EP0794383B1 - Method of operating a pressurised atomising nozzle - Google Patents
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- EP0794383B1 EP0794383B1 EP97810083A EP97810083A EP0794383B1 EP 0794383 B1 EP0794383 B1 EP 0794383B1 EP 97810083 A EP97810083 A EP 97810083A EP 97810083 A EP97810083 A EP 97810083A EP 0794383 B1 EP0794383 B1 EP 0794383B1
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- F23C2900/07002—Premix burners with air inlet slots obtained between offset curved wall surfaces, e.g. double cone burners
Definitions
- the invention relates to the field of combustion technology. It affects on Method for operating a pressure atomizing nozzle in a Gas turbine combustion chamber according to the generic term of the Claim 1.
- Atomizer burners are known in which the for combustion oil is mechanically finely distributed. It will be fine Droplets of approx. 10 to 400 ⁇ m in diameter (oil mist) broken down, which are mixed with the combustion air in the Vaporize and burn the flame.
- pressure atomizers see Lueger - Lexicon of Technology, Deutsche Verlags-Anstalt Stuttgart, 1965, volume 7, p.600
- the oil gets into tangential slots a swirl chamber and leaves the nozzle through a nozzle bore. This ensures that the oil particles have two motion components, one axial and one radial.
- the atomized oil forms one Cone of more or less large opening angle.
- Swirl nozzles pressure atomizers
- air-assisted atomizers the known types with a pressure up to approx. 100 bar are hardly suitable for this because they do not have a small angle of propagation allow the atomization quality to be restricted and the impulse of the drop spray is low.
- the fuel pre-pressure drops due to the falling total fuel mass flow.
- the atomizer required energy for pressure atomizers is over given the fuel admission pressure, so that in this load range the atomization quality deteriorates and the penetration depth of the fuel spray into the air flow through the low fuel pressure becomes lower.
- the invention tries to avoid the disadvantages of the known prior art. It is based on the task of a method for operating a pressure atomizing nozzle with two To develop pressure swirl stages, with which a to the respective operating conditions meritet. Spray angle of the atomized Liquid is made possible.
- this pressure atomizing nozzle in a gas turbine burner is said to be even with small ones Fuel mass flows (approx. 25% based on nominal load conditions) a sufficiently large nozzle pressure is generated, while the nozzle with large fuel mass flows (approx. 100-120% based on nominal load conditions) not too high Nozzle form should need. With the drop spray created in this way should over the entire load range of the gas turbine a low-pollutant and stable combustion are made possible.
- the pressure atomizing nozzle comprises a nozzle body in which one Swirl chamber is formed, which has a nozzle bore communicates with an outside space and at least a first feed channel for the liquid to be atomized through which said liquid is supplied with swirl under pressure will and in the chamber at least another feed channel for part of the atomized Liquid or for a second liquid to be atomized flows through which said part of the liquid, or the second liquid is supplied under pressure and with swirl by doing that the pressure atomizer nozzle at full and Overload operation of the gas turbine via a main pressure swirl stage with low Swirl is operated by the entire atomizer Liquid over the first
- the swirl chamber feed channel is swirled is generated, where there is a swirled flow which is then through the at least one nozzle bore got into the outside space and that the Pressure atomizer nozzle for partial and low-load operation of the gas turbine additionally over a further pressure swirl stage
- the advantages of the invention include that thereby an adjustment of the pot spray (atomization quality, drop size, spray angle) to the respective load conditions is made possible.
- a smooth switchover between the two is advantageous Stages, and depending on the load conditions, the operation of the nozzle with only one of the two stages.
- the nozzle and the method for operating the nozzle are advantageously used in a premix burner of the double-cone design or a four-slot burner used, with a part in the vicinity of the nozzle the combustion air (approx. 3 to 7%) in the jacket flow around the nozzle to be led. This makes local detachment and recirculation areas avoided. It prevents the recirculation zone is moved inside the burner.
- 1 to 3 show a first embodiment of the invention
- 1 shows the pressure atomizing nozzle in a partial longitudinal section
- FIGS. 2 and 3 two cross sections show in different levels.
- the pressure atomizing nozzle comprises a nozzle body 30, consisting of from a first tube 31, which at its in the flow direction seen end closed by a conical cover 32 is. In the middle of the cover 32 is a nozzle bore 33 arranged, the longitudinal axis of which is designated 34. In the tube 31 is a second, a smaller outside diameter as the inside diameter of the first pipe 31 Tube 35 used, which extends up to the cover 32 and rests on it. The annular space 36 between the both tubes 31 and 35 are used to supply the or a part the liquid to be atomized 37 '.
- the Pressure atomizer nozzle also with more or fewer slots 38 or feed channels 41a. Another is the same Distribution of the channels over the circumference possible.
- the feed channels 41a are in the filler 40 made tangential, see above that the liquid to be atomized 37 both through the channels 38 and also swirls into the chamber 39 via the channels 41a arrives. It is important that the liquid to be atomized 37 only a slight twist that leads to a narrow spray cone angle ⁇ leads, receives when it flows through the channels 41a has, while the swirl of the liquid 37 after flowing through the channels 38 is larger and thus a larger one Spray cone angle ⁇ can be reached. In the embodiment according to Fig. 1 is shown that the nozzle of two to be atomized Liquids 37 and 37 'is applied.
- Both Liquids 37, 37 'are the chamber 39 in this Case is a pure swirl chamber, swirl fed, where the liquid 37 is less swirled than the liquid 37 '. Due to the different twist, the spray cone angle ⁇ and thus the distribution of the liquid mass flow after the nozzle. Of course you can Issue of two liquids 37, 37 'also only one to be atomized Liquid 37 can be used for both twist stiffeners.
- Fig. 4 shows a possible representation in a schematic representation Liquid supply system to the pressure atomizer nozzle.
- a Pump 42 becomes the liquid to be atomized, in this case liquid fuel (oil) 12, in a pressure vessel 43 pumped.
- a return valve 49 is used to set the pump admission pressure.
- a shut-off valve 50 is arranged in the fuel line.
- Two lines 44, 45 extend from the pressure vessel 43, whereby the line 44 the annular space 36 (and thus the swirl atomizer stage) feeds and line 45 with the supply channels 41a (swirl atomizer stage) communicates.
- a control valve 46 and 47 arranged which a regulation allow the amount of liquid supplied.
- one of the two valves can also be used 46, 47 must be completely closed, so that in this case only one of the two atomizing stages of the nozzle is in operation. Smooth switching is possible between the two stages.
- this fuel supply system should several burners, for example a gas turbine combustion chamber be supplied with fuel.
- the one shown Circuit has the advantage of regulating the two atomizer stages only the two valves 46, 47, i.e. just one Control valve per stage are necessary.
- FIG. 5 shows another embodiment variant analogous to FIG. 4.
- the pressure atomizing nozzle is fed with water 51 via a feed line 44 and with oil 12 via a feed line 45.
- a pump 42 is arranged in each of the lines 44 and 45 and a shut-off valve 50 is arranged downstream, with which the lines 44 and 45 can optionally be closed.
- the amount of the liquids 12, 51 to be atomized is regulated by means of the control valves 46, 47. If, as indicated in FIG.
- FIG. 6 shows the distribution of the fuel mass flow m in BS as a function of the radius R of the spray in a pressure atomizing nozzle according to the embodiment variant shown in FIG. 1 at a certain distance from the nozzle.
- the pressure atomizing nozzle according to the invention can, for example installed in a gas turbine burner and operated as follows become:
- a pressure atomizing nozzle according to FIG. 1 If a pressure atomizing nozzle according to FIG. 1 is used, then with full and overload operation of the gas turbine, the entire Fuel to be atomized via at least one first feed channel 41a (four feed channels 41a according to FIG. 1) of the swirl chamber 39 fed with little twist, where there is a twisted Flow is generated, which then through the Nozzle bore 33 reaches the outside. Due to the low Twist, a narrow spray cone angle ⁇ is realized, which at high pressures for a fine atomization of the fuel leads. In the case of partial and low-load operation, an is also added Part of the fuel to be atomized over the minimum a further feed channel 38 (four feed channels according to FIG. 1) 38) is more swirled in the chamber 39.
- the pressure atomizing nozzle according to the invention can, for example in a premix burner of the double-cone type, the principal of which Structure is described in EP 0 321 809 B1 become.
- Fig. 7 shows a perspective view of the double-cone burner with integrated premixing zone.
- the two partial cone bodies 1, 2 are with respect to their longitudinal symmetry axes 1b, 2b arranged radially offset from one another. This creates on both sides of the partial cone body 1, 2 in opposite Inflow arrangement each tangential air inlet slots 19, 20, through which the combustion air 15 in the Interior 14 of the burner, i.e. in that of the two partial cone bodies 1, 2 formed cone cavity flows.
- the partial cone bodies 1, 2 expand in a straight line in the direction of flow, i.e. they have a constant angle ⁇ with the burner axis 5 on.
- the two partial cone bodies 1, 2 each have one cylindrical initial part 1a, 2a, which is also offset run.
- the pressure atomizing nozzle 3 according to the invention, which is roughly in the narrowest cross section of the conical interior 14 of the burner is arranged.
- the liquid fuel 12 is by means of atomized the nozzle 3 in the manner described above.
- spray cone angles ⁇ there are different spray cone angles ⁇ .
- the Fuel spray 4 is in the interior 14 of the burner from the through the air inlet slots 19, 20 tangentially into the Combustion air flow 15 flowing into the burner, the mixture is ignited only at the burner outlet, the flame passing through in the area of the burner mouth a backflow zone 6 is stabilized.
- the two partial cone bodies 1, 2 have along the air inlet slots 19, 20 each have a fuel feed line 8, 9, which are provided on the long side with openings 17 through which another fuel 13 (gaseous or liquid) flow can.
- This fuel 13 is the tangential Air inlet slots 19, 20 in the interior of the burner flowing combustion air 15 admixed, which by the Arrows 16 is shown. A mixed operation of the burner Via the nozzle 3 and the fuel feeds 8, 9 is possible.
- a front plate 10 with openings is arranged on the combustion chamber side 11, through which, if necessary, dilution air or cooling air are fed to the combustion chamber 22. It also ensures this air supply ensures that flame stabilization on Output of the burner takes place. There is a stable one Flame front 7 with a backflow zone 6.
- baffles 21a, 21b can be around a pivot point, for example 23 can be opened or closed, so that the original gap size of the tangential air inlet slots 19, 20 is changed.
- the Burners can also be operated without these baffles 21a, 21b.
- a channel around the nozzle 3 24 is arranged through which a jacket air flow 15a as Purge air flows.
- the jacket air flow 15a is about 3 to 7% of the combustion air flow 15.
- a burner can be operated, essentially consisting of a swirl generator 100 for a combustion air flow 15 and from means for injecting a fuel, a mixing section at the downstream of the swirl generator 100 220 is arranged and this within a first Section part 200 in the flow direction transition channels 201 for transferring one in the swirl generator 100 formed flow in the downstream of the transition channels 201 downstream flow cross section 18 of the mixing section 220, wherein the means for injecting the fuel is a pressure atomizing nozzle according to the invention, which according to one of the methods described above is operated.
- the Swirl generator 100 is preferably a conical structure, the tangential multiple (e.g.
- This combustion air flow 15 wraps around the fuel drop spray 4, previously by atomizing the liquid Fuel 12 in the two-stage pressure atomizer nozzle 3 was formed.
- the flow that is formed is based on a Transition geometry provided downstream of the swirl generator 100 (Transition channels 201) seamlessly into a transition piece 200 transferred, which is extended by a tube 18. Both Parts form the mixing section 220 to which the downstream side is located connects the actual combustion chamber, not shown here.
- the mixing section allows very good premixing of the fuel with the combustion air low-loss flow and prevented by a A maximum of axial speed on the axis a flashback the flame from the combustion chamber.
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Verbrennungstechnik.
Sie betrifft
ein
Verfahren zum Betrieb einer Druckzerstäuberdüse in einer
Gasturbinenbrennkammer nach dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1.The invention relates to the field of combustion technology.
It affects
on
Method for operating a pressure atomizing nozzle in a
Gas turbine combustion chamber according to the generic term of the
Bekannt sind Zerstäuberbrenner, in denen das zur Verbrennung
gelangende Öl mechanisch fein verteilt wird. Es wird in feine
Tröpfchen von ca. 10 bis 400 µm Durchmesser (Ölnebel) zerlegt,
die unter Mischung mit der Verbrennungsluft in der
Flamme verdampfen und verbrennen. In Druckzerstäubern (siehe
Lueger - Lexikon der Technik, Deutsche Verlags-Anstalt Stuttgart,
1965, Band 7, S.600) wird durch eine Ölpumpe das Öl unter
hohem Druck einer Zerstäuberdüse zugeführt. Über im wesentlichen
tangential verlaufende Schlitze gelangt das Öl in
eine Wirbelkammer und verlässt die Düse über eine Düsenbohrung.
Dadurch wird erreicht, dass die Ölteilchen zwei Bewegungskomponenten,
eine axiale und eine radiale, erhalten. Der
als rotierender Hohlzylinder aus der Düsenbohrung austretende
Ölfilm weitet sich aufgrund der Fliehkraft zu einem Hohlkegel
aus, dessen Ränder in instabile Schwingungen geraten und zu
kleinen Öltröpfchen zerreissen. Das zerstäubte Öl bildet einen
Kegel mehr oder weniger grossen Öffnungswinkels.Atomizer burners are known in which the for combustion
oil is mechanically finely distributed. It will be fine
Droplets of approx. 10 to 400 µm in diameter (oil mist) broken down,
which are mixed with the combustion air in the
Vaporize and burn the flame. In pressure atomizers (see
Lueger - Lexicon of Technology, Deutsche Verlags-Anstalt Stuttgart,
1965,
Bei der schadstoffarmen Verbrennung von mineralischen Brennstoffen
in modernen Brennern, beispielsweise in Vormischbrennern
der Doppelkegelbauart, die in ihrem prinzipiellen Aufbau
in EP 0 321 809 B1, beschrieben sind, werden aber besondere
Anforderungen an die Zerstäubung des flüssigen Brennstoffes
gestellt. Diese sind vor allem folgende:
Dralldüsen (Druckzerstäuber) und luftunterstützte Zerstäuber der bekannten Bauarten mit einem Druck bis zu ca. 100 bar sind dafür kaum geeignet, weil sie keinen kleinen Ausbreitungswinkel erlauben, die Zerstäubungsqualität eingeschränkt ist und der Impuls des Tropfensprays gering ist.Swirl nozzles (pressure atomizers) and air-assisted atomizers the known types with a pressure up to approx. 100 bar are hardly suitable for this because they do not have a small angle of propagation allow the atomization quality to be restricted and the impulse of the drop spray is low.
Als Folge dieser ungenügenden Verdampfung und Vormischung des Brennstoffes ist deshalb eine Wasserzugabe zum lokalen Absenken der Flammentemperatur und damit der NOx-Bildung notwendig. Da das zugeführte Wasser oftmals auch Flammenzonen stört, die zwar an sich wenig NOx erzeugen, aber für die Flammenstabilität sehr wichtig sind, treten häufig Instabilitäten, wie Flammenpulsation und/oder schlechter Ausbrand auf, was zum Anstieg des CO-Ausstosses führt. As a result of this insufficient evaporation and premixing of the Fuel is therefore an addition of water for local lowering the flame temperature and thus the formation of NOx. Since the water supplied often also flame zones disturbing, which generate little NOx per se, but for those Flame stability is very important, instabilities often occur, like flame pulsation and / or bad burnout, which leads to an increase in CO emissions.
Eine Verbesserung ist mit der aus EP 0 496 016 B1 bekannten Hochdruckzerstäuberdüse zu erreichen. Diese besteht aus einem Düsenkörper, in welchem eine Turbulenzkammer ausgebildet ist, welche über mindestens eine Düsenbohrung mit einem Aussenraum in Verbindung steht, und welche mindestens einen Zufuhrkanal für die unter Druck zuführbare zu zerstäubende Flüssigkeit aufweist. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des in die Turbulenzkammer mündenden Zufuhrkanales um den Faktor 2 bis 10 grösser ist als die Querschnittsfläche der Düsenbohrung. Durch diese Anordnung gelingt es, in der Turbulenzkammer ein hohes Turbulenzniveau zu erzeugen, das auf dem Weg bis zum Austritt aus der Düse nicht abklingt. Der Flüssigkeitsstrahl wird durch die vor der Düsenbohrung erzeugte Turbulenz im Aussenraum, also nach Verlassen der Düsenbohrung zum raschen Zerfall gebracht, wobei sich niedrige Ausbreitungswinkel von 20° und weniger ergeben. Die Tröpfchengrösse ist ebenfalls sehr niedrig.An improvement is known from EP 0 496 016 B1 To reach high pressure atomizer nozzle. This consists of one Nozzle body, in which a turbulence chamber is formed, which has at least one nozzle bore with an outside space is connected, and which at least one feed channel for the liquid to be atomized under pressure having. It is characterized in that the cross-sectional area of the feed channel opening into the turbulence chamber is larger by a factor of 2 to 10 than the cross-sectional area the nozzle bore. This arrangement succeeds it to a high level of turbulence in the turbulence chamber generate that on the way to the exit from the nozzle not subsides. The liquid jet is through the front of the nozzle bore Turbulence generated in the outside space, i.e. after leaving the nozzle bore decayed rapidly, whereby there are low propagation angles of 20 ° and less. The droplet size is also very small.
Beim Betrieb von Gasturbinenbrennern mit flüssigem Brennstoff ist man bestrebt, möglichst über den gesamten Lastbereich der Gasturbine (ca. 10% bis 120% Brennstoffmassenstrom bezogen auf Nennlastbedingungen) ein Tropfenspray zu erzeugen, das im gesamten Bereich eine schadstoffarme und stabile Verbrennung in einem vorgegebenen Luftströmungsfeld ermöglicht.When operating gas turbine burners with liquid fuel one strives, if possible, over the entire load range of the Gas turbine (approx. 10% to 120% fuel mass flow related on nominal load conditions) to generate a drop spray that entire pollutant-free and stable combustion in a given air flow field.
Der Einsatz einer oben beschriebenen Hochdruckzerstäuberdüse zum Zerstäuben von flüssigem Brennstoff in Gasturbinenbrennern führt bei Vollast und Überlast (100-120%) wunschgemäss zwar zu einem nicht zu hohen Druck (100 bar) und einer geringen Tröpfchengrösse, wobei aufgrund des engen Spraywinkels unerwünschte Wandbenetzung und Verkokung vermieden werden.The use of a high pressure atomizer nozzle described above for atomizing liquid fuel in gas turbine burners performs at full load and overload (100-120%) as desired at a not too high pressure (100 bar) and a low one Droplet size, due to the narrow spray angle unwanted wall wetting and coking can be avoided.
Bei Teillast sinkt jedoch der Brennstoffvordruck aufgrund des fallenden Gesamtbrennstoffmassenstromes ab. Die zur Zerstäubung erforderliche Energie für Druckzerstäuber ist aber über den Brennstoffvordruck gegeben, so dass sich in diesem Lastbereich die Zerstäubungsgüte verschlechtert und die Eindringtiefe des Brennstoffsprays in die Luftströmung durch den niedrigen Brennstoffvordruck geringer wird.At partial load, however, the fuel pre-pressure drops due to the falling total fuel mass flow. The atomizer required energy for pressure atomizers is over given the fuel admission pressure, so that in this load range the atomization quality deteriorates and the penetration depth of the fuel spray into the air flow through the low fuel pressure becomes lower.
Aus US 2 628 867 und DE 893 133 sind Brennstoffdüsen mit 2 Druckdrallstufen bekannt, bei denen die zweite stufe erst bei Vollast zugeschaltet wird.From US 2,628,867 and DE 893 133 are fuel nozzles known with 2 pressure swirl stages, in which the second stage is only switched on at full load.
Die Erfindung versucht, die Nachteile des bekanntes Standes der Technik zu vermeiden. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum betrieb einer Druckzerstäuberdüse mit zwei Druckdrallstufen zu entwickeln, mit welchem ein an die jeweiligen Betriebsbedingungen angepasstet. Spraywinkel der zu zerstäubenden Flüssigkeit ermöglicht wird. Beim Einsatz dieser Druckzerstäuberdüse in einem Gasturbinenbrenner soll schon bei kleinen Brennstoffmassenströmen (ca. 25% bezogen auf Nennlastbedingungen) ein hinreichend grosser Düsenvordruck erzeugt werden, während die Düse bei grossen Brennstoffmassenströmen (ca. 100-120% bezogen auf Nennlastbedingungen) einen nicht zu hohen Düsenvordruck benötigen soll. Mit dem so erzeugten Tropfenspray soll über den gesamten Lastbereich der Gasturbine eine schadstoffarme und stabile Verbrennung ermöglicht werden.The invention tries to avoid the disadvantages of the known prior art. It is based on the task of a method for operating a pressure atomizing nozzle with two To develop pressure swirl stages, with which a to the respective operating conditions angepasstet. Spray angle of the atomized Liquid is made possible. When using this pressure atomizing nozzle in a gas turbine burner is said to be even with small ones Fuel mass flows (approx. 25% based on nominal load conditions) a sufficiently large nozzle pressure is generated, while the nozzle with large fuel mass flows (approx. 100-120% based on nominal load conditions) not too high Nozzle form should need. With the drop spray created in this way should over the entire load range of the gas turbine a low-pollutant and stable combustion are made possible.
Erfindungsgemäss wird das bei einem Verfahren zum Betrieb einer Druckzerstäuberdüse in einem Gasturbinenbrenner, wobei die Druckzerstäuberdüse einen Düsenkörper umfasst, in welchem eine Drallkammer ausgebildet ist, welche über eine Düsenbohrung mit einem Aussenraum in Verbindung steht und mindestens einen ersten Zufuhrkanal für die zu zerstäubende Flüssigkeit aufweist, durch welchen besagte Flüssigkeit drallbehaftet unter Druck zugeführt wird und in die Kammer mindestens ein weiterer Zufuhrkanal für einen Teil der zu zerstäubende Flüssigkeit bzw. für eine zweite zu zerstäubende Flüssigkeit mündet, durch welchen besagter Teil der Flüssigkeit, bzw. die zweite Flüssigkeit unter Druck und mit Drall zugeführt wird dadurch erreicht, dass die Druckzerstäuberdüse bei Voll- und Uberlastbetrieb der Gasturbine über eine Druckdrallhauptstufe mit geringem Drall betrieben wird, indem die gesamte zu zerstäubende Flüssigkeit über den ersten Zufuhrkanal der Drallkammer verdrallt zugeführt wird, wobei dort eine verdrallte Strömung erzeugt wird, welche anschliessend durch die mindestens eine Düsenbohrung in den Aussenraum gelangt, und dass die Druckzerstäuberdüse bei Teil- und Niedriglastbetrieb der Gasturbine zusätzlich über eine weitere Druckdrallstufe mit grösserem Drall betrieben wird, indem ein Teil der zu zerstäubenden Flüssigkeit oder die zweite zu zerstäubende Flüssigkeit über den mindestens einen weiteren Zufuhrkanal stärker verdrallt der Kammer zugeführt wird und dort eine stark verdrallte Strömung erzeugt wird, welche anschliessend durch die mindestens eine Düsenbohrung in den Aussenraum gelangt, wobei der Anteil der über die weitere Drallstufe zugeführten stärker verdrallten Flüssigkeit mit fallendem Gesamtflüssigkeitsmassenstrom vergrössert wird. According to the invention, this is achieved in a method for operating a pressure atomizing nozzle in a gas turbine burner, wherein the pressure atomizing nozzle comprises a nozzle body in which one Swirl chamber is formed, which has a nozzle bore communicates with an outside space and at least a first feed channel for the liquid to be atomized through which said liquid is supplied with swirl under pressure will and in the chamber at least another feed channel for part of the atomized Liquid or for a second liquid to be atomized flows through which said part of the liquid, or the second liquid is supplied under pressure and with swirl by doing that the pressure atomizer nozzle at full and Overload operation of the gas turbine via a main pressure swirl stage with low Swirl is operated by the entire atomizer Liquid over the first The swirl chamber feed channel is swirled is generated, where there is a swirled flow which is then through the at least one nozzle bore got into the outside space and that the Pressure atomizer nozzle for partial and low-load operation of the gas turbine additionally over a further pressure swirl stage with a larger one Swirl is operated by part of the atomized Liquid or the second to be atomized Liquid via the at least one further feed channel more swirled fed to the chamber is generated and there a strong swirled flow which is then replaced by the at least a nozzle hole gets into the outside space, whereby the proportion of the supplied via the further swirl stage more twisted liquid with falling Total liquid mass flow is increased.
Die Vorteile der Erfindung bestehen unter anderem darin, dass dadurch eine Anpassung des Topfensprays (Zerstäubungsgüte, Tropfengrösse, Spraywinkel) an die jeweiligen Lastbedingungen ermöglicht wird. The advantages of the invention include that thereby an adjustment of the pot spray (atomization quality, drop size, spray angle) to the respective load conditions is made possible.
Vorteilhaft ist ein gleitendes Umschalten zwischen den beiden Stufen, sowie je nach Lastbedingungen der Betrieb der Düse mit nur einer der beiden Stufen. A smooth switchover between the two is advantageous Stages, and depending on the load conditions, the operation of the nozzle with only one of the two stages.
Schliesslich werden mit Vorteil die Düse und das Verfahren zum Betrieb der Düse in einem Vormischbrenner der Doppelkegelbauart oder einem Vierschlitzbrenner eingesetzt, wobei im Düsennahbereich ein Teil der Verbrennungsluft (ca. 3 bis 7%) im Mantelstrom um die Düse geführt wird. Dadurch werden lokale Ablöse- und Rezirkulationsgebiete vermieden. Es wird verhindert, dass die Rezirkulationszone in das Innere des Brenners verschoben wird.Finally, the nozzle and the method for operating the nozzle are advantageously used in a premix burner of the double-cone design or a four-slot burner used, with a part in the vicinity of the nozzle the combustion air (approx. 3 to 7%) in the jacket flow around the nozzle to be led. This makes local detachment and recirculation areas avoided. It prevents the recirculation zone is moved inside the burner.
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.In the drawing are several embodiments of the invention shown.
Es zeigen:
- Fig. 1
- einen Teillängsschnitt einer Druckzerstäuberdüse mit zwei Drallstufen;
- Fig. 2
- einen Querschnitt der Druckzerstäuberdüse nach Fig. 1 im Bereich der Drallhauptstufe entlang der Linie V-V;
- Fig. 3
- einen Querschnitt der Druckzerstäuberdüse nach Fig. 1 im Bereich der weiteren Drallstufe entlang der Linie VI-VI;
- Fig. 4
- eine schematische Darstellung des Flüssigkeitszufuhrsystems zur zweistufigen Druckzerstäuberdüse, wobei in beiden Stufen Öl zerstäubt wird;
- Fig. 5
- eine schematische Darstellung des Flüssigkeitszufuhrsystems zur zweistufigen Druckzerstäuberdüse, wobei in beiden Stufen jeweils unterschiedliche Flüssigkeiten(Öl, Wasser) zerstäubt werden;
- Fig. 6
- eine schematische Darstellung der Massenstromverteilung für eine Düse gemäss Fig. 1;
- Fig. 7
- einen Vormischbrenner der Doppelkegelbauart in perspektivischer Darstellung
- Fig. 8
- einen vereinfacht dargestellten Schnitt in der Ebene XIII-XIII gemäss Fig. 7;
- Fig. 9
- einen vereinfacht dargestellten Schnitt in der Ebene XIV-XIV gemäss Fig. 7;
- Fig. 10
- einen vereinfacht dargestellten Schnitt in der Ebene XV-XV gemäss Fig. 7;
- Fig. 11
- eine-schematische Ansicht eines Doppelkegelbrenners mit Mantelluftstromführung im Düsennahbereich;
- Fig. 12
- eine schematische Ansicht eines Vierschlitzbrenners mit Mantelluftstromführung im Düsennahbereich.
- Fig. 1
- a partial longitudinal section of a pressure atomizing nozzle with two swirl stages;
- Fig. 2
- a cross section of the pressure atomizing nozzle of Figure 1 in the region of the main swirl stage along the line VV.
- Fig. 3
- a cross section of the pressure atomizing nozzle of Figure 1 in the area of the further swirl stage along the line VI-VI.
- Fig. 4
- a schematic representation of the liquid supply system to the two-stage pressure atomizing nozzle, with oil being atomized in both stages;
- Fig. 5
- a schematic representation of the liquid supply system for the two-stage pressure atomizing nozzle, different liquids (oil, water) being atomized in each of the two stages;
- Fig. 6
- a schematic representation of the mass flow distribution for a nozzle according to FIG. 1;
- Fig. 7
- a premix burner of the double cone type in perspective
- Fig. 8
- a simplified section in the plane XIII-XIII of FIG. 7;
- Fig. 9
- a simplified section in the plane XIV-XIV of FIG. 7;
- Fig. 10
- a simplified section in the plane XV-XV of FIG. 7;
- Fig. 11
- a schematic view of a double-cone burner with jacket air flow in the vicinity of the nozzle;
- Fig. 12
- is a schematic view of a four-slot burner with jacket air flow in the vicinity of the nozzle.
Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Gleiche Elemente sind in den verschiedenen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Strömungsrichtung der Medien ist mit Pfeilen bezeichnet.It is only essential for understanding the invention Elements shown. The same elements are in the different Figures with the same reference numerals. The Flow direction of the media is indicated by arrows.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen und der Figuren 1 bis 12 näher erläutert.The invention is described below using several exemplary embodiments and Figures 1 to 12 explained in more detail.
Fig. 1 bis 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei Fig. 1 die Druckzerstäuberdüse in einem Teillängsschnitt darstellt und die Fig. 2 und 3 zwei Querschnitte in unterschiedlichen Ebenen zeigen.1 to 3 show a first embodiment of the invention, 1 shows the pressure atomizing nozzle in a partial longitudinal section represents and FIGS. 2 and 3 two cross sections show in different levels.
Die Druckzerstäuberdüse umfasst einen Düsenkörper 30, bestehend
aus einem ersten Rohr 31, das an seinem in Strömungsrichtung
gesehenen Ende durch einen kegeligen Deckel 32 verschlossen
ist. In der Mitte des Deckels 32 ist eine Düsenbohrung
33 angeordnet, deren Längsachse mit 34 bezeichnet ist.
In das Rohr 31 ist ein zweites, einen kleineren Aussendurchmesser
als der Innendurchmesser des ersten Rohres 31 aufweisendes
Rohr 35 eingesetzt, das bis an den Deckel 32 heranreicht
und auf diesem aufliegt. Der Ringraum 36 zwischen den
beiden Rohren 31 und 35 dient der Zufuhr der bzw. eines Teiles
der zu zerstäubenden Flüssigkeit 37'. Das auf dem Deckel
32 aufliegende Ende des Rohres 35 ist mit vier tangential angestellten
Schlitzen 38 versehen, die eine Verbindung des
Ringraumes 36 mit einer Kammer 39 herstellen, welche als
Drallkammer für die durch die Schlitze 38 einströmende zu
zerstäubende Flüssigkeit 37' dient. Die Kammer 39 wird begrenzt
durch die Innenwände des Deckels 32 und des zweiten
Rohres 35, sowie durch ein Füllstück 40, welches im Inneren
des zweiten Rohres 35 eingeschoben und darin befestigt ist.
Dieses Füllstück 40 ist von der Oberkante der Schlitze 38 beabstandet,
es kann sich aber bei einer anderen Ausführungsvariante
auch auf gleicher Höhe befinden. Im Füllstück 40 sind
vier Zufuhrkanäle 41a für die zu zerstäubende Flüssigkeit 37
angeordnet.The pressure atomizing nozzle comprises a
Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel kann die
Druckzerstäuberdüse auch mit mehr oder weniger Schlitzen 38
bzw. Zufuhrkanälen 41a versehen sein.
Ebenso ist auch eine andere
Verteilung der Kanäle über den Umfang möglich.Deviating from the illustrated embodiment, the
Pressure atomizer nozzle also with more or
Die Zufuhrkanäle 41a
sind im Füllstück
40 tangential angestellt, so
dass die zu zerstäubende Flüssigkeit 37 sowohl über die Kanäle
38 als auch über die Kanäle 41a verdrallt in die Kammer 39
gelangt. Dabei ist wichtig, dass die zu zerstäubende Flüssigkeit
37 nur einen geringen Drall, der zu einem engen Spraykegelwinkel
führt, erhält, wenn sie die Kanäle 41a durchströmt
hat, während der Drall der Flüssigkeit 37 nach Durchströmen
der Kanäle 38 grösser ist und damit ein grösserer
Spraykegelwinkel erreichbar ist. Im Ausführungsbeispiel gemäss
Fig. 1 ist dargestellt, dass die Düse von zwei zu zerstäubenden
Flüssigkeiten 37 und 37' beaufschlagt wird. Beide
Flüssigkeiten 37, 37' werden der Kammer 39, die in diesem
Falle eine reine Drallkammer ist, verdrallt zugeführt, wobei
die Flüssigkeit 37 weniger verdrallt ist als die Flüssigkeit
37'. Durch die unterschiedliche Verdrallung kann der Spraykegelwinkel
und damit die Verteilung des Flüssigkeitsmassenstromes
nach der Düse beeinflusst werden. Selbstverständlich kann
austelle von 2 Flüssigkeiten 37, 37' auch nur eine zu zerstänbende
Flüssigkeit 37 für beide Drallsteifen benutzt werden. The
Fig. 4 zeigt in einer schematischen Darstellung ein mögliches
Flüssigkeitszufuhrsystem zur Druckzerstäuberdüse. Über eine
Pumpe 42 wird die zu zerstäubende Flüssigkeit, in diesem Falle
flüssiger Brennstoff (Öl) 12, in einen Druckbehälter 43
gepumpt. Ein Rücklaufventil 49 dient der Einstellung des Pumpenvordruckes.
Zwischen der Pumpe 42 und dem Druckbehälter 43
ist in der Brennstoffleitung ein Absperrventil 50 angeordnet.
Vom Druckbehälter 43 gehen zwei Leitungen 44, 45 ab, wobei
die Leitung 44 den Ringraum 36 (und damit die Drallzerstäuberstufe)
speist und die Leitung 45 mit den Zufuhrkanälen
41a (Drallzerstäuberstufe)
in Verbindung steht. In den Leitungen 44 und 45 ist jeweils
ein Steuerventil 46 bzw. 47 angeordnet, welche eine Regulierung
der jeweiligen zugeführten Flüssigkeitsmenge gestatten.
Je nach Bedarf kann auch eines der beiden Ventile
46, 47 völlig geschlossen sein, so dass in diesem Falle nur
eine der beiden Zerstäuberstufen der Düse in Betrieb ist.
Zwischen beiden Stufen ist ein gleitendes Umschalten möglich.
Wie in Fig. 4 angedeutet ist, sollen über dieses Brennstoffzufuhrsystem
mehrere Brenner beispielsweise einer Gasturbinenbrennkammer
mit Brennstoff versorgt werden. Die gezeigte
Schaltung hat den Vorteil, dass zur Regelung der zwei Zerstäuberstufen
nur die beiden Ventile 46, 47, d.h. nur ein
Steuerventil pro Stufe, notwendig sind.Fig. 4 shows a possible representation in a schematic representation
Liquid supply system to the pressure atomizer nozzle. Over a
In Fig. 5 ist eine andere Ausführungsvariante analog zu Fig.
4 dargestellt. Die Druckzerstäuberdüse wird in diesem Falle
über eine Zufuhrleitung 44 mit Wasser 51 und eine Zufuhrleitung
45 mit Öl 12 gespeist. In den Leitungen 44 und 45 ist
jeweils eine Pumpe 42 und stromabwärts ein Abstellventil 50
angeordnet, mit dem wahlweise die Leitungen 44 und 45 geschlossen
werden können. Die Menge der zu zerstäubenden Flüssigkeiten
12, 51 wird mittels der Steuerventile 46, 47 geregelt.
Werden, wie in Fig. 5 angedeutet, über dieses Flüssigkeitszufuhrystem
mehrere Brenner beispielsweise einer Gasturbinenbrennkammer
mit flüssigem Brennstoff 12 bzw. Wasser 51
versorgt, so kann beim Start bzw. bei Teillast die Düse betrieben
werden, indem nur Öl 12 über die Drallhauptstufe fein
zerstäubt wird. Die Drallstufe kann dabei für Maximaldruck
bei maximalem Brennstoffmassenstrom m ˙Bs ausgelegt werden. Bei
höherer Last bzw. Vollast erfolgt dann über die Leitung 44
eine Zufuhr von Wasser 51. Wasser 51 und Öl 12 vermischen
sich in der Kammer 39 und bilden eine Emulsion, welche beim
Austritt aus der Düse zerstäubt wird. Dies führt zur Senkung
der NOx-Emissionen. Auch hier ergibt sich als Vorteil, dass
nur ein Steuerventil pro Zerstäuberstufe notwendig ist, dass
für den Gasturbinenbetrieb nur eine Ölleitung notwendig ist
und dass die Drallstufe für reinen Ölbetrieb ausgelegt werden
kann, da die Zufuhr von Wasser 51 durch die Leitung 44 zu einer
Erhöhung des Gesamtmassenstromes bei gleichem Druck
führt.5 shows another embodiment variant analogous to FIG. 4. In this case, the pressure atomizing nozzle is fed with
Fig. 6 zeigt die Verteilung des Brennstoffmassenstromes m ˙BS in Abhängigkeit vom Radius R des Sprays bei einer Druckzerstäuberdüse gemäss der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsvariante in einem gewissen Abstand von der Düse. Beim kombinierten Betrieb der beiden mit unterschiedlichen Spraykegelwinkeln arbeitenden Drallstufen kann die Massenstromverteilung zwischen beiden Stufen variiert werden.FIG. 6 shows the distribution of the fuel mass flow m in BS as a function of the radius R of the spray in a pressure atomizing nozzle according to the embodiment variant shown in FIG. 1 at a certain distance from the nozzle. When operating the two swirl stages operating with different spray cone angles , the mass flow distribution between the two stages can be varied.
Die erfindungsgemässe Druckzerstäuberdüse kann beispielsweise in einen Gasturbinenbrenner eingebaut und folgendermassen betrieben werden: The pressure atomizing nozzle according to the invention can, for example installed in a gas turbine burner and operated as follows become:
Wird eine Druckzerstäuberdüse gemäss Fig. 1 verwendet, so
wird bei Voll- und Überlastbetrieb der Gasturbine der gesamte
zu zerstäubende Brennstoff über mindestens einen ersten Zufuhrkanal
41a (nach Fig. 1 vier Zufuhrkanäle 41a) der Drallkammer
39 mit geringem Drall zugeführt, wobei dort eine verdrallte
Strömung erzeugt wird, welche anschliessend durch die
Düsenbohrung 33 in den Aussenraum gelangt. Durch den geringen
Drall wird ein enger Spraykegelwinkel realisiert, der bei
hohen Drücken zu einer feinen Zerstäubung des Brennstoffes
führt. Bei Teil- und Niedriglastbetrieb wird zusätzlich ein
Teil des zu zerstäubenden Brennstoffes über den mindestens
einen weiteren Zufuhrkanal 38 (nach Fig. 1 vier Zufuhrkanäle
38) stärker verdrallt der Kammer 39 zugeführt. In der Kammer
39 wird dadurch eine stärker verdrallte Strömung erzeugt,
welche anschliessend durch die Düsenbohrung 33 in den Aussenraum
gelangt, wobei der Anteil des über die weitere Drallstufe
zugeführten stärker verdrallten Brennstoffmassenstromes
mit fallendem Gesamtbrennstoffmassenstrom vergrössert wird.
Die starke Verdrallung führt hierbei zu einem grösseren
Spraykegelwinkel , welcher wiederum die niedrigere Eindringtiefe
des Brennstoffsprays in die Luftströmung kompensiert.
Durch die variable Gestaltung des Spraykegelwinkels kann
eine optimale Anpassung der Zerstäubung des Brennstoffes an
die jeweiligen Betriebsbedingungen des Gasturbine erfolgen.
Im Gegensatz zu üblichen zweistufigen Dralldüsen werden bei
der erfindungsgemässen Ausführung beide Stufen in einer gemeinsamen
Drallkammer zusammengeführt. Ausserdem ist es möglich,
je nach Lastbereich verschiedene Flüssigkeiten, z.B. Öl
12 und Wasser 51, in den beiden Stufen zu zerstäuben.If a pressure atomizing nozzle according to FIG. 1 is used, then
with full and overload operation of the gas turbine, the entire
Fuel to be atomized via at least one
Die erfindungsgemässe Druckzerstäuberdüse kann beispielsweise in einem Vormischbrenner der Doppelkegelbauart, dessen prinzipieller Aufbau in EP 0 321 809 B1 beschrieben ist, eingebaut werden.The pressure atomizing nozzle according to the invention can, for example in a premix burner of the double-cone type, the principal of which Structure is described in EP 0 321 809 B1 become.
Fig. 7 zeigt in perspektivischer Darstellung den Doppelkegelbrenner
mit integrierter Vormischzone. Die beiden Teilkegelkörper
1, 2 sind bezüglich ihrer Längssymmetrieachsen 1b,
2b radial versetzt zueinander angeordnet. Dadurch entstehen
auf beiden Seiten der Teilkegelkörper 1, 2 in entgegengesetzter
Einströmungsanordnung jeweils tangentiale Lufteintrittsschlitze
19, 20, durch welche die Verbrennungsluft 15 in den
Innenraum 14 des Brenners, d.h. in den von den beiden Teilkegelkörpern
1, 2 gebildeten Kegelhohlraum strömt. Die Teilkegelkörper
1, 2 erweitern sich geradlinig in Strömungsrichtung,
d.h. sie weisen einen konstanten Winkel α mit der Brennerachse
5 auf. Die beiden Teilkegelkörper 1, 2 haben je einen
zylindrischen Anfangsteil 1a, 2a, welche ebenfalls versetzt
verlaufen. In diesem zylindrischen Anfangsteil 1a, 2a
befindet sich die erfindungsgemässe Druckzerstäubungsdüse 3,
welche etwa im engsten Querschnitt des kegelförmigen Innenraums
14 des Brenners angeordnet ist. Selbstverständlich kann
der Brenner auch ohne zylindrischen Anfangsteil, also rein
kegelig ausgeführt sein. Der flüssige Brennstoff 12 wird mittels
der Düse 3 in oben beschriebener Art und Weise zerstäubt.
In Abhängigkeit von den jeweiligen Betriebsbedingungen
ergeben sich unterschiedliche Spraykegelwinkel . Der
Brennstoffspray 4 wird im Innenraum 14 des Brenners von dem
durch die Lufteintrittsschlitze 19, 20 tangential in den
Brenner einströmenden Verbrennungsluftstrom 15 umschlossen,
die Zündung des Gemisches erfolgt erst am Ausgang des Brenners,
wobei im Bereich der Brennermündung die Flamme durch
eine Rückströmzone 6 stabilisiert wird.Fig. 7 shows a perspective view of the double-cone burner
with integrated premixing zone. The two
Die beiden Teilkegelkörper 1, 2 weisen längs der Lufteintrittsschlitze
19, 20 je eine Brennstoffzuleitung 8, 9 auf,
welche längsseitig mit Öffnungen 17 versehen sind, durch welche
ein weiterer Brennstoff 13 (gasförmig oder flüssig) strömen
kann. Dieser Brennstoff 13 wird der durch die tangentialen
Lufteintrittsschlitze 19, 20 in den Brennerinnenraum
strömenden Verbrennungsluft 15 zugemischt, was durch die
Pfeile 16 dargestellt wird. Ein Mischbetrieb des Brenners
über die Düse 3 und die Brennstoffzuführungen 8, 9 ist möglich.The two
Brennraumseitig ist eine Frontplatte 10 angeordnet mit Öffnungen
11, durch welche bei Bedarf Verdünnungsluft oder Kühlluft
dem Brennraum 22 zugeführt werden. Darüber hinaus sorgt
diese Luftzuführung dafür, dass eine Flammenstabilisierung am
Ausgang des Brenners stattfindet. Dort stellt sich eine stabile
Flammenfront 7 mit einer Rückströmzone 6 ein.A
Aus den Fig. 8 bis 10 ist die Anordnung von Leitblechen 21a,
21b zu entnehmen. Diese können beispielsweise um einen Drehpunkt
23 geöffnet oder geschlossen werden, so dass dadurch
die ursprüngliche Spaltgrösse der tangentialen Lufteintrittsschlitze
19, 20 verändert wird. Selbstverständlich kann der
Brenner auch ohne diese Leitbleche 21a, 21b betrieben werden.8 to 10 the arrangement of
Da bei diesen Brennern die Gefahr besteht, dass sich im Düsennahbereich
Ablöse- und Rezirkulationsgebiete bilden, wird
dies gemäss Fig. 11 verhindert, indem um die Düse 3 ein Kanal
24 angeordnet wird, durch den ein Mantelluftsttrom 15a als
Spülluft strömt. Der Mantelluftstrom 15a beträgt etwa 3 bis
7% des Verbrennungsluftstromes 15. Since there is a risk with these burners that there is in the vicinity of the nozzle
Form separation and recirculation areas
This is prevented according to FIG. 11 by a channel around the
Selbstverständlich kann mit dem eben beschriebenen Verfahren
auch ein Brenner (s. Fig. 12) betrieben werden, im wesentlichen
bestehend aus einem Drallerzeuger 100 für einen Verbrennungsluftstrom
15 und aus Mitteln zur Eindüsung eines Brennstoffes,
bei dem stromab des Drallerzeugers 100 eine Mischstrecke
220 angeordnet ist und diese innerhalb eines ersten
Streckenteiles 200 in Strömungsrichtung verlaufende Übergangskanäle
201 zur Überführung einer im Drallerzeuger 100
gebildeten Strömung in den stromab der Übergangskanäle 201
nachgeschalteten Durchflussquerschnitt 18 der Mischstrecke
220 aufweist, wobei das Mittel zur Eindüsung des Brennstoffes
eine erfindungsgemässe Druckzerstäuberdüse ist, welche nach
einem der oben beschriebenen Verfahren betrieben wird. Der
Drallerzeuger 100 ist bevorzugt ein kegelförmiges Gebilde,
das tangential mehrfach (z.B. über vier Schlitze) vom tangential
einströmenden Verbrennungsluftstrom 15 beaufschlagt
wird. Dieser Verbrennungsluftstrom 15 legt sich um den Brennstofftropfenspray
4, der zuvor durch Zerstäubung des flüssigen
Brennstoffes 12 in der zweistufigen Druckzerstäuberdüse 3
gebildet wurde. Die sich bildende Strömung wird anhand einer
stromab des Drallerzeugers 100 vorgesehenen Übergangsgeometrie
(Übergangskanäle 201) nahtlos in ein Übergangsstück 200
übergeleitet, welches durch ein Rohr 18 verlängert ist. Beide
Teile bilden die Mischstrecke 220, an die sich abströmseitig
die eigentliche, hier nicht dargestellte Brennkammer anschliesst.
Die Mischstrecke erlaubt eine sehr gute Vormischung
des Brennstoffes mit der Verbrennungsluft, ermöglicht
eine verlustarme Strömungsführung und verhindert durch ein
Maximum an Axialgeschwindigkeit auf der Achse eine Rückzündung
der Flamme aus der Brennkammer. Da die Axialgeschwindigkeit
zur Wand hin abfällt, sind in der Wand des Rohres 18
Bohrungen 48 vorgesehen, durch die Verbrennungsluft 15 einströmt,
welche entlang der Wand eine Geschwindigkeitserhöhung
hervorruft. Erst stromab des Mischrohres 220 bildet sich eine
zentrale Rückströmzone 6, welche die Eigenschaften eines
Flammenhalters aufweist. Auch hier ist es von Vorteil, wenn 3
bis 7% des Verbrennungsluftstromes 15 als Mantelluftstrom 15a
um die Druckzerstäuberdüse geführt werden. Auf diese Weise
werden wiederum Ablöse- und Rezirkulationsgebiete im Düsennahbereich
verhindert.Of course, with the method just described
also a burner (see FIG. 12) can be operated, essentially
consisting of a
- 1, 21, 2
- TeilkegelkörperPartial conical bodies
- 1a, 2a1a, 2a
- zylindrischer Anfangsteilcylindrical initial part
- 1b, 2b1b, 2b
- Mittelachse der TeilkegelkörperCentral axis of the partial cone body
- 33
- Zerstäuberdüseatomizer
- 44
- BrennstofftropfensprayFuel droplet spray
- 55
- BrennerachseBrenner
- 66
- Rückströmzone (vortex breakdown)Backflow zone (vortex breakdown)
- 77
- Flammenfrontflame front
- 8, 98, 9
- Brennstoffzuleitungfuel supply line
- 1010
- Frontplattefront panel
- 1111
- Öffnungen in der FrontplatteOpenings in the front panel
- 1212
- flüssiger Brennstoffliquid fuel
- 1313
- weiterer Brennstoff (flüssig oder gasförmig)additional fuel (liquid or gaseous)
- 1414
- Innenraum des BrennersInterior of the burner
- 1515
- VerbrennungsluftstromCombustion air flow
- 15a15a
- Mantelluftstrom (Teil von Pos. 15)Jacket air flow (part of item 15)
- 1616
- Eindüsung BrennstoffInjection fuel
- 1717
- Öffnungenopenings
- 1818
- Rohrpipe
- 19, 2019, 20
- tangentialer Lufteintrittsschlitztangential air inlet slot
- 21a,21b21a, 21b
- Leitblechbaffle
- 2222
- Brennraum abströmseitig des BrennersCombustion chamber downstream of the burner
- 2323
- Drehpunktpivot point
- 3030
- Düsenkörpernozzle body
- 3131
- erstes Rohrfirst tube
- 3232
-
Deckel von Pos. 31Cover of
item 31 - 3333
- Düsenbohrungnozzle bore
- 3434
- Längsachse der Düse Longitudinal axis of the nozzle
- 3535
- zweites Rohrsecond pipe
- 3636
-
Ringraum zwischen Pos. 31 und 35Annulus between
31 and 35items - 3737
- zu zerstäubende Flüssigkeitliquid to be atomized
- 37'37 '
- zweite zu zerstäubende Flüssigkeitsecond liquid to be atomized
- 3838
- tangential angestellter Schlitztangential slit
- 3939
- Turbulenz- und/oder DrallkammerTurbulence and / or swirl chamber
- 4040
- Füllstückfilling
- 41a41a
- Zufuhrkanal (tangential angestellt)Feed channel (set tangentially)
- 4242
- Pumpepump
- 4343
- Druckbehälterpressure vessel
- 4444
- Leitungmanagement
- 4545
- Leitungmanagement
- 4646
- Ventil in Pos. 44Valve in pos. 44
- 4747
- Ventil in Pos. 45Valve in pos. 45
- 4848
- Bohrungen in Pos. 18Bores in pos. 18
- 4949
- RücklaufventilReturn valve
- 5050
- Absperrventilshut-off valve
- 5151
- Wasserwater
- 100100
- Drallerzeugerswirl generator
- 200200
- ÜbergangsstückTransition piece
- 201201
- ÜbergangskanalTransition duct
- 220220
- Mischrohrmixing tube
- αα
- KegelhalbwinkelCone half angle
-
- SpraykegelwinkelSpray cone angle
- RR
- Radius des SpraysRadius of the spray
- m ˙BS m ˙ BS
- BrennstoffmassenstromFuel mass flow
Claims (4)
- Method for operating a pressure atomizer nozzle in a gas turbine burner comprising a nozzle body (30) in which there is formed a swirl chamber (39) which is connected via a nozzle bore (33) to an outer space and has at least one first feed channel (41a) for the liquid (37) to be atomized, through which said liquid (37) is fed in with a swirl under pressure, and at least one further feed channel (38) for part of the liquid (37) to be atomized or for a second liquid (37') to be atomized opens into the chamber (39) and through this feed channel the said part of the liquid (37) or the second liquid (37') is fed in under pressure and with a swirl, characterized in that, in full-load and overload operation of the gas turbine, the pressure atomizer nozzle is operated by way of a main pressure swirl stage with little swirl by feeding all the liquid (37) to be atomized to the swirl chamber (39) with a swirl via the first feed channel (41a), a swirling flow being produced there which then passes into the outer space through the nozzle bore or bores (33), and in that, in part-load and low-load operation of the gas turbine, the pressure atomizer nozzle is additionally operated by way of a further pressure swirl stage with a greater swirl by feeding part of the liquid (37) to be atomized or the second liquid (37') to be atomized to the chamber (39) with a greater swirl via the further feed channel or channels (38) and producing there a flow with a high degree of swirl which then passes into the outer space through the nozzle bore or bores (33), the proportion of the liquid (37, 37') with a greater swirl fed in by the further swirl stage being increased as the total mass flow of liquid falls.
- Method according to Claim 1, characterized in that a smooth switchover is effected between the two stages.
- Method according to Claim 1, characterized in that both stages are operated simultaneously and with a variable throughput.
- Method according to Claim 1, characterized in that only one of the two stages is operated.
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