EP0882932B1 - Brennkammer - Google Patents

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EP0882932B1
EP0882932B1 EP98810304A EP98810304A EP0882932B1 EP 0882932 B1 EP0882932 B1 EP 0882932B1 EP 98810304 A EP98810304 A EP 98810304A EP 98810304 A EP98810304 A EP 98810304A EP 0882932 B1 EP0882932 B1 EP 0882932B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
combustion chamber
plenum
chamber according
bypass
downstream
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP98810304A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0882932A3 (de
EP0882932A2 (de
Inventor
Leif Andersson
Peter Dr. Jansohn
Jonathan Lloyd
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Switzerland GmbH
Original Assignee
Alstom Schweiz 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 Alstom Schweiz AG filed Critical Alstom Schweiz AG
Publication of EP0882932A2 publication Critical patent/EP0882932A2/de
Publication of EP0882932A3 publication Critical patent/EP0882932A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0882932B1 publication Critical patent/EP0882932B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/62Mixing devices; Mixing tubes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F23C7/02Disposition of air supply not passing through burner
    • F23C7/06Disposition of air supply not passing through burner for heating the incoming air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D2206/00Burners for specific applications
    • F23D2206/10Turbines

Definitions

  • the invention relates to a combustion chamber according to the preamble of the claim 1.
  • the combustion chambers of gas turbine plants are made using a number of burners with liquid and / or gaseous fuel and with atomizing air provided.
  • the burners are often arranged in a burner hood, which the Space around the burner, which closes the so-called plenum to the outside.
  • the Plenum is arranged upstream of the combustion chamber and with the combustion chamber wall connected.
  • the air required for combustion is supplied by the compressor Gas turbine system delivered.
  • the main air flow is initially used for cooling the combustion chamber wall and used in cooling channels on the outside Passed along the combustion chamber wall.
  • the cooling channels open into the plenum. Of from there, the air preheated in the cooling channels reaches as combustion air over the burner into the combustion chamber and is finally together with the used fuel burned.
  • the combustion air entering the burner hood a defined flow structure can be impressed.
  • Cooling air and combustion air quantities partly clearly different from each other. Because very large amounts of air are required for combustion, in addition to Cooling air sends a corresponding amount of air from the compressor air flow directly into the Burner hood directed. So that this so-called bypass air also enters the plenum suitable openings are formed in the burner hood, as shown for example in DE 195 16 798 A1.
  • the temperature design of the gas turbine and the one used Fuel can be used for combustion in the combustion chamber and for cooling the air requirement required in the combustion chamber can be very different. Therefore it is necessary that the amount of bypass air can be varied. Despite one changed mass flow of the bypass air, however, the flow conditions not be disturbed in the burner hood. Otherwise, i.e. with unfavorable Inflow ratios of the bypass air result in eddies, backflow zones and other such phenomena, which negatively affect the main air flow and whose stability can affect.
  • the invention tries to avoid all these disadvantages. You have the task to create a combustion chamber with an improved air supply, which also with different mass flows of cooling and combustion air an optimal burner flow guaranteed.
  • the at least one cooling channel into that Plenum lengthened and formed there as a diffuser with an opening into the plenum is.
  • the at least one opening of the burner hood is in the area of the Diffuser or immediately downstream of its confluence. Downstream everyone The opening of the burner hood closes a separate bypass duct with a junction to the plenary.
  • the confluence of each bypass channel is opposite that Mouth of the diffuser outwardly staggered and at least aligned approximately parallel to its confluence. Every bypass channel is equipped with a pressure regulator for the bypass air.
  • bypass air is not only parallel to the main air flow but also as a so-called wall jet directly introduced into the plenum on the inner wall of the burner hood. Consequently flow separations can be countered effectively.
  • the in the bypass channels attached pressure regulating devices advantageously lead to a Adjustment of the pressure ratios of the secondary air flow (bypass air) to the in of the main air flow prevailing pressure conditions.
  • the diffuser ensures a reduction the flow rate and for maximum pressure recovery the main air flow. If no bypass air is required, they work Junctions of the bypass channels as steps and form a so-called step diffuser, at the end of which a defined separation point is created. So that will the risk of an undefined, i.e. Avoid localized detachment in the diffuser.
  • At least one further opening in is particularly advantageous downstream of each opening the burner hood.
  • each further opening Analogous to the openings arranged upstream each further opening has a bypass channel arranged downstream with a junction in the plenary.
  • Each of these bypass channels also has a pressure regulating device on.
  • the channel height of each individual bypass channel is thus successful to adapt to an optimal diffuser operation.
  • the confluence of the Bypass channels arranged one behind the other in the direction of the main air flow Openings are staggered and at least approximately parallel to each other arranged. This double stage leads to the required alignment of the bypass air. Because the release areas in the step wake of smaller steps accordingly are smaller, several small stages result in less pressure loss as one big step.
  • the pressure regulating devices act as honeycombs are formed and arranged in the slots on the air inlet side. With help of the honeycomb body, the bypass air is aligned and even so that a defined flow to the plenum can be achieved.
  • the secondary air flow can be adjusted accordingly the general operating conditions of the combustion chamber Speed and pressure ratios of the main air flow can be adjusted.
  • the honeycomb can be replaced during inspection and downtimes. so that these pressure regulators also respond to changing operating conditions are customizable.
  • At least on the most downstream Honeycomb is attached to a bracket for a honeycomb cover. By the assembly of the honeycomb cover, which also takes place when the machine is at a standstill the honeycomb can be closed and thus advantageously also on a larger one Cooling air needs to be responded to.
  • the pressure regulating device consists of a die Opening-closing blocking plate with at least one, penetrating the latter Impact hole and from one arranged in the interior of the bypass channel Impact surface.
  • the baffle holes When operating the combustion chamber, they bounce through the baffle holes rays of the secondary air flow penetrating into the plenum initially on the Impact surfaces, whereby the desired pressure loss is achieved.
  • At least one of the impact holes is designed to be closable and provided with a holder for a hole cover.
  • the assembly The disassembly of the perforated cover also takes place when the machine is at a standstill.
  • the inflowing Mass of bypass air adapted to the cooling requirements of the combustion chamber become.
  • it is useful if the most downstream arranged baffle hole of each locking plate can be closed so that the best possible diffuser effect for the main air flow is guaranteed.
  • At least two openings are formed in the burner hood and in an at least approximately transverse plane to the compressor air flow evenly distributed.
  • the gas turbine system for example, does not show the compressor and the gas turbine and the fuel feeds located outside the burner hood.
  • the direction of flow of the work equipment is indicated by arrows.
  • the gas turbine plant mainly consists of a compressor, a combustion chamber 1 designed as an annular combustion chamber with a Combustion chamber 2 and a combustion chamber wall 3, a gas turbine and one this connected generator.
  • a combustion chamber 1 designed as an annular combustion chamber with a Combustion chamber 2 and a combustion chamber wall 3, a gas turbine and one this connected generator.
  • the combustion chamber 2 of the annular combustion chamber 1 are numerous, fixed in a burner hood 4, serving the fuel supply and connected as a cone burner 5 connected. Every cone burner 5 on the upstream side consists of a swirl generator 6 and a seamlessly connecting mixing section 7 opening into combustion chamber 2.
  • EP 07 04 657 A2 known and accordingly trained cone burner 5 also referred to as a tube burner due to its tubular mixing section 7. she are each via a only schematically shown burner lance 8 from outside the burner hood 4 is supplied with fuel 9.
  • Burners are used.
  • Cooling channels 10 are arranged outside the combustion chamber 2 and encasing them, in which to burn the fuel 9 in the annular combustion chamber 1 required combustion air is brought in by the compressor.
  • the first to Cooling the combustion chamber wall 3 used combustion air forms a uniform Main air flow 11, which via openings 12 of the cooling channels 10 in a space 13 formed within the burner hood 4, the so-called Plenum of the cone burner 5, is initiated.
  • the cooling channels 10 to in the plenum 13 is extended and formed as a diffuser 14 within the plenum 13, so that the mouths 12 of the cooling channels 10 with those of the diffusers 14 coincide.
  • the bypass channels are on the air inlet side 16, 16 'pressure regulating devices 18 designed as honeycombs, 18 'arranged.
  • the combs 18, 18 ' are on both sides of the burner hood 4 a bracket 19 for a honeycomb cover 26 shown in dashed lines and thus formed closable (Fig. 2).
  • the honeycomb covers 26 can also be welded on.
  • the pressure regulating devices are 18, 18 'each as a combination of two rows in one die Slits 15, 15 'closing blocking plate 21, 21' baffle holes arranged 22, 22 ', each with a slot 15, 15' arranged inside the bypass channel 16, 16 ' Impact surface 23, 23 'is formed.
  • the baffle holes 22, 22 ' are over the distributed over the entire circumference of the locking plate 21, 21 '.
  • the one on one side of the burner hood 4, upstream slot 15 has a first impact surface 23 and that formed on the same side of the burner hood 4, downstream Slot 15 'a second impact surface 23'. Both impact surfaces 23, 23 'and the burner hood 4 arranged downstream are in the direction of the main air flow 11 graduated.
  • the impingement holes 22, 22 ' are on both sides of the burner hood 4 designed to be closable and with a holder 24 for a dashed line hole cover 27 shown provided.
  • one or several rows of baffles are closed, with those arranged downstream Bump hole rows is started.
  • the other adjustment of the secondary air flow 20 to the main air flow 11 takes place analogously to the first embodiment.
  • the outer slot 15 'of the so-called Double stage are blocked (Fig. 2, only partially shown in Fig. 3).
  • the inner slot 15 keeps the secondary air flow 20 to the required extent upright, while the outer slot 15 'acts as a stepped diffuser. If no Bypass air 20 is required, both slots 15, 15 'can also be closed, creating a two-stage diffuser (not shown). With one Diffuser can achieve a greater pressure gain than with a single, big stage. A corresponding separation distance between the two slots 15, 15 'ensures that no backflow occurs in the diffuser 14.

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Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Brennkammer gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Die Brennkammern von Gasturbinenanlagen werden über eine Anzahl von Brennem mit flüssigem und/oder gasförmigem Brennstoff und mit Zerstäubungsluft versorgt. Dazu sind die Brenner häufig in einer Brennerhaube angeordnet, die den Raum um die Brenner, das sogenannte Plenum nach aussen abschliesst. Das Plenum ist stromauf der Brennkammer angeordnet und mit der Brennkammerwand verbunden. Die zur Verbrennung benötigte Luft wird vom Verdichter der Gasturbinenanlage geliefert. Dabei wird die Hauptluftströmung zunächst zur Kühlung der Brennkammerwand genutzt und dazu in Kühlkanälen aussen an der Brennkammerwand entlang geleitet. Die Kühlkanäle münden in das Plenum. Von dort aus gelangt die in den Kühlkanälen vorgewärmte Luft als Verbrennungsluft über die Brenner in die Brennkammer und wird schliesslich gemeinsam mit dem eingesetzten Brennstoff verbrannt. Um einen sicheren Brennerbetrieb gewährleisten zu können, muss der in die Brennerhaube eintretenden Verbrennungsluft eine definierte Strömungsstruktur aufgeprägt werden.
Beim Einsatz neuerer Brennkammer-Kühlungstechniken weichen die erforderlichen Kühlluft- und Verbrennungsluftmengen z.T. deutlich voneinander ab. Weil zur Verbrennung sehr grosse Luftmengen erwünscht sind, wird zusätzlich zur Kühlluft eine entsprechende Luftmenge des Verdichterluftstromes direkt in die Brennerhaube geleitet. Damit diese sogenannte Bypassluft ebenfalls in das Plenum eingeführt werden kann, sind in der Brennerhaube geeignete Öffnungen ausgebildet, wie dies beispielsweise die DE 195 16 798 A1 zeigt.
Mit der DE 195 23 094 A1 ist eine weitere Lösung zur Zugabe von Bypassluft bekannt, bei welcher diese Nebenluftströmung über zumindest ein am Übergang zum Plenum lokalisiertes Injektorsystem in die Hauptluftströmung (Kühlluft) eingeführt wird. Dadurch kann bei guter Vermischung beider Luftströme ein geringer Druckverlust realisiert werden.
Entsprechend der Temperaturauslegung der Gasturbine und dem verwendeten Brennstoff können der zur Verbrennung in der Brennkammer und der zur Kühlung der Brennkammer erforderliche Luftbedarf jedoch sehr unterschiedlich sein. Daher ist es erforderlich, dass die Bypassluftmenge variiert werden kann. Trotz eines veränderten Massenstroms der Bypassluft dürfen jedoch die Strömungsverhältnisse in der Brennerhaube nicht gestört werden. Anderenfalls, d.h. bei ungünstigen Einströmverhältnissen der Bypassluft ergeben sich Wirbel, Rückströmzonen und weitere derartig Phänomene, welche sich negativ auf die Hauptluftströmung und deren Stabilität auswirken können.
Darstellung der Erfindung
Die Erfindung versucht alle diese Nachteile zu vermeiden. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkammer mit einer verbesserten Luftversorgung zu schaffen, welche auch bei unterschiedlichen Massenströmen an Kühl- und Verbrennungsluft eine optimale Brenneranströmung gewährleistet.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass bei einer Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1, der zumindest eine Kühlkanal bis in das Plenum verlängert und dort als Diffusor mit einer Einmündung in das Plenum ausgebildet ist. Die zumindest eine Öffnung der Brennerhaube ist im Bereich des Diffusors oder unmittelbar stromab seiner Einmündung angeordnet. Stromab jeder Öffnung der Brennerhaube schliesst ein separater Bypasskanal mit einer Einmündung in das Plenum an. Die Einmündung jedes Bypasskanals ist gegenüber der Einmündung des Diffusors nach aussen stufenartig versetzt ausgebildet und zumindest annähernd parallel zu dessen Einmündung ausgerichtet. Jeder Bypasskanal ist mit einer Druckregulierungseinrichtung für die Bypassluft versehen.
Mit Hilfe dieser Geometrie können nicht nur der Massenstrom sondern auch die Geschwindigkeit und die Strömungsausrichtung der Bypassluft an die Hauptluftströmung, d.h. an die über den zumindest einen Kühlkanal in das Plenum einströmende Verbrennungsluft, angepasst werden. Dabei wird die Bypassluft nicht nur parallel zur Hauptluftströmung sondern auch als ein sogenannter Wand-Strahl unmittelbar an der Innenwand der Brennerhaube in das Plenum eingeleitet. Somit kann Strömungsablösungen wirkungsvoll begegnet werden. Die in den Bypasskanälen angebrachten Druckregulierungseinrichtungen führen vorteilhaft zu einer Anpassung der Druckverhältnisse der Neben luftströmung (Bypassluft) an die in der Hauptluftströmung vorherrschenden Druckverhältnisse. Auf diese Weise lassen sich Störungen der Brenneranströmung vermeiden, was zu einer verbesserten Verbrennung in der Brennkammer und damit zu einem emissionsarmen, effektiven Betrieb der Gasturbinenanlage führt. Zudem sorgt der Diffusor für eine Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit und für einen maximalen Druckrückgewinn der Hauptluftströmung. Wenn keine Bypassluft benötigt wird, wirken die Einmündungen der Bypasskanäle als Stufen und bilden einen sogenannten Step-Diffusor, an dessen Ende ein definierter Ablösungspunkt erzeugt wird. Damit wird die Gefahr einer undefinierten, d.h. nicht lokalisierten Ablösung im Diffusor vermieden.
Besonders vorteilhaft ist stromab jeder Öffnung zumindest eine weitere Öffnung in der Brennerhaube ausgebildet. Analog der stromauf angeordneten Öffnungen besitzt jede weitere Öffnung einen stromab angeordneten Bypasskanal mit einer Einmündung in das Plenum. Jeder dieser Bypasskanäle weist ebenfalls eine Druckregulierungseinrichtung auf. Somit gelingt es, die Kanalhöhe jedes einzelnen Bypasskanals einem optimalen Diffusorbetrieb anzupassen. Die Einmündungen der Bypasskanäle der in Richtung der Hauptluftströmung hintereinander angeordneten Öffnungen sind stufenartig versetzt sowie zumindest annähernd parallel zueinander angeordnet. Diese Doppelstufe führt zur erforderlichen Ausrichtung der Bypassluft. Weil die Ablösegebiete im Stufennachlauf kleinerer Stufen entsprechend kleiner sind, haben mehrere kleine Stufen einen geringeren Druckverlust zur Folge als eine einzige grosse Stufe.
Es ist besonders zweckmässig, wenn die Druckregulierungseinrichtungen als Waben ausgebildet und lufteintrittseitig in den Schlitzen angeordnet sind. Mit Hilfe des Wabenkörpers wird die Bypassluft ausgerichtet und vergleichmässigt, so dass eine definierte Anströmung des Plenums erreicht werden kann. Indem die Art der Waben, d.h. deren Länge und Versperrungswirkung entsprechend dem erforderlichen Druckverlust ausgewählt wird, kann die Nebenluftströmung an die entsprechend den allgemeinen Betriebsbedingungen der Brennkammer zu erwartenden Geschwindigkeits- und Druckverhältnisse der Hauptluftströmung angepasst werden. Während Inspektions- und Stillstandzeiten ist ein Austausch der Waben möglich, so dass diese Druckregulierungseinrichtungen auch an veränderte Betriebsbedingungen anpassbar sind. Zumindest an der am weitesten stromabwärts angeordneten Wabe ist eine Halterung für eine Wabenabdeckung angebracht. Durch die ebenfalls im Stillstand der Maschine erfolgende Montage der Wabenabdekkung kann die Wabe verschlossen und damit vorteilhaft auch auf einen grösseren Bedarf an Kühlluft reagiert werden.
Alternativ zu den Waben besteht die Druckregulierungseinrichtung aus einer die Öffnung verschliessenden Sperrplatte mit zumindest einem, letztere durchdringenden Prall-Loch und aus einer im Inneren des Bypasskanals angeordneten Aufprallfläche. Beim Betrieb der Brennkammer prallen die durch die Prall-Löcher in das Plenum eindringenden Strahlen der Nebenluftströmung zunächst auf die Aufprallflächen, wodurch der gewünschte Druckverlust erreicht wird.
Besonders vorteilhaft ist zumindest eines der Prall-Löcher verschliessbar ausgebildet und dazu mit einer Halterung für eine Lochabdeckung versehen. Die Montage bzw. Demontage der Lochabdeckung erfolgt gleichfalls im Stillstand der Maschine. Mit entsprechend blockierten oder geöffneten Prall-Löchern kann die zuströmende Masse an Bypassluft dem Kühlungsbedarf der Brennkammer angepasst werden. Dazu ist es zweckmässig, wenn jeweils das am weitesten stromab angeordnete Prall-Loch jeder Sperrplatte verschlossen werden kann, so dass die bestmögliche Diffusorwirkung für die Hauptluftströmung gewährleistet ist.
Schliesslich sind in der Brennerhaube zumindest zwei Öffnungen ausgebildet und in einer zumindest annähernd quer zum Verdichterluftstrom liegenden Ebene gleichmässig verteilt angeordnet.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Brennkammer einer Gasturbinenanlage dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1
einen Teillängsschnitt der Brennkammer;
Fig. 2
eine vergrösserte Darstellung der Brennerhaube im Bereich der Schlitze;
Fig. 3
eine Darstellung entsprechend Fig. 2, jedoch in einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Nicht dargestellt sind von der Gasturbinenanlage beispielsweise der Verdichter und die Gasturbine sowie die ausserhalb der Brennerhaube liegenden Brennstoffzuführungen. Die Strömungsrichtung der Arbeitsmittel ist mit Pfeilen bezeichnet.
Weg zur Ausführung der Erfindung
Die nicht dargestellte Gasturbinenanlage besteht hauptsächlich aus einem Verdichter, einer als Ringbrennkammer ausgebildeten Brennkammer 1 mit einem Brennraum 2 sowie einer Brennkammerwand 3, einer Gasturbine und einem an diese angeschlossenen Generator. Mit dem Brennraum 2 der Ringbrennkammer 1 sind zahlreiche, in einer Brennerhaube 4 befestigte, der Brennstoffzufuhr dienende und als Kegelbrenner ausgebildete Brenner 5 verbunden. Jeder Kegelbrenner 5 besteht anströmseitig aus einem Drallerzeuger 6 und einer nahtlos anschliessenden, in den Brennraum 2 mündenden Mischstrecke 7. Die aus dem EP 07 04 657 A2 bekannten und dementsprechend ausgebildeten Kegelbrenner 5 werden aufgrund ihrer rohrförmigen Mischstrecke 7 auch als Rohrbrenner bezeichnet. Sie werden über jeweils eine nur schematisch dargestellte Brennerlanze 8 von ausserhalb der Brennerhaube 4 mit Brennstoff 9 versorgt. Natürlich können auch andere Brenner eingesetzt werden.
Ausserhalb des Brennraums 2 und diesen ummantelnd sind Kühlkanäle 10 angeordnet, in denen zur Verbrennung des Brennstoffes 9 in der Ringbrennkammer 1 benötigte Verbrennungsluft vom Verdichter herangeführt wird. Die zunächst zur Kühlung der Brennkammerwand 3 genutzte Verbrennungsluft bildet eine gleichmassige Hauptluftströmung 11, welche über Einmündungen 12 der Kühlkanäle 10 in einen innerhalb der Brennerhaube 4 ausgebildeten Raum 13, das sogenannte Plenum der Kegelbrenner 5, eingeleitet wird. Dazu sind die Kühlkanäle 10 bis in das Plenum 13 verlängert und innerhalb des Plenums 13 als Diffusoren 14 ausgebildet, so dass die Einmündungen 12 der Kühlkanäle 10 mit denen der Diffusoren 14 zusammenfallen. In Höhe des stromaufwärtigen Endes des jeweiligen Diffusors 14 sind beidseitig der Brennerhaube 4 jeweils zwei als Schlitze ausgebildete Öffnungen 15, 15' in der Brennerhaube 4 angeordnet (Fig. 1). Stromab jedes der Schlitze 15, 15' schliesst ein Bypasskanal 16,16' mit einer Einmündung 17, 17' in das Plenum 13 an. Die Einmündungen 17,17' der Bypasskanäle 16,16' sind annähemd parallel zu den Einmündungen 12 der Diffusoren 14 ausgerichtet. Zudem sind die Einmündungen 17, 17' der Bypasskanäle 16, 16' zueinander und zu den Einmündungen 12 der Diffusoren 14 nach aussen stufenartig versetzt angeordnet. In einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind lufteintrittseitig in den Bypasskanälen 16, 16' als Waben ausgebildete Druckregulierungseinrichtungen 18, 18' angeordnet. Beidseitig der Brennerhaube 4 sind die Waben 18, 18' mit jeweils einer Halterung 19 für eine gestrichelt dargestellte Wabenabdeckung 26 versehen und somit verschliessbar ausgebildet (Fig. 2).
Beim Betrieb der Ringbrennkammer 1 werden entsprechend dem Brennkammer-Kühlungskonzept, unterschiedliche Leistungen abgefordert, so dass ein Teil der in der Ringbrennkammer 1 benötigten Verbrennungsluft in veränderlichem Umfang zur Kühlung der Brennkammerwand 3 zur Verfügung gestellt werden muss. Dazu wird von der vom Verdichter herangeführten Verbrennungsluft eine Nebenluftströmung 20 abgezweigt und als Bypassluft über die in der Brennerhaube 4 angeordnete Schlitze 15, 15' in das Plenum 13 eingeleitet (Fig. 1). Die Menge dieser Bypassluft 20 kann bis zu 20% der gesamten Verbrennungsluftmenge betragen. Dabei wird die Bypassluft 20 in sogenannten Wand-Strahlen 25 weitgehend parallel zur Hauptluftströmung 11 und mit annähernd gleicher Geschwindigkeit wie die Hauptluftströmung 11 in das Plenum 13 eingeführt (Fig. 2). Der erforderliche Druckverlust der Bypassluft 20 wird über die Waben 18,18' realisiert. Auf diese Weise lassen sich Störungen der Brenneranströmung vermeiden, was zu einer verbesserten Verbrennung in der Ringbrennkammer 1 und damit zu einem emissionsarmen, effektiven Betrieb der Gasturbinenanlage führt.
Weil zudem die Hauptluftströmung 11 durch die Diffusoren 14 in das Plenum 13 eingeführt wird, kann deren Druckverlust verringert werden. Damit wird die Druckdifferenz zwischen der Hauptluftströmung 11 und der Nebenluftströmung 20 reduziert, so dass der Einsatz kürzerer Waben 18, 18' möglich wird. Mit Hilfe der Wabenabdeckungen 26 kann der Massenstrom der Bypassluft 20 nachträglich an den gemessenen Bedarf der Ringbrennkammer 1 angepasst werden. Dazu wird die Wabenabdeckung 26 bei Stillstand der Gasturbinenanlage in die entsprechende Halterung 19 eingeführt und dort befestigt, wobei zunächst die am weitesten stromab angeordnete Wabe 18' verschlossen wird. Natürlich können die Wabenabdeckungen 26 auch aufgeschweisst werden.
Schliesslich gelangt sowohl die durch konvektive Kühlung der Brennkammerwand 3 vorgewärmte Hauptluftströmung 11 als auch die Nebenluftströmung 20 der Verbrennungsiuft über das Plenum 13 in die Kegelbrenner 5 und von dort aus in die Ringbrennkammer 1. In der Ringbrennkammer 1 wird die Verbrennungsluft gemeinsam mit dem eingesetzten Brennstoff 9 zu einem heissen Arbeitsgas verbrannt. Das Arbeitsgas wird über die nicht dargestellte Gasturbine entspannt und dient sowohl dem Antrieb des Verdichters als auch des Generators, welcher seinerseits Strom für externe Abnehmer erzeugt.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Druckregulierungseinrichtungen 18, 18' jeweils als eine Kombination von zwei Reihen in einer die Schlitze 15, 15' verschliessenden Sperrplatte 21, 21' angeordneter Prall-Löcher 22, 22', mit je Schlitz 15, 15' einer, im Inneren des Bypasskanals 16, 16' angeordneten Aufprallfläche 23, 23' ausgebildet. Die Prall-Löcher 22, 22' sind über den gesamten Umfang der Sperrplatte 21, 21' verteilt. Der auf einer Seite der Brennerhaube 4, stromaufwärts angeordnete Schlitz 15 besitzt eine erste Aufprallfläche 23 und der auf der gleichen Seite der Brennerhaube 4, stromabwärts ausgebildete Schlitz 15' eine zweite Aufprallfläche 23'. Beide Aufprallflächen 23, 23' sowie die stromab angeordnete Brennerhaube 4 sind in Richtung der Hauptluftströmung 11 gestuft ausgebildet. Beidseitig der Brennerhaube 4 sind die Prall-Löcher 22, 22' verschliessbar ausgebildet und dazu mit einer Halterung 24 für eine gestrichelt dargestellte Lochabdeckung 27 versehen.
Beim Betrieb der Ringbrennkammer 1 prallen die durch die Prall-Löcher 22, 22' und die anschliessenden Bypasskanäle 16, 16' in das Plenum 13 eindringenden Strahlen der Bypassluft 20 zunächst auf die Aufprallflächen 23, 23', wodurch der gewünschte Druckverlust erreicht wird. Je nach Betriebsweise können eine oder mehrere Prall-Loch-Reihen verschlossen werden, wobei mit den stromab angeordneten Prall-Loch-Reihen begonnen wird. Die sonstige Anpassung der Nebenluftströmung 20 an die Hauptluftströmung 11 erfolgt analog dem ersten Ausführungsbeispiel.
Bei beiden Ausführungsbeispielen kann der äussere Schlitz 15' der sogenannten Doppelstufe blockiert werden (Fig. 2, in Fig. 3 nur teilweise dargestellt). In diesem Fall hält der innere Schlitz 15 die Nebenluftströmung 20 in erforderlichem Umfang aufrecht, während der äussere Schlitz 15' als gestufter Diffusor wirkt. Wenn keine Bypassluft 20 benötigt wird, können auch beide Schlitze 15, 15' verschlossen werden, wodurch ein Zweistufendiffusor entsteht (nicht dargestellt). Mit einem solchen Diffusor kann ein grösserer Druckgewinn erreicht werden, als mit einer einzigen, grossen Stufe. Eine entsprechende Ablösestrecke zwischen den beiden Schlitzen 15, 15' sorgt dafür, dass keine Rückströmung in den Diffusor 14 auftritt.
Bezugszeichenliste
1
Brennkammer, Ringbrennkammer
2
Brennraum
3
Brennkammerwand
4
Brennerhaube
5
Brenner, Kegelbrenner
6
Drallerzeuger
7
Mischstrecke
8
Brennerlanze
9
Brennstoff
10
Kühlkanal
11
Hauptluftströmung
12
Einmündung, von 10
13
Raum, Plenum
14
Diffusor
15
Öffnung, Schlitz
16
Bypasskanal
17
Einmündung, von 16
18
Druckregulierungseinrichtung, Wabe
19
Halterung
20
Nebenluftströmung, Bypassluft
21
Sperrplatte
22
Prall-Loch
23
Aufprallfläche, erste
24
Halterung
25
Wand-Strahl
26
Wabenabdeckung
27
Lochabdeckung
15'
Öffnung, Schlitz
16'
Bypasskanal
17'
Einmündung
18'
Druckregulierungseinrichtung, Wabe
21'
Sperrplatte
22'
Prall-Loch
23'
Aufprallfläche, zweite

Claims (10)

  1. Brennkammer mit einem von einer Brennerhaube (4) nach aussen abgegrenzten Plenum (13) zur Aufnahme zumindest einer Hauptluftströmung (11), mit zumindest einem im Plenum (13) angeordneten Brenner (5), einem stromab des Plenums (13) ausgebildeten Brennraum (2), zumindest einem in das Plenum (13) einmündenden, den Brennraum (2) ummantelnden Kühlkanal (10) und mit zumindest einer in der Brennerhaube (4) ausgebildeten Öffnung (15, 15') für einen Nebenluftströmung (20), wobei
       der zumindest eine Kühlkanal (10) bis in das Plenum (13) verlängert und innerhalb des Plenums (13) als Diffusor (14) mit einer Einmündung (12) in das Plenum (13) ausgebildet ist,
       die zumindest eine Öffnung (15, 15') der Brennerhaube (4) im Bereich des Diffusors (14) oder unmittelbar stromab seiner Einmündung (12) angeordnet ist, und
       stromab jeder Öffnung (15, 15') ein Bypasskanal (16, 16') mit einer Einmündung (17, 17') in das Plenum (13) anschliesst,
       dadurch gekennzeichnet, dass
    a) die Einmündung (17, 17') jedes Bypasskanals (16, 16') zur Einmündung (12) des Diffusors (14) zumindest annähernd parallel ausgerichtet sowie nach aussen stufenartig versetzt ausgebildet ist,
    b) jeder Bypasskanal (16, 16') mit einer Druckregulierungseinrichtung (18, 18') versehen ist.
  2. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass stromab jeder Öffnung (15) zumindest eine weitere Öffnung (15') in der Brennerhaube (4) ausgebildet ist, jede weitere Öffnung (15') einen stromab angeordneten Bypasskanal (16') mit einer Einmündung (17') in das Plenum (13) besitzt, jeder Bypasskanal (16') eine Druckregulierungseinrichtung (18') aufweist und die Einmündungen (17, 17') der Bypasskanäle (16, 16') stufenartig versetzt sowie zumindest annähernd parallel zueinander angeordnet sind.
  3. Brennkammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregulierungseinrichtungen (18, 18') als Waben ausgebildet sind.
  4. Brennkammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Waben (18, 18') lufteintrittseitig in den Bypasskanälen (16, 16') angeordnet sind.
  5. Brennkammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Waben (18, 18') verschliessbar ausgebildet ist.
  6. Brennkammer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die am weitesten stromabwärts angeordnete Wabe (18') mit einer Halterung (19) für eine Wabenabdeckung (26) versehen ist.
  7. Brennkammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Druckregulierungseinrichtung (18, 18') aus einer die Öffnung (15, 15') verschliessenden Sperrplatte (21, 21') mit zumindest einem, letztere durchdringenden Prall-Loch (22, 22') und aus einer im Inneren des Bypasskanals (16, 16') angeordneten Aufprallfläche (23, 23') besteht.
  8. Brennkammer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Prall-Löcher (22, 22') jeder jede Druckregulierungseinrichtung (18, 18') verschliessbar ausgebildet ist.
  9. Brennkammer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das am weitesten stromabwärts angeordnete Prall-Loch (22, 22') jeder Sperrplatte (21, 21') mit einer Halterung (24) für eine Lochabdeckung (27) versehen ist.
  10. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Brennerhaube (4) zumindest jeweils zwei Öffnungen (15, 15') ausgebildet und in einer zumindest annähernd quer zur Hauptluftströmung (11) liegenden Ebene gleichmässig verteilt angeordnet sind.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19829398A1 (de) * 1998-07-01 2000-01-05 Asea Brown Boveri Gasturbine
DE19900025A1 (de) * 1999-01-02 2000-07-06 Abb Research Ltd Brennerhaube
DE10064259B4 (de) * 2000-12-22 2012-02-02 Alstom Technology Ltd. Brenner mit hoher Flammenstabilität
US6889523B2 (en) * 2003-03-07 2005-05-10 Elkcorp LNG production in cryogenic natural gas processing plants
US20050076644A1 (en) * 2003-10-08 2005-04-14 Hardwicke Canan Uslu Quiet combustor for a gas turbine engine
US7273366B1 (en) * 2003-10-28 2007-09-25 Soil-Therm Equipment, Inc. Method and apparatus for destruction of vapors and waste streams
US7270539B1 (en) * 2003-10-28 2007-09-18 Soil-Therm Equipment, Inc. Method and apparatus for destruction of vapors and waste streams using flash oxidation
CN107002988A (zh) * 2014-10-13 2017-08-01 日蚀公司 旋射流燃烧器
KR101596715B1 (ko) * 2014-11-25 2016-02-23 주식회사 경동나비엔 연소실 냉각 구조를 갖는 연소장치

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2458497A (en) * 1945-05-05 1949-01-11 Babcock & Wilcox Co Combustion chamber
FR1430185A (fr) * 1964-12-23 1966-03-04 Foyer de combustion à fentes tourbillonnaires
US3333414A (en) * 1965-10-13 1967-08-01 United Aircraft Canada Aerodynamic-flow reverser and smoother
GB1180929A (en) * 1966-04-28 1970-02-11 English Electric Co Ltd Combustion Apparatus, for example for Gas Turbines.
US3899876A (en) * 1968-11-15 1975-08-19 Secr Defence Brit Flame tube for a gas turbine combustion equipment
GB1315856A (en) * 1970-03-20 1973-05-02 Secr Defence Flow restrictors
US3669628A (en) * 1970-07-31 1972-06-13 Continental Carbon Co Burner and feedstock injection assembly for carbon black reactor
GB1550368A (en) * 1975-07-16 1979-08-15 Rolls Royce Laminated materials
FR2340453A1 (fr) * 1976-02-06 1977-09-02 Snecma Corps de chambre de combustion, notamment pour turboreacteurs
GB1571213A (en) * 1977-01-28 1980-07-09 Kainov G Combustion chamber for gas turbine engine
DE2728399C2 (de) * 1977-06-24 1982-04-22 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Brennkammer für eine Gasturbine
US4297842A (en) * 1980-01-21 1981-11-03 General Electric Company NOx suppressant stationary gas turbine combustor
US4389848A (en) * 1981-01-12 1983-06-28 United Technologies Corporation Burner construction for gas turbines
JPS5872822A (ja) * 1981-10-26 1983-04-30 Hitachi Ltd ガスタ−ビン燃焼器の冷却構造
US4584834A (en) * 1982-07-06 1986-04-29 General Electric Company Gas turbine engine carburetor
US4651534A (en) * 1984-11-13 1987-03-24 Kongsberg Vapenfabrikk Gas turbine engine combustor
CA1263243A (en) * 1985-05-14 1989-11-28 Lewis Berkley Davis, Jr. Impingement cooled transition duct
GB2205934A (en) * 1987-06-16 1988-12-21 Stirling Power Systems Corp Burner for a hot-gas engine
US4949545A (en) * 1988-12-12 1990-08-21 Sundstrand Corporation Turbine wheel and nozzle cooling
DE4232442A1 (de) * 1992-09-28 1994-03-31 Asea Brown Boveri Gasturbinenbrennkammer
DE4239856A1 (de) * 1992-11-27 1994-06-01 Asea Brown Boveri Gasturbinenbrennkammer
DE4435266A1 (de) * 1994-10-01 1996-04-04 Abb Management Ag Brenner
DE19516798A1 (de) 1995-05-08 1996-11-14 Abb Management Ag Vormischbrenner mit axialer oder radialer Luftzuströmung
DE19523094A1 (de) 1995-06-26 1997-01-02 Abb Management Ag Brennkammer

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