstoff zu dem Verteiler 26 und den Borbrennstoffdüsen 25 über eine Leitung 37.
Die Anpassungsfähigkeit einer derartigen Anordnung erlaubt verschiedene erwünschte Verbrennungsvorgänge. Beispielsweise kann Kohlenwasserstoffbrennstoff durch das eine oder das andere System zugeführt werden, oder es kann Kohlenwasserstoffbrennstoff über die Düse 13 und energiereicher Brennstoff über die Düsen 25 zügeführt werden, oder es kann auch eine Mischung aus borhaltigem Brennstoff und Kohlenwasserstoffbrennstoff über die Düsensätze 25 oder einen davon eingeführt werden. Der in der Beschreibung verwendete Ausdruck »borhaltiger Brennstoff« kann daher einen Borbrennstoff und/oder eine Mischung aus Borbrennstoff und Kohlenwasserstoffbrennstoff bezeichnen.
Bei dem zuvor beschriebenen System mit einer Einspritzung von energiereichem borhaltigem Brennstoff an bevorzugten Stellen in Verbindung mit einem üblichen Kohlenwasserstoffbrennstoffsystem werden die Feststoffablagerungen aus dem energiereichen Brennstoff auf ein Mindestmaß herabgesetzt und die Gesamtleistung des Strahltriebwerks beträchtlich erhöht. Feststoffablagerungen aus borhaltigen Brennstoffen stellen ein schwerwiegendes Problem für die wirksame Anwendung dieses Brennstoffs in einer Brennkammer dar, da sich die Feststoffablagerungen sehr schnell bilden und nicht nur die Brennkammer, die zugehörigen Einrichtungen, Leitschaufeln, Turbinenräder u. dgl. überziehen, sondern auch die Brennstoff düsen nach Beginn der Verbrennung sehr schnell verstopfen. Diese Ablagerungen sind ferner auch an anderen Flächen schädlich, an denen sie durch Pyrolyse verursacht werden, wenn das Brennstoffsystem für den borhaltigen Brennstoff nicht verwendet wird oder abgeschaltet ist. Die Düsen und Leitungen enthalten in gewisser Menge Brennstoffreste, und Teile dieser Leitungen und Düsen liegen in dem Bereich verhältnismäßig hoher Temperaturen. Diese Bedingungen tragen zu der Pyrolyse des Brennstoffs und zur Verstopfung der Leitungen und Düsen bei. Es ist daher sehr wichtig, bei einem absatzweisen Betrieb oder Mehrfachbetrieb des Borbrennstoffsystems Maßnahmen zur Verhinderung einer Pyrolyse nach dem Betrieb des Systems zu treffen. Hierzu können verschiedene Mittel angewendet werden, zu denen mechanische Vorrichtungen, Ausspülen usw. gehören. Eine bevorzugte Maßnahme für die erfindungsgemäße Anordnung ist das Ausspülen mit dem energiearmen Kohlenwasserstoffbrennstoff. Insbesondere wurde festgestellt, daß bei dem gekoppelten Brennstoffsystem nach dem Ende des Betriebs des Borbrennstoff-
systems ein kurzzeitiger Betrieb dieses Borbrennstoffsystems mit dem energiearmen Kohlenwasserstoffbrennstoff im wesentlichen das Problem der Pyrolyse dadurch beseitigt, daß der borhaltige Brennstoff aus den Bereichen hoher Temperatur entfernt wird. Beste Ergebnisse werden auch erzielt, wenn das System dadurch vorgewärmt wird, daß darin energiearmer Brennstoff verbrannt wird, bevor der borhaltige Brennstoff eingeführt wird.
ίο Die erfindungsgemäße Lehre ist nicht auf Brennkammern der beschriebenen Art beschränkt, sondern sie eignet sich ganz allgemein für Brennkammern aller Art. Ein Beispiel hierfür ist der »Nachbrennerbetrieb«, bei dem Brennstoff in den Abgasabschnitt eines Strahltriebwerkes eingesprüht und zur Erhöhung der Schubkraft verbrannt wird. Da der Abgasabschnitt im Vergleich zu den einzelnen Brennkammern des Hauptbrennstoffsystems verhältnismäßig groß ist, kann der energiereiche Brennstoff im allgemeinen in den stromaufwärts gelegenen oder in den stromabwärts gelegenen Abschnitt eingeführt werden, solange eine Gegenströmung vermieden wird. Wenn Flammhalter angewendet werden, sollte der borhaltige Brennstoff so weit stromabwärts von diesen eingeführt werden, daß eine volle Verbrennung noch stattfinden kann, bevor ein Verlust durch den Auslaß eintritt. In der stromaufwärtigen Richtung soll die Brennstoffeinsprühung an einer Stelle stattfinden, welche eine im wesentlichen vollständige Verbrennung vor Erreichen des Flammhalters ermöglicht.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE:
    i. Verfahren zur Verbrennung eines borhaltigen Brennstoffs und eines energieärmeren Brennstoffs in einer Brennkammer, wobei der energieärmere Brennstoff in dem stromaufwärts gelegenen Abschnitt der Brennkammer eingesprüht und gezündet wird, dadurch gekenn zeichnet, daß der borhaltige Brennstoff stromabwärts von der Einsprühstelle für den energieärmeren Brennstoff eingespritzt wird und daß eine Gegenströmung des borhaltigen Brennstoffs in dem stromaufwärts gelegenen Abschnitt der Brennkammer verhindert wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der energieärmere Brennstoff ein Kohlenwasserstoffbrennstoff ist und die Gegenströmung der Verbrennungsluft in der Brennkammer eine Nullebene bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenwasserstoffbrennstoff stromaufwärts von der Nullebene und der borhaltige Brennstoff stromabwärts von der Nullebene eingespritzt werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenwasserstofifbrennstoff vor Einführung des borhaltigen Brennstoffs in die Verbrennungskammer zuerst gezündet wird und daß das Brennstoffsystem für den borhaltigen Brennstoff nach dem Ende der Einspritzung des borhaltigen Brennstoffs mit Kohlenwasserstoffbrennstoff gespült wird.
  4. 4. Doppelbrennstoffanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Brennkammer mit einem offenen Stromabwärtsende und einem geschlossenen Stromaufwärtsende, mit Luftzuführungseinrichtungen, welche Verbrennungsluft derart in die Brennkammer einführen, daß die Verbrennungsluft in dem stromaufwärts gelegenen geschlossenen Ende der Brennkammer eine Gegenströmung unter Bildung einer Nullebene bewirkt, mit einer ersten Brennstoff düsenanordnung stromaufwärts von der Nullebene mit einer zweiten, stromabwärts von der ersten gelegenen Brennstoffdüsenanordnung und mit Steuereinrichtungen, die den beiden Brennstoffdüsenanordnungen Kohlenwasserstoffbrennstoff zuführen, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Düsenanordnung in der Brennkammer im Vergleich zu den Brennkammerabmessungen in der Nähe der stromabwärts gelegenen Seite der Nullebene angeordnet ist und daß die Steuereinrichtungen so ausgeführt sind, daß sie der zweiten Düsenanordnung statt des Kohlenwasserstoffbrennstoffs wahlweise borhaltigen Brennstoff bzw. eine Mischung mit borhaltigem Brennstoff liefern.
  5. 5. Doppelbrennstoff anlage gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die zweite Brennstoffdüse eine Ummantelung vorgesehen ist, welche zur Verhinderung von Ablagerungen Verbrennungsluft über die Fläche dieser Düse streichen läßt.
  6. 6. Doppelbrennstoffanlage gemäß Anspruch^ oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Brennstoffdüse im wesentlichen rohrförmig ist und daß die Brennstoffdüse konzentrisch von einem rohrförmigen Abschnitt umgeben ist, der an der Seite mit einer stromaufwärts gerichteten öffnung versehen ist, so daß Verbrennungsluft eintritt, die Brennstoffdüse zur Kühlung umströmt und dann zusammen mit dem Brennstoff aus der Düse in die Brennkammer eintritt.
  7. 7. Doppelbrennstoffanlage gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein den rohrförmigen Abschnitt umgebender trogförmiger Abschnitt vorgesehen ist, der eine stromaufwärts gelegene öffnung aufweist, um die Verbrennungsluft rings um den rohrförmigen Abschnitt abzulenken.
    In Betracht gezogene Druckschriften:
    Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 021 646;
    britische Patentschrift Nr. 824306;
    USA.-Patentschriften Nr. 2 847 825, 2 601 000;
    »Mechanical Engineering«, 80. Band, Nr. 9 (September 1958), S. 55 bis 59;
    »TheAeroplane«, 94.Band, Nr.2425 (21.2.1958), S. 241 bis 243.
    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
    © 309 735/11 11.63
DEG28958A 1958-12-29 1960-02-04 Verfahren zur Verbrennung eines borhaltigen Brennstoffs und eines energieaermeren Brennstoffs und Doppelbrennstoffanlage zur Durchfuehrung des Verfahrens Expired DE976554C (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US783599A US3139724A (en) 1958-12-29 1958-12-29 Dual fuel combustion system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE976554C true DE976554C (de) 1963-11-14

Family

ID=25129795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEG28958A Expired DE976554C (de) 1958-12-29 1960-02-04 Verfahren zur Verbrennung eines borhaltigen Brennstoffs und eines energieaermeren Brennstoffs und Doppelbrennstoffanlage zur Durchfuehrung des Verfahrens

Country Status (4)

Country Link
US (1) US3139724A (de)
DE (1) DE976554C (de)
FR (1) FR1361219A (de)
GB (1) GB941830A (de)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3391535A (en) * 1966-08-31 1968-07-09 United Aircraft Corp Burner assemblies
US3357175A (en) * 1967-01-23 1967-12-12 Fischbach Jacob Method and apparatus for power generation
US3883376A (en) * 1970-11-05 1975-05-13 Us Navy High reactivity fuels for supersonic combustion ramjets
US3991561A (en) * 1975-06-19 1976-11-16 Curtiss-Wright Corporation Dual-fuel feed system for a gas turbine engine
MX4352E (es) * 1975-12-29 1982-04-06 Engelhard Min & Chem Mejoras en metodo y aparato para quemar combustible carbonoso
US4197701A (en) * 1975-12-29 1980-04-15 Engelhard Minerals & Chemicals Corporation Method and apparatus for combusting carbonaceous fuel
CN117795253A (zh) * 2021-08-02 2024-03-29 西门子能源全球有限两合公司 燃气涡轮发动机中的燃烧室

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2601000A (en) * 1947-05-23 1952-06-17 Gen Electric Combustor for thermal power plants having toroidal flow path in primary mixing zone
DE1021646B (de) * 1953-12-07 1957-12-27 Gen Elek C Company Brennkammer
US2847825A (en) * 1953-07-31 1958-08-19 Gen Motors Corp Gas turbine thrust augmenter comprising water injection ring
GB824306A (en) * 1956-04-25 1959-11-25 Rolls Royce Improvements in or relating to combustion equipment of gas-turbine engines

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2582268A (en) * 1948-11-30 1952-01-15 Gen Electric Method of welding
US2828605A (en) * 1951-03-19 1958-04-01 Power Jets Res & Dev Ltd Method of generating combustion gases by burning a gaseous combustible mixture
US2804241A (en) * 1951-09-15 1957-08-27 Gen Motors Corp Flow control meter
US2825398A (en) * 1953-05-08 1958-03-04 Lucas Industries Ltd Liquid fuel injection nozzles
BE535905A (de) * 1954-02-23
US2933894A (en) * 1954-10-25 1960-04-26 Gen Electric Fuel proportioning dual fuel system
US2926495A (en) * 1955-12-29 1960-03-01 Gen Electric Fuel injection nozzle

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2601000A (en) * 1947-05-23 1952-06-17 Gen Electric Combustor for thermal power plants having toroidal flow path in primary mixing zone
US2847825A (en) * 1953-07-31 1958-08-19 Gen Motors Corp Gas turbine thrust augmenter comprising water injection ring
DE1021646B (de) * 1953-12-07 1957-12-27 Gen Elek C Company Brennkammer
GB824306A (en) * 1956-04-25 1959-11-25 Rolls Royce Improvements in or relating to combustion equipment of gas-turbine engines

Also Published As

Publication number Publication date
US3139724A (en) 1964-07-07
GB941830A (en) 1963-11-13
FR1361219A (fr) 1964-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3884751T2 (de) Gasgekühlter Flammenhalter.
DE60118664T2 (de) Gasturbinenverbrennungskammer mit Verbindung zwischen Dom und Hemd
DE1476785A1 (de) Verfahren und Einrichtung zur flammenlosen Verbrennung
DE2261038A1 (de) Luftzerstaeubungs-brennstoffduese fuer zwei brennstoffarten
DE112014004695B4 (de) Brennstoffeinspritzvorrichtung für eine Gasturbine
DE2355127A1 (de) Brenner fuer eine gasturbine
DE102018113824A1 (de) System und Verfahren zur Verbrennung eines flüssigen Brennstoffs in einer Gasturbinenbrennkammer
DE2321379A1 (de) Selbstkompensierender stroemungsaufteiler fuer ein dampf-injektionssystem fuer gasturbinen
DE944690C (de) Verbrennungskammeranordnung
DE807450C (de) Brennstoff-Verdampfer fuer Gasturbinen-Brennkammern
DE1237843B (de) Generator fuer heisse Gase, insbesondere Raketentriebwerk, mit einem festen und einem fluessigen Propergol mit hypergolen Eigenschaften
DE976554C (de) Verfahren zur Verbrennung eines borhaltigen Brennstoffs und eines energieaermeren Brennstoffs und Doppelbrennstoffanlage zur Durchfuehrung des Verfahrens
DE102014105942A1 (de) Wirbelbeeinflussungsstruktur für ein Turbinensystem
EP0252315B1 (de) Brennkammereinrichtung mit einer Vorbrennkammer für unterstöchiometrische Verbrennung
DE2933932A1 (de) Dampferzeuger
DE1198130B (de) Brenner fuer ringfoermige Brennkammern
DE112014004655T5 (de) Brennstoffeinspritzvorrichtung für eine Gasturbine
DE2758734A1 (de) Verfahren zur verminderung der schadstofferzeugung durch eine brennkraftmaschine und brennkraftmaschine zu seiner durchfuehrung
DE2639578A1 (de) Brennstoffinjektor fuer ein gasturbinentriebwerk
DE2541880A1 (de) Brenneranordnung zur verwendung in abgasleitungen
DE2716460C2 (de) Wandbrenner
DE2633216C2 (de)
DE1626066C3 (de) Verfahren zum Erzeugen von Druckgas durch katalytische Zersetzung eines flüssigen Monergols und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE2507129A1 (de) Rueckfuehrbrenner
EP0584661B1 (de) Verfahren zum Erzeugen eines brennbaren Gasstromes in einem Wärmeerzeuger und Wärmeerzeuger zur Durchführung des Verfahrens