EP0625673A2 - Vormischbrenner zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, einer Brennkammer einer Gasturbogruppe oder Feuerungsanlage - Google Patents

Vormischbrenner zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, einer Brennkammer einer Gasturbogruppe oder Feuerungsanlage Download PDF

Info

Publication number
EP0625673A2
EP0625673A2 EP94105929A EP94105929A EP0625673A2 EP 0625673 A2 EP0625673 A2 EP 0625673A2 EP 94105929 A EP94105929 A EP 94105929A EP 94105929 A EP94105929 A EP 94105929A EP 0625673 A2 EP0625673 A2 EP 0625673A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
premix burner
operating
swirl generator
fuels
burner according
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.)
Granted
Application number
EP94105929A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0625673B1 (de
EP0625673A3 (de
Inventor
Klaus Dr. Döbbeling
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.)
ABB AG Germany
Original Assignee
ABB Management AG
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 ABB Management AG filed Critical ABB Management AG
Publication of EP0625673A2 publication Critical patent/EP0625673A2/de
Publication of EP0625673A3 publication Critical patent/EP0625673A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0625673B1 publication Critical patent/EP0625673B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36—Details
    • F23D11/40—Mixing tubes; Burner heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F23C7/002—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/02—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D17/00—Burners for combustion simultaneously or alternately of gaseous or liquid or pulverulent fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/04—Air inlet arrangements
    • F23R3/10—Air inlet arrangements for primary air
    • F23R3/12—Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/36—Supply of different fuels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/07002—Premix burners with air inlet slots obtained between offset curved wall surfaces, e.g. double cone burners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00002—Gas turbine combustors adapted for fuels having low heating value [LHV]

Definitions

  • the invention relates to a premix burner for operating an internal combustion engine, a combustion chamber of a gas turbine group or firing system and an associated method which are suitable for the combustion of fuels with very different properties.
  • Premix burners ie burners in which the premixing zone is an integral part of the burner itself and which are characterized by low NO x emissions, are known (EP-A1 0 321 809, 0 521 325).
  • the invention tries to avoid all these disadvantages. It is based on the task of creating a premix burner for the operation of an internal combustion engine, a combustion chamber of a gas turbine group or a combustion system and an associated method which have low NO x emissions, in which fuels with very different properties can be burned without problems and the function the burner is also ensured outside the design point or in the event of partial failure.
  • the premix burner consists of a swirl generator, a subsequent convergent part, a constriction for the Add fuel and a diffuser.
  • this is achieved in the method for operating the premix burner in that when operating with fuels which have a high flame speed, the fuels are injected in opposite directions; when operating with fuels that have a low flame speed and a low calorific value, the fuels are injected in the same direction and when operating with liquid or dusty fuel the fuel is injected in the narrowest cross section perpendicular to the flow rate or shortly before the narrowest cross section with a central lance.
  • the advantages of the invention can be seen, inter alia, in the fact that when combusting fuels with very different properties, the mixture is completed before the flame front is reached and the flame cannot return to the place where it was mixed in.
  • the main reaction zone is stabilized purely aerodynamically without touching the burner wall.
  • the function of the burner is also ensured outside of the design point and in the event of partial failure.
  • the burner can also be used in an air or fuel-graded combustion process.
  • the constriction and the diffuser are designed to be rotationally symmetrical, because then secondary flows are avoided and only small turbulences are present before the vortex breakdown.
  • cross-sectional profile is adapted such that flow separation on the wall is not possible.
  • a double cone burner with an adapted slot width and missing is advantageous as a swirl generator Fuel injection or a vane swirl generator used. Swirl generators without hub locking are particularly advantageous because they work almost loss-free and cause a strong axial flow on the axis.
  • premix burner in particular the diffuser
  • the premix burner can be convectively cooled. This ensures safe burner operation even when the flame is applied in the end area of the diffuser.
  • the premix burner shown in FIG. 1 which is used for the combustion of fuels with very different properties, consists of a swirl generator 1, an adjoining convergent part 2, a constriction 3 and a diffuser 4.
  • the convergent part 2, the constriction 3 and the diffuser 4 are designed to be rotationally symmetrical to avoid secondary flows and their cross-sectional shape is adjusted so that the expansion is just so strong that there is no flow separation from the wall.
  • the length of the rotationally symmetrical parts is as short as possible in order to keep the friction losses and the surface that may need to be cooled small. This results in small mixing lengths.
  • the size of the burner can be chosen as long as the Reynolds number in the burner is sufficiently high and under the boundary conditions of the desired thermal output and the desired overall length.
  • a double cone burner with an adapted slot width (without fuel injection) is particularly suitable as swirl generator 1.
  • a guide vane swirl generator or a swirl generator with or without a hub body can also be used as the swirl generator 1.
  • Swirl generators 1 which operate almost without loss and which cause a strong axial flow on the axis are particularly advantageous. This is achieved with swirl generators without a hub lock.
  • the flow rate increases until it has its highest value at the narrow point 3.
  • the narrow point 3 the location of the highest flow velocity, the fuel 9 is mixed in. This ensures that the fuel 9 mixes quickly with the combustion air 10, the mixing is completed before reaching the flame zone and the flame under no circumstances can strike back at the location of fuel mixing.
  • the fuel admission pressure required for mixing is only low.
  • the mixing zone i.e. where the fuel-air mixture is present (premixing section 6, main reaction zone 7), there are no internals, e.g. Swirl generator or flame holder, available. Swirl number changes are possible depending on the fuel 9 without moving parts in the burner. There are also no backflow zones, steps or sudden enlargements of the flame zone, so that good flame stability (low pulsations) is achieved.
  • internals e.g. Swirl generator or flame holder
  • the main reaction zone 7 is stabilized purely aerodynamically by the bursting swirl flow (vortex breakdown 5) without touching the burner wall.
  • the divergent part of the burner is convectively cooled.
  • the combined burner and combustion chamber cooling 8 ensures that safe burner operation is ensured even when the flame is applied in the end region of the diffuser 4.
  • the entire burner can be cooled completely simply by convective cooling, which is why it is also suitable for operation as a stepped burner in an air or fuel-stepped system, e.g. suitable as first, second or third stage.
  • the premix burner is operated with fuels that have a high flame speed (short ignition delay times), the fuels must be injected in opposite directions (Fig. 2). This weakens the Vortex Breakdown 5. If, on the other hand, fuels with a low flame speed and a low calorific value are used, the flame stabilization is improved by injection in the same direction and thus by reinforcing the vortex breakdown 5.
  • the burner When the burner is operated with liquid or dust-like fuel, it is injected with a central lance in the narrowest cross-section, ie at the narrow point 3, perpendicular to the direction of flow or shortly before the narrowest cross-section.
  • the burner is a multi-fuel system, because, as can be seen from FIG. 2, low-calorie fuels 9a, natural gas 9b and hydrogen-containing gases 9c can be used, for example.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Abstract

Bei einem Vormischbrenner für den Betrieb einer Brennkraftmaschine, einer Brennkammer einer Gasturbogruppe oder Feuerungsanlage, welcher für die Verbrennung von Brennstoffen mit stark unterschiedlichen Eigenschaften eingesetzt werden kann, ist nach einem Drallerzeuger (1), einem konvergenten Teil (2) und einer Engstelle (3) für die Zugabe des Brennstoffes (9) ein Diffusor (4) angeordnet, wobei der konvergente Teil (2), die Engstelle (3) und der Diffusor (4) rotationssymmetrisch ausgebildet sind und der Querschnittsverlauf so angepasst ist, dass keine Strömungsablösung an der Wand möglich ist.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft einen Vormischbrenner zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, einer Brennkammer einer Gasturbogruppe oder Feuerungsanlage und ein dazugehörendes Verfahren, welche zur Verbrennung von Brennstoffen mit stark unterschiedlichen Eigenschaften geeignet sind.
    • Stand der Technik
  • Vormischbrenner, also Brenner, bei denen die Vormischzone ein integrierter Bestandteil des Brenners selbst ist und die sich durch geringe NOX-Emissionen auszeichnen, sind bekannt (EP-A1 0 321 809, 0 521 325).
  • Bei diesen Brennern wird sichergestellt, dass die Zündung des Brennstoff-/Luftgemisches an einem Ort vonstatten geht, an dem keine zu grosse Strömungsgeschwindigkeit des Mediums vorherrscht. Zugleich wird dafür gesorgt, dass die Fortpflanzung der Flammenfont in Richtung des Brennerausganges, wo sich die Flammenfront einstellt, definiert erfolgt.
  • Bei den bekannten Vormischbrennern ergeben sich Probleme, wenn Brennstoffe mit stark unterschiedlichen Eigenschaften verbrannt werden sollen. Dann muss das Strömungsfeld so gestaltet sein, dass bei allen Brennstoffen sichergestellt ist, dass die Mischung vor dem Erreichen der Flammenzone abgeschlossen ist und die Flammen unter keinen Umständen an den Ort der Einmischung zurückschlagen. Zusätzlich dürfen in den Gebieten, die von der Flamme unter bestimmten Betriebsbedingungen erreicht werden, d.h. überall dort, wo ein BrennstoffLuftgemisch vorhanden ist, keine ungekühlten Einbauten, wie Drallerzeuger oder Flammenhalter, vorhanden sein. Wenn z.B. im Gemischstrom Drallerzeuger angeordnet sind, ergeben sich die bekannten Nachteile, wie z.B. Belagsbildung oder Zerstörung der Drallschaufel durch Überhitzung.
  • Ein weiterer Nachteil der bekannten Vormischbrenner besteht darin, dass ihr Betrieb ausserhalb des Auslegungspunktes und bei Teilversagen, z.B. bei Leckagen im Kühlluftsystem, problematisch ist. Versucht man nämlich, bei Teillastbetrieb magerer zu fahren, verschlechtert sich bei den bekannten Brennern der Ausbrand und die CO/UHC-Emissionen steigen stark an (CO/UHC-NOX-Schere).
    • Darstellung der Erfindung
  • Die Erfindung versucht, all diese Nachteile zu vermeiden. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vormischbrenner für den Betrieb einer Brennkraftmaschine, einer Brennkammer einer Gasturbogruppe oder einer Feuerungsanlage und ein dazugehörendes Verfahren zu schaffen, die niedrige NOX-Emissionen aufweisen, bei denen Brennstoffe mit stark unterschiedlichen Eigenschaften problemlos verbrannt werden können und die Funktion des Brenners auch ausserhalb des Auslegungspunktes bzw. bei Teilversagen sichergestellt ist.
  • Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass der Vormischbrenner aus einem Drallerzeuger, einem sich daran anschliessenden konvergenten Teil, einer Engstelle für die Brennstoffzugabe und einem Diffusor besteht. Erfindungsgemäss wird dies bei dem Verfahren zum Betrieb des Vormischbrenners dadurch erreicht, dass beim Betrieb mit Brennnstoffen, welche eine hohe Flammengeschwindigkeit haben, die Brennstoffe gegensinnig eingedüst werden; beim Betrieb mit Brennstoffen, welche eine geringe Flammengeschwindigkeit und einen geringen Heizwert haben, die Brennnstoffe gleichsinnig eingedüst werden und beim Betrieb mit flüssigem oder staubförmigem Brennstoff der Brennstoff im engsten Querschnitt senkrecht zur Strömungsgeschwindigkeit oder kurz vor dem engsten Querschnitt mit einer zentralen Lanze eingedüst wird.
  • Die Vorteile der Erfindung sind unter anderem darin zu sehen, dass bei der Verbrennung von Brennstoffen mit stark unterschiedlichen Eigenschaften die Mischung vor dem Erreichen der Flammenfront abgeschlossen ist und die Flamme nicht an den Ort der Einmischung zurückschlagen kann. Die Hauptreaktionszone wird rein aerodynamisch, ohne die Brennerwand zu berühren, stabilisiert. Ausserdem gibt es keine Rückströmzonen, Stufen oder plötzliche Erweiterungen in der Flammenzone. Die Funktion des Brenners ist auch ausserhalb des Auslegungspunktes und bei Teilversagen gesichert. Weiterhin ist der Brenner in einem luft- oder brennstoffgestuften Verbrennungsprozess einsetzbar.
  • Es ist besonders zweckmässig, wenn der konvergente Teil, die Engstelle und der Diffusor rotationssymmetrisch ausgebildet sind, weil dann Sekundärströmungen vermieden werden und vor dem Vortex Breakdown nur kleine Turbulenzen vorhanden sind.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Querschnittsverlauf so angepasst ist, dass keine Strömungsablösung an der Wand möglich ist.
  • Schliesslich werden mit Vorteil als Drallerzeuger ein Doppelkegelbrenner mit angepasster Schlitzbreite und fehlender Brennstoffeindüsung oder ein Leitschaufeldrallerzeuger eingesetzt. Besonders vorteilhaft sind Drallerzeuger ohne Nabenversperrung, weil diese fast verlustfrei arbeiten und auf der Achse eine starke Axialströmung verursachen.
  • Weiterhin ist vorteilhaft, wenn der Vormischbrenner, insbesondere der Diffusor, konvektiv kühlbar ist. Dadurch ist selbst bei einem Anlegen der Flamme im Endbereich des Diffusors ein sicherer Brennerbetrieb gewährleistet.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Längsschnitt des Vormischbrenners;
    Fig. 2
    einen Schnitt durch den engsten Querschnitt (Eindüsungsstelle) des Vormischbrenners.
  • Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Die Strömungsrichtung der Arbeitsmittel ist mit Pfeilen bezeichnet.
    • Weg zur Ausführung der Erfindung
  • Der in Fig. 1 dargestellte Vormischbrenner, welcher zur Verbrennung von Brennnstoffen mit stark unterschiedlichen Eigenschaften eingesetzt wird, besteht aus einem Drallerzeuger 1, einem sich daran anschliessenden konvergenten Teil 2, einer Engstelle 3 und einem Diffusor 4. Im Drallerzeuger 1 wird ein Strömungfeld mit einem möglichst konstanten Totaldruck erzeugt. Aufgrund der erzeugten Wirbel kann man den erfindungsgemässen Vormischbrenner auch als Wirbeldiffusor-Brenner bezeichnen. Der konvergente Teil 2, die Engstelle 3 und der Diffusor 4 sind zur Vermeidung von Sekundärströmungen rotationssymmetrisch ausgebildet und in ihrem Querschnittsverlauf so angepasst, dass die Erweiterung gerade so stark ist, dass keine Strömungsablösung von der Wand erfolgt. Um die Reibungsverluste und die gegebenenfalls zu kühlende Oberfläche klein zu halten, ist die Länge der rotationssymmetrischen Teile möglichst kurz. Damit ergeben sich kleine Mischlängen.
  • Die Baugrösse des Brenners kann unter der Bedingung einer genügend hohen Reynoldszahl im Brenner und unter den Randbedingungen der gewünschten thermischen Leistung und der gewünschten Gesamtlänge beliebig gewählt werden.
  • Als Drallerzeuger 1 eignet sich vor allem ein Doppelkegelbrenner mit angepasster Schlitzweite (ohne Brennstoffeindüsung). Selbstverständlich können bei anderen Ausführungsbeispielen als Drallerzeuger 1 auch ein Leitschaufeldrallerzeuger oder ein Drallerzeuger mit oder ohne Nabenkörper eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft sind solche Drallerzeuger 1, welche annähernd verlustfrei arbeiten und welche auf der Achse eine starke Axialströmung verursachen. Das wird bei Drallerzeugern ohne Nabenversperrung erreicht.
  • Im konvergenten Teil 2 erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit, bis sie an der Engstelle 3 ihren höchsten Wert hat. Dort an der Engstelle 3, dem Ort der höchsten Strömungsgeschwindigkeit, erfolgt die Einmischung des Brennstoffes 9. Damit wird erreicht, dass sich der Brennstoff 9 schnell mit der Verbrennungsluft 10 mischt, die Mischung vor dem Erreichen der Flammenzone abgeschlossen ist und die Flamme unter keinen Umständen an den Ort der Brennstoffeinmischung zurückschlagen kann. Der zur Mischung erforderliche Brennstoffvordruck ist nur gering.
  • In der Mischzone, also dort, wo das Brennstoff-Luftgemisch vorhanden ist (Vormischstrecke 6, Hauptreaktionszone 7) sind keine Einbauten, wie z.B. Drallerzeuger oder Flammenhalter, vorhanden. Drallzahländerungen sind in Abhängigkeit vom Brennstoff 9 möglich ohne bewegliche Teile im Brenner. Es sind auch keine Rückströmzonen, Stufen oder plötzliche Erweiterungen der Flammenzone vorhanden, so dass eine gute Flammenstabilität (geringe Pulsationen) erreicht wird.
  • Wegen der axialsymmetrischen Geometrie sind vor dem Vortex Breakdown 5 nur kleine Turbulenzen vorhanden.
  • Die Hauptreaktionszone 7 wird durch die aufplatzende Drallströmung (Vortex Breakdown 5) rein aerodynamisch, ohne die Brennerwand zu berühren, stabilisiert.
  • In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der divergente Teil der Brenners konvektiv gekühlt. Durch die kombinierte Brenner- und Brennkammerkühlung 8 wird erreicht, dass selbst bei einem Anlegen der Flamme im Endbereich des Diffusors 4 noch ein sicherer Brennerbetrieb gewährleistet wird. Selbstverständlich kann in einem anderen Ausführungsbeispiel der gesamte Brenner durch konvektive Kühlung relativ einfach vollständig gekühlt sein, deshalb ist er auch für den Betrieb als Stufenbrenner in einem luft- oder brennstoffgestuften System, z.B. als erste, zweite oder dritte Stufe geeignet.
  • Wird der Vormischbrenner mit Brennstoffen betrieben, welche eine hohe Flammengeschwindigkeit (kurze Zündverzugszeiten) haben, so müssen die Brennstoffe gegensinnig eingedüst werden (Fig. 2). Dadurch wird der Vortex Breakdown 5 stark abgeschwächt. Werden dagegen Brennstoffe mit geringer Flammengeschwindigkeit und geringem Heizwert verwendet, wird die Flammenstabilisierung durch gleichsinniges Eindüsen und damit durch Verstärkung des Vortex Breakdowns 5 verbessert.
  • Beim Betrieb des Brenners mit flüssigem oder staubförmigen Brennstoff wird dieser im engsten Querschnitt, also an der Engstelle 3, senkrecht zur Strömungsrichtung bzw. kurz vor dem engsten Querschnitt mit einer zentralen Lanze eingedüst.
  • Der Brenner ist ein multifuelfähiges System, denn wie aus Fig. 2 hervorgeht, können beispielsweise niederkalorige Brennstoffe 9a, Erdgas 9b und wasserstoffhaltige Gase 9c verwendet werden.
  • Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass er auch ausserhalb des Auslegungspunktes und bei Teilversagen, wenn beispielsweise im Kühlluftsystem Leckagen vorhanden sind, voll funktionsfähig ist. Schliesslich sind noch die geringen NOX-Emissionen hervorzuheben.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Drallerzeuger
    2
    konvergenter Teil
    3
    Engstelle
    4
    Diffusor
    5
    Vortex Breakdown
    6
    Vormischstrecke
    7
    Hauptreaktionszone
    8
    kombinierte Brenner- und Brennkammerkühlung
    9
    Brennstoff
    9a
    niederkaloriger Brennstoff
    9b
    Erdgas
    9c
    wasserstoffhaltige Gase
    10
    Verbrennungsluft

Claims (9)

  1. Vormischbrenner für den Betrieb einer Brennkraftmaschine, einer Brennkammer einer Gasturbogruppe oder Feuerungsanlage, dadurch gekennzeichnet, dass der Vormischbrenner aus einem Drallerzeuger (1), einem sich daran anschliesssenden konvergenten Teil (2), einer Engstelle (3) für die Brennstoffzugabe und einem Diffusor (4) besteht.
  2. Vormischbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der konvergente Teil (2), die Engstelle (3) und der Diffusor (4) rotationssymmetrisch ausgebildet sind.
  3. Vormischbrenner nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnittsverlauf so angepasst ist, dass keine Strömungsablösung an der Wand möglich ist.
  4. Vormischbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das der Drallerzeuger (1) ein Doppelkegelbrenner mit angepasster Schlitzweite und fehlender Brennstoffeindüsung ist.
  5. Vormischbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drallerzeuger (1) ein Leitschaufeldrallerzeuger ist.
  6. Vormischbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drallerzeuger (1) ein Drallerzeuger ohne Nabenversperrung ist.
  7. Vormischbrenner nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vormischbrenner vollständig konvektiv kühlbar ist.
  8. Vormischbrenner nach Anspruch 1, 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass vorrangig der Diffusor (4) konvektiv kühlbar ist.
  9. Verfahren zum Betrieb eines Vormischbrenners nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Betrieb mit Brennstoffen, welche eine hohe Flammengeschwindigkeit haben, die Brennstoffe gegensinnig eingedüst werden; dass beim Betrieb mit Brennstoffen, welche eine geringe Flammengeschwindigkeit und einen geringen Heizwert haben, die Brennstoffe gleichsinnig eingedüst werden und dass beim Betrieb mit flüssigem oder staubförmigem Brennstoff der Brennstoff im engsten Querschnitt senkrecht zur Strömungsrichtung oder kurz vor dem engsten Querschnitt mit einer zentralen Lanze eingedüst wird.
EP94105929A 1993-05-17 1994-04-16 Vormischbrenner zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, einer Brennkammer einer Gasturbogruppe oder Feuerungsanlage Expired - Lifetime EP0625673B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4316474 1993-05-17
DE4316474A DE4316474A1 (de) 1993-05-17 1993-05-17 Vormischbrenner zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, einer Brennkammer einer Gasturbogruppe oder Feuerungsanlage

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP0625673A2 true EP0625673A2 (de) 1994-11-23
EP0625673A3 EP0625673A3 (de) 1995-05-17
EP0625673B1 EP0625673B1 (de) 1999-03-24

Family

ID=6488294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP94105929A Expired - Lifetime EP0625673B1 (de) 1993-05-17 1994-04-16 Vormischbrenner zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, einer Brennkammer einer Gasturbogruppe oder Feuerungsanlage

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5673551A (de)
EP (1) EP0625673B1 (de)
JP (1) JPH06341617A (de)
DE (2) DE4316474A1 (de)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0704657A3 (de) * 1994-10-01 1997-07-30 Abb Management Ag Brenner
EP0797051A3 (de) * 1996-03-20 1998-05-20 Abb Research Ltd. Brenner für einen Wärmeerzeuger
EP0783089A3 (de) * 1995-12-27 1998-11-11 Abb Research Ltd. Kegelbrenner
EP0778445A3 (de) * 1995-12-05 1999-04-28 Asea Brown Boveri Ag Vormischbrenner
DE10029607A1 (de) * 2000-06-15 2001-12-20 Alstom Power Nv Brenner mit gestufter Vormischgas-Eindüsung
US6769903B2 (en) 2000-06-15 2004-08-03 Alstom Technology Ltd Method for operating a burner and burner with stepped premix gas injection
EP1568942A1 (de) * 2004-02-24 2005-08-31 Siemens Aktiengesellschaft Vormischbrenner sowie Verfahren zur Verbrennung eines niederkalorischen Brenngases
EP1512912A3 (de) * 2003-09-04 2010-10-27 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG Homogene Gemischbildung durch verdrallte Einspritzung des Kraftstoffs
US8057224B2 (en) * 2004-12-23 2011-11-15 Alstom Technology Ltd. Premix burner with mixing section
US8066509B2 (en) * 2007-11-27 2011-11-29 Alstom Technology Ltd. Method and device for combusting hydrogen in a premix burner
US9103547B2 (en) * 2007-11-09 2015-08-11 Alstom Technology Ltd Method for operating a burner

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19527453B4 (de) * 1995-07-27 2009-05-07 Alstom Vormischbrenner
DE19757189B4 (de) * 1997-12-22 2008-05-08 Alstom Verfahren zum Betrieb eines Brenners eines Wärmeerzeugers
US6585784B1 (en) * 1999-12-13 2003-07-01 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Method for utilizing gas reserves with low methane concentrations for fueling gas turbines
DE10056243A1 (de) * 2000-11-14 2002-05-23 Alstom Switzerland Ltd Brennkammer und Verfahren zum Betrieb dieser Brennkammer
DE10348604A1 (de) 2003-10-20 2005-07-28 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Kraftstoffeinspritzdüse mit filmartiger Kraftstoffplatzierung
DE102007043626A1 (de) 2007-09-13 2009-03-19 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Gasturbinenmagerbrenner mit Kraftstoffdüse mit kontrollierter Kraftstoffinhomogenität
WO2009109448A1 (de) * 2008-03-07 2009-09-11 Alstom Technology Ltd Brenneranordnung sowie anwendung einer solchen brenner-anordnung
EP2257736B1 (de) * 2008-03-07 2015-11-25 Alstom Technology Ltd Verfahren zum erzeugen von heissgas
EP2252831B1 (de) * 2008-03-07 2013-05-08 Alstom Technology Ltd Brenneranordnung sowie anwendung einer solchen brenner-anordnung
EP2107313A1 (de) * 2008-04-01 2009-10-07 Siemens Aktiengesellschaft Gestufte Brennstoffversorgung in einem Brenner
EP2299178B1 (de) * 2009-09-17 2015-11-04 Alstom Technology Ltd Verfahren und Gasturbinenverbrennungssystem zum sicheren Mischen von H2-reichen Brennstoffen mit Luft
EP2420730B1 (de) * 2010-08-16 2018-03-07 Ansaldo Energia IP UK Limited Nachbrenner
EP2420731B1 (de) 2010-08-16 2014-03-05 Alstom Technology Ltd Brenner für Nachverbrennung
TWI435978B (zh) * 2011-10-31 2014-05-01 Atomic Energy Council 富氫氣體燃燒器
EP2703721B1 (de) * 2012-08-31 2019-05-22 Ansaldo Energia IP UK Limited Vormischbrenner
US9194583B2 (en) * 2013-02-20 2015-11-24 Jorge DE LA SOVERA Mixed fuel vacuum burner-reactor
WO2014181951A1 (ko) * 2013-05-07 2014-11-13 한국기계연구원 배출물 저감을 위한 벤튜리관 구조의 예혼합형 연소기
CN111520764A (zh) * 2020-03-25 2020-08-11 西北工业大学 一种带有尾部冷却结构的燃烧室
US20220333783A1 (en) * 2021-03-07 2022-10-20 CPS-Holding Limited Hydrogen-Fueled Combustor for Gas Turbines

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH291617A (fr) * 1949-06-29 1953-06-30 Canadian Patents Dev Chambre de combustion pour turbine à gaz.
US2671313A (en) * 1952-03-07 1954-03-09 Emile A Laramee Jet engine vacuum expansion nozzle
DE1013467B (de) * 1955-07-30 1957-08-08 Daimler Benz Ag Brennkammer fuer Gasturbinen und Strahltriebwerke mit Zerstaeubungseinrichtung
US3752634A (en) * 1970-08-18 1973-08-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Burner
US3638865A (en) * 1970-08-31 1972-02-01 Gen Electric Fuel spray nozzle
US3736746A (en) * 1971-08-13 1973-06-05 Gen Electric Recirculating annular slot fuel/air carbureting system for gas turbine combustors
US3820320A (en) * 1971-12-15 1974-06-28 Phillips Petroleum Co Combustion method with controlled fuel mixing
US3915619A (en) * 1972-03-27 1975-10-28 Phillips Petroleum Co Gas turbine combustors and method of operation
US3866413A (en) * 1973-01-22 1975-02-18 Parker Hannifin Corp Air blast fuel atomizer
GB1465785A (en) * 1973-03-12 1977-03-02 Tokyo Gas Co Ltd Burner and method of combustion-
US3872664A (en) * 1973-10-15 1975-03-25 United Aircraft Corp Swirl combustor with vortex burning and mixing
US3982392A (en) * 1974-09-03 1976-09-28 General Motors Corporation Combustion apparatus
SU571615A2 (ru) * 1975-08-13 1977-09-05 Всесоюзный научно-исследовательский институт горноспасательного дела Генератор инертного газа
US3984528A (en) * 1975-12-01 1976-10-05 Phillips Petroleum Company Carbon black reactor and process
US4144313A (en) * 1976-06-04 1979-03-13 Bayer Aktiengesellschaft Method of purifying gases by combustion
US4120640A (en) * 1977-02-18 1978-10-17 Infern-O-Therm Corporation Burner for liquid fuel
GB2055187B (en) * 1979-08-01 1983-12-14 Rolls Royce Gaseous fuel injector for a gas turbine engine
US4373325A (en) * 1980-03-07 1983-02-15 International Harvester Company Combustors
US4425755A (en) * 1980-09-16 1984-01-17 Rolls-Royce Limited Gas turbine dual fuel burners
GB2150277B (en) * 1983-11-26 1987-01-28 Rolls Royce Combustion apparatus for a gas turbine engine
GB2175684B (en) * 1985-04-26 1989-12-28 Nippon Kokan Kk Burner
US4845952A (en) * 1987-10-23 1989-07-11 General Electric Company Multiple venturi tube gas fuel injector for catalytic combustor
CH674561A5 (de) * 1987-12-21 1990-06-15 Bbc Brown Boveri & Cie
JPH0792213B2 (ja) * 1988-03-16 1995-10-09 高茂産業株式会社 エゼクタ形バーナ装置
JPH02118890U (de) * 1989-03-10 1990-09-25
CH679692A5 (de) * 1989-04-24 1992-03-31 Asea Brown Boveri
US5156002A (en) * 1990-03-05 1992-10-20 Rolf J. Mowill Low emissions gas turbine combustor
US5228283A (en) * 1990-05-01 1993-07-20 General Electric Company Method of reducing nox emissions in a gas turbine engine
CH682952A5 (de) * 1991-03-12 1993-12-15 Asea Brown Boveri Brenner für eine Vormischverbrennung eines flüssigen und/oder gasförmigen Brennstoffes.
CH684962A5 (de) * 1991-07-03 1995-02-15 Asea Brown Boveri Brenner zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, einer Brennkammer einer Gasturbogruppe oder einer Feuerungsanlage.
US5295352A (en) * 1992-08-04 1994-03-22 General Electric Company Dual fuel injector with premixing capability for low emissions combustion
US5303554A (en) * 1992-11-27 1994-04-19 Solar Turbines Incorporated Low NOx injector with central air swirling and angled fuel inlets
DE4304213A1 (de) * 1993-02-12 1994-08-18 Abb Research Ltd Brenner zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, einer Brennkammer einer Gasturbogruppe oder Feuerungsanlage
US5345768A (en) * 1993-04-07 1994-09-13 General Electric Company Dual-fuel pre-mixing burner assembly
US5477685A (en) * 1993-11-12 1995-12-26 The Regents Of The University Of California Lean burn injector for gas turbine combustor

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0704657A3 (de) * 1994-10-01 1997-07-30 Abb Management Ag Brenner
EP0778445A3 (de) * 1995-12-05 1999-04-28 Asea Brown Boveri Ag Vormischbrenner
EP0783089A3 (de) * 1995-12-27 1998-11-11 Abb Research Ltd. Kegelbrenner
EP0797051A3 (de) * 1996-03-20 1998-05-20 Abb Research Ltd. Brenner für einen Wärmeerzeuger
DE10029607A1 (de) * 2000-06-15 2001-12-20 Alstom Power Nv Brenner mit gestufter Vormischgas-Eindüsung
US6769903B2 (en) 2000-06-15 2004-08-03 Alstom Technology Ltd Method for operating a burner and burner with stepped premix gas injection
EP1512912A3 (de) * 2003-09-04 2010-10-27 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG Homogene Gemischbildung durch verdrallte Einspritzung des Kraftstoffs
EP1568942A1 (de) * 2004-02-24 2005-08-31 Siemens Aktiengesellschaft Vormischbrenner sowie Verfahren zur Verbrennung eines niederkalorischen Brenngases
US7448218B2 (en) 2004-02-24 2008-11-11 Siemens Aktiengesellschaft Premix burner and method for burning a low-calorie combustion gas
CN100473905C (zh) * 2004-02-24 2009-04-01 西门子公司 用于燃烧低热量燃烧气体的预混合燃烧器以及方法
WO2005080878A1 (de) * 2004-02-24 2005-09-01 Siemens Aktiengesellschaft Vormischbrenner sowie verfahren zur verbrennung eines niederkalorischen brenngases
US8057224B2 (en) * 2004-12-23 2011-11-15 Alstom Technology Ltd. Premix burner with mixing section
US9103547B2 (en) * 2007-11-09 2015-08-11 Alstom Technology Ltd Method for operating a burner
US8066509B2 (en) * 2007-11-27 2011-11-29 Alstom Technology Ltd. Method and device for combusting hydrogen in a premix burner

Also Published As

Publication number Publication date
JPH06341617A (ja) 1994-12-13
DE4316474A1 (de) 1994-11-24
US5673551A (en) 1997-10-07
EP0625673B1 (de) 1999-03-24
DE59407984D1 (de) 1999-04-29
EP0625673A3 (de) 1995-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0625673B1 (de) Vormischbrenner zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, einer Brennkammer einer Gasturbogruppe oder Feuerungsanlage
EP0781967B1 (de) Gasturbinenringbrennkammer
DE19615910B4 (de) Brenneranordnung
EP2116766B1 (de) Brenner mit Brennstofflanze
EP0710797B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Vormischbrenners
DE69804022T2 (de) Pilotbrennerkegel für brennkammer mit niedrigem nox ausstoss
EP0924470B1 (de) Vormischbrennkammer für eine Gasturbine
DE102009003453A1 (de) Brennrohr-Vormischer und Verfahren zur Gas/Luft-Gemischbildung in einer Gasturbine
DE69129858T2 (de) Verbrennungsanlage mit vermindertem ausstoss von stickstoffoxiden
DE2901098A1 (de) Brennkammer und verfahren zum betreiben derselben
EP2257736B1 (de) Verfahren zum erzeugen von heissgas
WO2006069861A1 (de) Vormischbrenner mit mischstrecke
EP1723369A1 (de) Vormischbrenner sowie verfahren zur verbrennung eines niederkalorischen brenngases
CH701773A2 (de) Brenner mit radialen Einlassleitschaufeln.
EP0687860A2 (de) Brennkammer mit Selbstzündung
EP2006606A1 (de) Drallfreie Stabilisierung der Flamme eines Vormischbrenners
CH699767B1 (de) Brenner zur Verwendung mit einer Brennkammer eines Gasturbinenmotors sowie Verfahren zur Mischung von Brennstoff in dem Brenner.
EP1356236B1 (de) Vormischbrenner sowie verfahren zum betrieb eines derartigen vormischbrenners
CH701543A2 (de) Brenner zur Verwendung in einer Gasturbine sowie Gasturbine.
DE776444T1 (de) Gasturbinenkammer mit niedriger schadstoffemission
WO2009016079A1 (de) Vormischbrenner und verfahren zum betrieb eines vormischbrenners
EP1754002B1 (de) Gestufter vormischbrenner mit einem injektor für flüssigbrennstoff
EP1439349A1 (de) Verbrennungsverfahren sowie Brenner zur Durchführung des Verfahrens
DE19527453B4 (de) Vormischbrenner
EP1989486A1 (de) Gasturbinenbrenner und verfahren zum betreiben eines gasturbinenbrenners

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): CH DE FR GB LI

PUAL Search report despatched

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): CH DE FR GB LI

17P Request for examination filed

Effective date: 19951113

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: ASEA BROWN BOVERI AG

17Q First examination report despatched

Effective date: 19970415

GRAG Despatch of communication of intention to grant

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS AGRA

GRAG Despatch of communication of intention to grant

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS AGRA

GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): CH DE FR GB LI

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

REF Corresponds to:

Ref document number: 59407984

Country of ref document: DE

Date of ref document: 19990429

ET Fr: translation filed
GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

Effective date: 19990527

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed
PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20010316

Year of fee payment: 8

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CH

Payment date: 20010319

Year of fee payment: 8

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20010410

Year of fee payment: 8

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20010421

Year of fee payment: 8

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: IF02

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20020416

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20020430

Ref country code: CH

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20020430

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20021101

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20020416

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20021231

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST