EP0902233A1 - Combined pressurised atomising nozzle - Google Patents

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EP0902233A1
EP0902233A1 EP97810662A EP97810662A EP0902233A1 EP 0902233 A1 EP0902233 A1 EP 0902233A1 EP 97810662 A EP97810662 A EP 97810662A EP 97810662 A EP97810662 A EP 97810662A EP 0902233 A1 EP0902233 A1 EP 0902233A1
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EP
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feed channel
fuel
atomizing nozzle
nozzle
pressure atomizing
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Franz Büchi
Uwe Hoferer
Peter Dr. Jansohn
Christian Dr. Steinbach
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General Electric Switzerland GmbH
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ABB Research Ltd Switzerland
ABB Research Ltd Sweden
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    • F23L7/002Supplying water
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    • F23D11/383Nozzles; Cleaning devices therefor with swirl means

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Abstract

Fluid (14) is fed to two supply channels, of which the first (7), with one outlet orifice (11), is at least partly surrounded by the second (12), which has at least two outlet orifices (13). The latter are preferably uniformly distributed around the circumference of the nozzle body (1).

Description

Technisches GebietTechnical field

Die Erfindung betrifft eine mit Flüssigbrennstoff betriebene, kombinierte Druckzerstäuberdüse für Gasturbinenbrenner, gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a combined pressure atomizer nozzle operated with liquid fuel for gas turbine burners, according to the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Eine schadstoffarme Verbrennung von flüssigen Brennstoffen, wie z.B. Heizöl extraleicht, erfordert die vollständige Verdampfung der Brennstofftropfen sowie die Vormischung des Brennstoffdampfes mit der Verbrennungsluft vor Erreichen der Flammenfront. Schon kleine Zonen mit höherer Brennstoffkonzentration führen in der Reaktionszone zu erhöhten Temperaturen und somit zur verstärkten Bildung von thermischen Stickoxiden. Ein Nachteil mager vorgemischter Flammen ist es, dass die Flammentemperaturen sehr nahe an der Löschgrenze liegen. Um bei geringer Last und somit geringerer Flammentemperatur einen weiterhin stabilen Brennerbetrieb zu realisieren, ist eine gezielte Anreicherung der Flammenstabilisierungszonen notwendig. Es besteht somit das Problem, mit einem Brenner und einer Zerstäuberdüse einen weiten Betriebsbereich der Gasturbine abzudecken.Low-pollution combustion of liquid fuels, e.g. Extra light heating oil, requires the complete evaporation of the fuel drops as well Premixing the fuel vapor with the combustion air before reaching the Flame front. Even small zones with a higher fuel concentration lead to the reaction zone to elevated temperatures and thus to increased formation of thermal nitrogen oxides. A disadvantage of lean premixed flames is that the flame temperatures are very close to the extinguishing limit. To at low load and thus lower flame temperature a stable Realizing burner operation is a targeted enrichment of the flame stabilization zones necessary. So there is the problem with a burner and an atomizer nozzle to cover a wide operating range of the gas turbine.

Die für eine gute Verteilung des Brennstoffes in der Verbrennungsluft erforderliche Eindringtiefe des Brennstoffsprays in die Verbrennungsluft wird vor allem durch das Verhältnis der lmpulsströme von Verbrennungsluft und Brennstoff beeinflusst. Dieses Verhältnis ändert sich mit den Betriebsbedingungen, d.h. infolge von Änderungen im Brennstoff-Massenstrom, im Brennstoff-Druck sowie in der Temperatur und dem Druck der Brennerluft. Die Verdampfungszeit des Brennstoffs hängt im wesentlichen von der Zerstäubungsqualität, der Relativgeschwindigkeit zwischen Brennstoff und Luft sowie den Umgebungsrandbedingungen wie Temperatur und Druck ab. Während letztere für die unterschiedlichen Lastzustände durch den Gasturbinenprozess vorgegeben sind, werden die Zerstäubungsqualität und die Relativgeschwindigkeit hauptsächlich durch die Zerstäuberdüse bestimmt. Bei herkömmlichen Gasturbinenbrennern werden zum Ausgleich der sich ändernden Umgebungsbedingungen rücklaufgeregelte Drallzerstäuber oder Zweistufen-Drallzerstäuber eingesetzt. Da jedoch bei Dralldüsen keine gezielte Änderung der Eindüsungsrichtung möglich ist, erlauben diese bekannten Zerstäuberdüsen lediglich eine grobe Anpassung der Zerstäubungsqualität und des Brennstoffimpulses an die jeweiligen Lastbedingungen.The necessary for a good distribution of the fuel in the combustion air The penetration depth of the fuel spray into the combustion air is mainly due to influences the ratio of the pulse flows of combustion air and fuel. This ratio changes with the operating conditions, i.e. as a result of changes in the fuel mass flow, in the fuel pressure and in the temperature and the pressure of the burner air. The evaporation time of the fuel depends essentially of the atomization quality, the relative speed between Fuel and air as well as the ambient conditions such as temperature and pressure off. While the latter for the different load conditions the gas turbine process are specified, the atomization quality and the relative speed is mainly determined by the atomizing nozzle. At conventional gas turbine burners are used to compensate for the changing Ambient conditions return-controlled swirl atomizers or two-stage swirl atomizers used. However, since there is no specific change in the direction of injection with swirl nozzles is possible, these known atomizer nozzles only allow a rough adjustment of the atomization quality and the fuel impulse the respective load conditions.

Eine Verbesserung ist mit der in der EP-A2-0 711 953 offenbarten Hochdruckzerstäuberdüse zu erreichen, deren Austrittsöffnungen auf die Zonen hoher Luftgeschwindigkeit ausgerichtet sind und bei denen der Winkel des Brennstoffsprays zur Achse des Brenners mindestens so gross ist , wie der Kegelhalbwinkel des Brenners. Wie bereits der Name ausdrückt ist zum Betrieb dieser insbesondere für einen aus der EP-B1-0 321 809 bekannten Doppelkegelbrenner geeignete Druckzerstäuberdüse Hochdruck erforderlich. Dazu muss der Flüssigbrennstoff mit einem Druck von mehr als 100 bar zugeführt werden, was jedoch einen erheblichen Aufwand in der Auslegung des Brennstoffsystems erfordert. Zudem ist ebenfalls keine Änderung der Eindüsungsrichtung sowie des Strahlprofils möglich.An improvement is with the high pressure atomizer nozzle disclosed in EP-A2-0 711 953 to achieve their outlet openings on the zones of high air speed are aligned and where the angle of the fuel spray to the axis of the burner is at least as large as the cone half angle of the Brenners. As the name expresses, this is particularly important for the operation suitable for a double-cone burner known from EP-B1-0 321 809 Pressure atomizer nozzle high pressure required. This requires the liquid fuel can be supplied with a pressure of more than 100 bar, but this is a considerable Effort in the design of the fuel system required. In addition is likewise no change in the direction of injection and the jet profile possible.

Mit der DE-PS 862 599 ist ein kombinierter Zwei- bzw. Mehrstufen-Drallzerstäuber bekannt, der jedoch ein für Gasturbinenbrenner ungeeignetes lmpulsverhalten aufweist. Zwar wird mit dem resultierenden Drallspray eine sehr feine Zerstäubung erreicht, jedoch ist der Brennstoffimpuls zu gering, um eine ausreichende Verteilung der Brennstofftröpfchen in der Verbrennungsluft und damit eine gute Vormischung zu erzielen. DE-PS 862 599 is a combined two- or multi-stage swirl atomizer is known, but an impulse behavior unsuitable for gas turbine burners having. The resulting swirl spray does indeed produce very fine atomization reached, but the fuel pulse is too small to distribute sufficiently the fuel droplets in the combustion air and thus a good premix to achieve.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die Erfindung versucht diese Nachteile zu vermeiden. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine kombinierte Druckzerstäuberdüse für Gasturbinenbrenner zu schaffen, mit der eine verbesserte Anpassung der Zerstäubungsqualität von Flüssigkeiten an die jeweiligen Lastbedingungen, d.h. eine gute Vormischung über den gesamten Lastbereich realisiert werden kann.The invention tries to avoid these disadvantages. It is based on the task to create a combined pressure atomizing nozzle for gas turbine burners, with an improved adjustment of the atomization quality of liquids to the respective load conditions, i.e. a good premix throughout Load range can be realized.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass bei einer Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1, der zweite Zuführkanal zumindest zwei Austrittsöffnungen zum Aussenraum besitzt. Dadurch ist die kombinierte Druckzerstäuberdüse als Mehrloch-Blendendüse mit einer einfachen, zentralen Düse ausgebildet, welche neben der feinen Zerstäubung des Flüssigbrennstoffs auch einen hohen Brennstoffimpuls gewährleistet. Auf diese Weise können sowohl eine schnelle Verdampfung des Flüssigbrennstoffs als auch eine gute Vormischung des Brennstoffsprays mit der Verbrennungsluft erreicht werden, weshalb die erfindungsgemässe Druckzerstäuberdüse insbesondere auch für Gasturbinenbrenner geeignet ist. Zudem wird eine relativ einfach aufgebaute Druckzerstäuberdüse mit geringem Platzbedarf geschaffen, deren Zweistufigkeit nur durch das zusätzliche Einbringen der Austrittsöffnungen des zweiten Zuführkanals realisiert wird.According to the invention, this is achieved in that with a device according to the preamble of claim 1, the second feed channel at least two outlet openings to the outside space. This makes the combined pressure atomizer nozzle designed as a multi-hole orifice nozzle with a simple, central nozzle, which besides the fine atomization of the liquid fuel also one high fuel pulse guaranteed. In this way, both rapid evaporation of the liquid fuel as well as a good premix of the fuel spray can be achieved with the combustion air, which is why the inventive Pressure atomizer nozzle, especially for gas turbine burners suitable is. In addition, a relatively simple pressure atomizer nozzle created with a small footprint, the two-tier only by the additional Introducing the outlet openings of the second feed channel is realized.

Gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten Eindüsen des Flüssigbrennstoffs über einen Ringkanal (DE-PS 862 599) werden durch die erfindungsgemässen Austrittsöffnungen mehrere separate Brennstoffsprays mit einem relativ engen Sprühkegel erzeugt. Diese Brennstoffsprays besitzen jedoch einen deutlich höheren Impuls als ein ringförmiges Brennstoffspray und weisen zudem eine grössere Relativgeschwindigkeit des Flüssigbrennstoffs zur Verbrennungsluft auf. Deshalb kann mit dieser Lösung eine verbesserte Vormischung erreicht werden. Bei einer der konkreten Betriebssituation entsprechenden Brennstoffverteilung zwischen der Blendendüse und der zentralen Düse wird mit der Druckzerstäuberdüse sowohl eine gezielte Einmischung des Flüssigbrennstoffs in die Verbrennungsluft als auch eine Anpassung des Brennstoffimpulses an die erforderliche Eindringtiefe des Flüssigbrennstoffs in die Verbrennungsluft ermöglicht. Über die zentrale Düse, d.h. durch den ersten Zuführkanal, wird der Druckzerstäuberdüse ein solcher Massenstrom an Flüssigbrennstoff zugeführt, welcher der benötigten Brennstoffmenge der Gasturbine bei Teillast entspricht.Compared to the injection of liquid fuel known from the prior art Via a ring channel (DE-PS 862 599) by the inventive Discharge openings several separate fuel sprays with a relative creates a narrow spray cone. However, these fuel sprays have one clearly higher momentum than an annular fuel spray and also have a larger one Relative speed of the liquid fuel to the combustion air. Therefore, an improved premixing can be achieved with this solution. With a fuel distribution that corresponds to the specific operating situation between the orifice nozzle and the central nozzle is with the pressure atomizer nozzle both targeted mixing of the liquid fuel into the combustion air as well as an adjustment of the fuel pulse to the required Allows penetration depth of the liquid fuel into the combustion air. About the central nozzle, i.e. through the first feed channel, the pressure atomizer nozzle such a mass flow of liquid fuel supplied, which of the required Corresponds to the amount of fuel in the gas turbine at partial load.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Austrittsöffnungen des zweiten Zuführkanals gleichmässig verteilt auf dem Umfang des Düsenkörpers angeordnet sind. Diese Anordnung sichert eine gleichmässige Brennstoffkonzentration in der Reaktionszone und verhindert daher die verstärkte Bildung von Stickoxiden.It is particularly advantageous if the outlet openings of the second feed channel are evenly distributed on the circumference of the nozzle body. This arrangement ensures a uniform fuel concentration in the reaction zone and therefore prevents the increased formation of nitrogen oxides.

Der erste Zuführkanal ist im Inneren eines ersten Rohres und der zweite Zuführkanal im Inneren eines zweiten Rohres ausgebildet. Beide Rohre sind konzentrisch zueinander angeordnet und werden stromab von einem Deckel zum Aussenraum abgeschlossen. Der Deckel sowie das erste Rohr sind einstückig ausgebildet. Dadurch kann die Druckzerstäuberdüse relativ einfach montiert werden, indem das zweite Rohr bis zu seinem Anschlag am Deckel auf das erste Rohr aufgeschoben wird. Anschliessend werden das zweite Rohr und der Deckel fest miteinander verbunden, beispielsweise durch Verschweissen.The first feed channel is inside a first tube and the second feed channel formed inside a second tube. Both tubes are concentric arranged to each other and are downstream from a cover to the outside completed. The cover and the first tube are made in one piece. As a result, the pressure atomizing nozzle can be installed relatively easily, by placing the second tube up to its stop on the lid on the first tube is postponed. Then the second tube and the lid become firm connected to one another, for example by welding.

Unmittelbar stromauf der Austrittsöffnungen des zweiten Zuführkanals ist vorteilhaft eine Turbulenzkammer ausgebildet. Durch die zusätzliche Einbeziehung der Turbulenzkammer in die Mehrloch-Blendendüse kann die Zerstäubung des Flüssigbrennstoffs verbessert werden. Die Turbulenzkammer ist vom zweiten Zuführkanal durch eine Zwischenwand abgetrennt. In der Zwischenwand sind aussermittig des zweiten Zuführkanals zumindest zwei Turbulenzerzeugeröffnungen angeordnet. Mit einer solchen unsymmetrischen Einleitung des Flüssigbrennstoffs in die Turbulenzkammer kann eine höhere Turbulenz erreicht und dadurch die Zerstäubung des Flüssigbrennstoffs weiter verbessert werden.Immediately upstream of the outlet openings of the second feed channel is advantageous a turbulence chamber is formed. By including the Turbulence chamber in the multi-hole orifice nozzle can atomize the liquid fuel be improved. The turbulence chamber is from the second feed channel separated by a partition. In the partition are off-center arranged at least two turbulence generator openings of the second feed channel. With such an asymmetrical introduction of the liquid fuel into the turbulence chamber can achieve higher turbulence and thereby the atomization of liquid fuel can be further improved.

Besonders vorteilhaft sind die Turbulenzerzeugeröffnungen versetzt zu den Austrittsöffnungen des zweiten Zuführkanals angeordnet. Dabei beträgt die Versetzung bei jeweils vier Turbulenzerzeugeröffnungen bzw. Austrittsöffnungen vor-zugsweise ca. 45°, so dass die Anordnung der Turbulenzerzeugeröffnungen genau mittig zwischen den Austrittsöffnungen erfolgt. Dies führt zu einer intensiveren, kleinskaligen und turbulenten Struktur, d.h. zu einem sehr feinen Brennstoffspray.The turbulence generator openings are particularly advantageously offset from the outlet openings arranged of the second feed channel. The displacement is preferably with four turbulence generator openings or outlet openings about 45 °, so the arrangement of the turbulence openings takes place exactly in the middle between the outlet openings. This leads to a more intense, small-scale and turbulent structure, i.e. to a very fine fuel spray.

Die mit der zusätzlichen Turbulenzkammer ausgeführten Druckzerstäuberdüse kann ebenfalls relativ einfach montiert werden. Dazu sind der Deckel, das erste Rohr sowie die Zwischenwand einstückig ausgebildet, so dass diese Bauteile gemeinsam, gewissermassen als Einsatz, in das zweite Rohr eingeführt werden können. Abschliessend werden das erste Rohr und der Deckel, beispielsweise durch Verschweissen, fest miteinander verbunden.The pressure atomizing nozzle with the additional turbulence chamber can also be installed relatively easily. The lid is the first The tube and the partition are made in one piece, so that these components together, to some extent as an insert, are inserted into the second tube can. Finally, the first tube and the lid, for example by welding, firmly connected.

Alternativ zu einer einfachen, zentralen Düse ist zwischen dem ersten Zuführkanal sowie der Austrittsöffnung entweder eine Drallkammer oder eine Turbulenzkammer ausgebildet. Im ersten Fall, d.h. bei Verwendung einer Dralldüse, wird ein Drallspray mit einem relativ weiten Sprühkegel erzeugt, so dass auch bei Teillast eine hohe Brennstoffkonzentration im Zentrum des Brenners sowie eine ausreichende Verdampfung des Brennstoffs erreicht werden kann. Dies ermöglicht auch im Teillastbereich der Gasturbine einen stabilen Brennerbetrieb. Wird dagegen eine Turbulenzdüse als zentrale Düse eingesetzt, so kann bei gleichbleibend guter Zerstäubung des Flüssigbrennstoffs ein engerer Spraywinkel realisiert werden. Auf diese Weise kann die Brennstoffkonzentration im Zentrum des Brenners weiter erhöht und dadurch der Brennerbetrieb bei Teillast zusätzlich stabilisiert werden.An alternative to a simple, central nozzle is between the first feed channel and the outlet opening either a swirl chamber or a turbulence chamber educated. In the first case, i.e. when using a swirl nozzle, a swirl spray is used generated with a relatively wide spray cone, so that even at partial load high fuel concentration in the center of the burner and sufficient Evaporation of the fuel can be achieved. This also enables in the partial load range the gas turbine has a stable burner operation. In contrast, becomes a turbulence nozzle used as a central nozzle, it can with good atomization a narrower spray angle of the liquid fuel can be realized. On in this way the fuel concentration in the center of the burner can be further increased and thereby the burner operation can be additionally stabilized at partial load.

Kurze Beschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer kombinierten Druckzerstäuberdüse für Gasturbinenbrenner dargestellt.In the drawing, several embodiments of the invention are based on a combined pressure atomizer nozzle for gas turbine burners shown.

Es zeigen:

Fig. 1
einen Teillängsschnitt der Druckzerstäuberdüse, einschliesslich der Darstellung des Brennstoffsprays bei Vollastbetrieb;
Fig. 2
einen Querschnitt durch die Druckzerstäuberdüse nach Fig. 1, entlang der Linie II-II;
Fig. 3
einen Querschnitt durch die Druckzerstäuberdüse nach Fig. 1, entlang der Linie III-III;
Fig. 4
eine Darstellung gemäss Fig. 1, jedoch mit einer Darstellung des Brennstoffsprays bei Teillastbetrieb;
Fig. 5
eine schematische Darstellung des Flüssigkeitszufuhrsystems zur Druckzerstäuberdüse, wobei jeweils Flüssigbrennstoff (Brennöl) zerstäubt wird;
Fig. 6
eine schematische Darstellung des Flüssigkeitszufuhrsystems zur Druckzerstäuberdüse, wobei unterschiedliche Flüssigkeiten (Brennöl, Wasser) zerstäubt werden;
Fig. 7
einen Teillängsschnitt einer Druckzerstäuberdüse, mit einer Turbulenzkammer im äusserenen Zuführkanal;
Fig. 8
einen Querschnitt durch die Druckzerstäuberdüse nach Fig. 7, entlang der Linie VIII-VIII;
Fig. 9
einen Querschnitt durch die Druckzerstäuberdüse nach Fig. 7, entlang der Linie IX-IX;
Fig. 10
einen Teillängsschnitt einer Druckzerstäuberdüse, mit radialen Austrittsöffnungen des äusserenen Zuführkanals;
Fig. 11
einen Querschnitt durch die Druckzerstäuberdüse nach Fig. 10, entlang der Linie X-X;
Fig. 12
einen Teillängsschnitt einer Druckzerstäuberdüse, gemäss einem nächsten Ausführungsbeispiel, bei Teillastbetrieb;
Fig. 13
einen Teillängsschnitt einer Druckzerstäuberdüse, gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel;
Fig. 14
einen Teillängsschnitt einer Druckzerstäuberdüse, gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei Teillastbetrieb.
Show it:
Fig. 1
a partial longitudinal section of the atomizer nozzle, including the representation of the fuel spray at full load;
Fig. 2
a cross section through the pressure atomizing nozzle of Figure 1, along the line II-II.
Fig. 3
a cross section through the pressure atomizing nozzle of Figure 1, along the line III-III.
Fig. 4
a representation according to Figure 1, but with a representation of the fuel spray at part-load operation.
Fig. 5
a schematic representation of the liquid supply system to the pressure atomizing nozzle, wherein liquid fuel (fuel oil) is atomized in each case;
Fig. 6
is a schematic representation of the liquid supply system to the pressure atomizing nozzle, wherein different liquids (fuel oil, water) are atomized;
Fig. 7
a partial longitudinal section of a pressure atomizing nozzle, with a turbulence chamber in the outer feed channel;
Fig. 8
a cross section through the pressure atomizing nozzle of Figure 7, along the line VIII-VIII.
Fig. 9
a cross section through the pressure atomizing nozzle of Figure 7, along the line IX-IX.
Fig. 10
a partial longitudinal section of a pressure atomizer nozzle, with radial outlet openings of the outer feed channel;
Fig. 11
a cross section through the pressure atomizing nozzle of Figure 10, along the line XX.
Fig. 12
a partial longitudinal section of a pressure atomizing nozzle, according to a next embodiment, at partial load operation;
Fig. 13
a partial longitudinal section of a pressure atomizing nozzle, according to a further embodiment;
Fig. 14
a partial longitudinal section of a pressure atomizing nozzle, according to a further embodiment, in partial load operation.

Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Nicht dargestellt ist beispielsweise der die Druckzerstäuberdüse aufnehmende Gasturbinenbrenner. Die Strömungsrichtung der Arbeitsmittel ist mit Pfeilen bezeichnet.Only the elements essential for understanding the invention are shown. The pressure atomizer nozzle, for example, is not shown Gas turbine burner. The direction of flow of the work equipment is indicated by arrows.

Weg zur Ausführung der ErfindungWay of carrying out the invention

Der nicht dargestellte, die Druckzerstäuberdüse aufnehmende Gasturbinenbrenner ist beispielsweise als ein Doppelkegelbrenner ausgebildet, wie er aus dem EP-B1-0 321 809 bekannt ist. Natürlich ist die Druckzerstäuberdüse prinzipiell auch für andere Gasturbinenbrenner geeignet, so z.B. für den aus dem EP-A2-0 704 657 bekannten, aus einem Drallerzeuger mit anschliessender Mischstrecke bestehenden Brenner. Die Druckzerstäuberdüse weist einen Düsenkörper 1 mit zwei konzentrisch zueinander angeordneten Rohren 2, 3 auf, die stromab von einem konischen Deckel 4 zu einem Aussenraum 5 abgeschlossen werden. Dabei ist der Aussenraum 5 der Druckzerstäuberdüse gleichzeitig der Innenraum des Gasturbinenbrenners. Der Düsenkörper 1 weist eine Längsachse 6 auf, die mit der nicht dargestellten Längsachse des Gasturbinenbrenners zusammenfällt.The gas turbine burner, not shown, which receives the pressure atomizing nozzle is designed, for example, as a double cone burner, as it is from the EP-B1-0 321 809 is known. Of course, the pressure atomizer nozzle is in principle also suitable for other gas turbine burners, e.g. for the from the EP-A2-0 704 657 known, from a swirl generator with a subsequent mixing section existing burner. The pressure atomizing nozzle has a nozzle body 1 two concentrically arranged tubes 2, 3, which are downstream of one conical cover 4 to an outside space 5 can be completed. Here is the outside space 5 of the pressure atomizing nozzle at the same time the inside of the Gas turbine burner. The nozzle body 1 has a longitudinal axis 6, which with the longitudinal axis of the gas turbine burner, not shown, coincides.

Das erste, innere Rohr 2 umschliesst einen ersten, inneren Zuführkanal 7, an den stromab eine Drallkammer 8 anschliesst. Die Drallkammer 8 ist nach aussen vom inneren Rohr 2, stromab vom Deckel 4 und stromauf von einem Einsatz 9 begrenzt (Fig. 1). Sie steht mit dem inneren Zuführkanal 7 über im Einsatz 9 angeordnete, tangential angestellte Drallkanäle 10 (Fig. 2) und mit dem Aussenraum 5 über eine Austrittsöffnung 11 in Verbindung. Die Austrittsöffnung 11 ist in der Längsachse 6 des Düsenkörpers 1 angeordnet. Das zweite, äussere Rohr 3 besitzt einen grösseren Durchmesser als das innere Rohr 2, so dass zwischen beiden Rohren 3, 2 ein zweiter, äusserer und als Ringraum ausgebildeter Zuführkanal 12 angeordnet ist. Letzterer ist über vier im Deckel 4 befindliche Austrittsöffnungen 13 ebenfalls mit dem Aussenraum 5 verbunden. Die Austrittsöffnungen 13 sind gleichmässig über den Umfang des Düsenkörpers 1 verteilt (Fig. 3) und so ausgerichtet, dass sie in den Nachlauf der Drallerzeuger des nicht dargestellten Brenners eindüsen. Die genaue Ausrichtung hängt von den Randbedingungen der Gasturbine ab. Es bleibt anzumerken, dass die Anzahl der Austrittsöffnungen 13 nicht auf vier festgelegt ist, jedoch müssen für eine gleichmässige Brennstoffverteilung zumindest zwei Austrittsöffnungen 13 vorhanden sein. Eine derart ausgebildete Druckzerstäuberdüse ist insbesondere für Drallerzeuger mit Kegelform geeignet.The first, inner tube 2 encloses a first, inner feed channel 7 to which connects a swirl chamber 8 downstream. The swirl chamber 8 is on the outside from inner tube 2, downstream of the cover 4 and upstream by an insert 9 (Fig. 1). It stands with the inner feed channel 7 above, arranged in the insert 9, tangential swirl channels 10 (FIG. 2) and with the outer space 5 via an outlet opening 11 in connection. The outlet opening 11 is in the Longitudinal axis 6 of the nozzle body 1 is arranged. The second, outer tube 3 has a larger diameter than the inner tube 2, so that between two tubes 3, 2, a second, outer and designed as an annular feed channel 12 is arranged. The latter is via four outlet openings located in the cover 4 13 also connected to the outside space 5. The outlet openings 13 are evenly distributed over the circumference of the nozzle body 1 (FIG. 3) and so aligned that they are in the wake of the swirl generator of the not shown Inject the burner. The exact orientation depends on the boundary conditions of the Gas turbine. It should be noted that the number of outlet openings 13 is not set to four, however, must be for even fuel distribution at least two outlet openings 13 are present. One trained in this way Pressure atomizer nozzle is particularly suitable for swirl generators with a conical shape suitable.

Der Deckel 4 sowie das innere Rohr 2 des Düsenkörpers 1 sind einstückig ausgebildet. Dadurch kann die gesamte Druckzerstäuberdüse relativ einfach montiert werden, indem das äussere Rohr 3 bis zu seinem Anschlag am Deckel 4 auf das innere Rohr 2 aufgeschoben wird. Anschliessend werden das äussere Rohr 3 und der Deckel 4 miteinander verschweisst.The cover 4 and the inner tube 2 of the nozzle body 1 are formed in one piece. As a result, the entire pressure atomizing nozzle can be assembled relatively easily be by the outer tube 3 up to its stop on the lid 4 on the inner tube 2 is pushed on. Then the outer tube 3 and the lid 4 welded together.

Beim Betrieb des Gasturbinenbrenners wird der Druckzerstäuberdüse als zu zerstäubende Flüssigkeit 14 ein Flüssigbrennstoff, beispielsweise Brennöl, zugeführt. In Abhängigkeit von der konkreten Betriebssituation der Gasturbine , d.h. je nachdem, ob diese bei Voll- oder bei Teillast betrieben wird, erfolgt die Zufuhr des Flüssigbrennstoffs 14 zum Gasturbinenbrenner entweder über den äusseren Zuführkanal 12 oder über den inneren Zuführkanal 7 der Druckzerstäuberdüse. Der Düsenkörper 1 weist somit zwei unterschiedliche Düsen auf, nämlich eine äussere Mehrloch-Blendendüse und eine zentrale Dralldüse.When operating the gas turbine burner, the pressure atomizing nozzle is considered to be atomized Liquid 14 is a liquid fuel, for example fuel oil. Depending on the specific operating situation of the gas turbine, i.e. depending on, whether this is operated at full or partial load, the Liquid fuel 14 to the gas turbine burner either via the outer feed channel 12 or via the inner feed channel 7 of the pressure atomizing nozzle. Of the Nozzle body 1 thus has two different nozzles, namely an outer one Multi-hole orifice nozzle and a central swirl nozzle.

Bei Teillast wird der Flüssigbrennstoff 14 in den inneren Zuführkanal 7 des Düsenkörpers 1 eingeführt, von wo aus er über die Drallkanäle 10 verdrallt in die Drallkammer 8 gelangt. Anschliessend wird der Flüssigbrennstoff 14 über die Austrittsöffnung 11 in den Aussenraum 5 eingedüst, wobei die Dralldüse einen Drallspray 15 mit einem relativ weiten Sprühkegel 16 erzeugt (Fig. 4). Damit wird auch bei Teillast eine hohe Brennstoffkonzentration im Zentrum des Brenners sowie eine ausreichende Verdampfung des Brennstoffs erreicht. Dies ermöglicht auch im Teillastbereich der Gasturbine einen stabilen Brennerbetrieb. At partial load, the liquid fuel 14 is in the inner feed channel 7 of the nozzle body 1 introduced from where it swirls through the swirl channels 10 into the swirl chamber 8 arrives. The liquid fuel 14 is then passed through the outlet opening 11 injected into the outer space 5, the swirl nozzle being a swirl spray 15 generated with a relatively wide spray cone 16 (Fig. 4). This also applies to Partial load a high fuel concentration in the center of the burner and a sufficient evaporation of the fuel is achieved. This also enables in Partial load range of the gas turbine stable burner operation.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt eine zentrale Zufuhr des Flüssigbrennstoffs 14 über den mittig angeordneten und vollständig vom äusseren Zuführkanal 12 umgebenen, innere Zuführkanal 7. Natürlich kann der innere Zuführkanal 7 auch aussermittig angeordnet und/oder auch nur teilweise vom äusseren Zuführkanal 12 umgeben werden, so dass der Flüssigbrennstoff 14 dezentral, jedoch mit gleicher Wirkung zur Dralldüse gelangt (nicht dargestellt).In the exemplary embodiment shown, the liquid fuel is supplied centrally 14 over the center and completely from the outer feed channel 12 surrounded, inner feed channel 7. Of course, the inner feed channel 7 also arranged off-center and / or only partially from the outside Supply channel 12 are surrounded so that the liquid fuel 14 is decentralized, however reaches the swirl nozzle with the same effect (not shown).

Um eine gute Zerstäubungsqualität und eine hohe Strahleindringtiefe in die Verbrennungsluft zu erzielen, soll der Einspritzdruck bis zu 100 bar betragen. Der maximale Massenstrom des Flüssigbrennstoffs 14 wird je nach abzudeckendem Lastbereich der Gasturbine gewählt und beträgt üblicherweise weniger als 50% des Massenstromes bei Vollast. Somit kann der Gasturbinenbrenner auch bei Teillast der Gasturbine im Vormischbetrieb arbeiten.Good atomization quality and a high penetration depth into the combustion air to achieve, the injection pressure should be up to 100 bar. Of the maximum mass flow of liquid fuel 14 will be covered depending on Load range of the gas turbine selected and is usually less than 50% of the mass flow at full load. Thus, the gas turbine burner can also Work part load of the gas turbine in premix mode.

Demgegenüber wird der Flüssigbrennstoff 14 bei Vollast in den äusseren Zuführkanal 12 des Düsenkörpers 1 eingeführt und gelangt über dessen Austrittsöffnungen 13 in den Aussenraum 5. Auf diese Weise erzeugt die Mehrloch-Blendendüse mehrere, der Anzahl der Austrittsöffnungen 13 entsprechende Brennstoffsprays 17 mit jeweils einem relativ engen Sprühkegel 18 (Fig. 1). Die separaten Brennstoffsprays 17 besitzen einen hohen Impuls und weisen zudem eine grosse Relativgeschwindigkeit des Flüssigbrennstoffs 14 zur Verbrennungsluft auf. Deshalb erfolgt mit der Mehrloch-Blendendüse eine gute Zerstäubung des Flüssigbrennstoffs 14. Ausserdem erreicht der Flüssigbrennstoff 14 eine hohe Eindringtiefe in die Verbrennungsluft, was zu einer deutlich verbesserten Einmischqualität führt. Trotz der nunmehr verbesserten Eindringtiefe des Flüssigbrennstoffs 14 im Volllastbetrieb kommt es bei Teillast nicht zu Problemen durch Wandauftragung von Brennöltröpfchen, weil dann auf die zentrale Dralldüse umgeschaltet wird.In contrast, the liquid fuel 14 is at full load in the outer feed channel 12 of the nozzle body 1 is inserted and passes through its outlet openings 13 into the outside space 5. In this way, the multi-hole orifice nozzle several fuel sprays corresponding to the number of outlet openings 13 17 each with a relatively narrow spray cone 18 (Fig. 1). The separate fuel sprays 17 have a high momentum and also have a high relative speed of the liquid fuel 14 to the combustion air. Therefore the multi-hole orifice nozzle atomizes the liquid fuel well 14. In addition, the liquid fuel 14 reaches a high depth of penetration into the combustion air, which leads to a significantly improved mixing quality. Despite the now improved penetration depth of the liquid fuel 14 in full load operation there are no problems with partial load from wall application of Droplets of fuel oil, because then it is switched to the central swirl nozzle.

Aufgrund dieser durch ein entsprechendes Flüssigkeitszufuhrsystem variablen Betriebsweise kann die erfindungsgemässe Druckzerstäuberdüse den je nach konkreter Betriebssituation stark differierenden Anforderungen an das Brennstoffspray 15, 17 gerecht werden. In Fig. 5 ist ein mögliches Flüssigkeitszufuhrsystem zur Druckzerstäuberdüse schematisch dargestellt. Über eine Pumpe 19 wird der zu zerstäubende Flüssigbrennstoff 14 aus einer Brennstoffleitung 20 in einen Druckbehälter 21 gepumpt. Ein Rücklaufventil 22 dient der Einstellung des Pumpenvordruckes. Zwischen der Pumpe 19 und dem Druckbehälter 21 ist in der Brennstoffleitung 20 ein Absperrventil 23 angeordnet. Vom Druckbehälter 21 gehen zwei Leitungen 24, 25 ab, wobei die Leitung 24 den zweiten Zuführkanal 12, d.h. die Mehrloch-Blendendüse speist und die Leitung 25 mit dem ersten Zufuhrkanal 7, d.h. mit der Dralldüse in Verbindung steht. In den Leitungen 24, 25 ist jeweils ein Steuerventil 26, 27 angeordnet, welche eine Regulierung der jeweiligen zugeführten Flüssigkeitsmenge gestatten. Je nach Bedarf können auch beide Steuerventile 26, 27 geöffnet sein, so dass in diesem Falle beiden Düsen in Betrieb sind. Zwischen beiden Düsen ist ein gleitendes Umschalten möglich. Wie in Fig. 5 angedeutet ist, können über dieses Brennstoffzufuhrsystem mehrere Brenner beispielsweise einer Gasturbinenbrennkammer mit Flüssigbrennstoff 14 versorgt werden. Die gezeigte Schaltung hat den Vorteil, dass zur Regelung der aus zwei separaten Düsen bestehenden Druckzerstäuberdüse nur die beiden Steuerventile 26, 27, d.h. nur ein Steuerventil 26 bzw. 27 je Düse, erforderlich sind. Natürlich kann in besonderen Fällen auch eine Wasser-Ölemulsion als Brennstoff eingesetzt werden, wodurch eine weitere Absenkung der NOx-Emissionen möglich ist.Because of this variable mode of operation due to a corresponding fluid supply system can the pressure atomizing nozzle according to the invention depending on the specific Operating situation of widely differing requirements for the fuel spray 15, 17 meet. 5 is a possible fluid delivery system to the pressure atomizer nozzle shown schematically. Via a pump 19 Liquid fuel 14 to be atomized from a fuel line 20 into a Pressure tank 21 pumped. A return valve 22 is used to set the pump admission pressure. Between the pump 19 and the pressure vessel 21 is in the A shutoff valve 23 is arranged in the fuel line 20. Go from the pressure vessel 21 two lines 24, 25 from, the line 24 the second feed channel 12, i.e. the multi-hole orifice nozzle feeds and the line 25 with the first feed channel 7, i.e. communicates with the swirl nozzle. In the lines 24, 25 is each have a control valve 26, 27 which regulates the respective allow the amount of liquid supplied. Both can be used as required Control valves 26, 27 must be open, so that in this case both nozzles are in operation are. Smooth switching is possible between the two nozzles. As in Fig. 5 is indicated, can use this fuel supply system multiple burners for example, a gas turbine combustion chamber supplied with liquid fuel 14 become. The circuit shown has the advantage that to regulate the two separate nozzles existing pressure atomizer nozzle only the two control valves 26, 27, i.e. only one control valve 26 or 27 per nozzle are required. Naturally can also use a water-oil emulsion as fuel in special cases be used, whereby a further reduction in NOx emissions possible is.

In Fig. 6 ist eine alternatives Flüssigkeitszufuhrsystem dargestellt. Die Druckzerstäuberdüse wird über eine erste Zufuhrleitung 28 mit Wasser, als einer ersten, zu zerstäubenden Flüssigkeit 29, und über eine zweite Zufuhrleitung 30 mit Flüssigbrennstoff (Brennöl), als einer zweiten, zu zerstäubenden Flüssigkeit 31, gespeist. In den Zufuhrleitungen 28, 30 ist jeweils eine Pumpe 19' und stromabwärts ein Absperrventil 23' angeordnet, mit dem die Leitungen 28, 30 wahlweise geschlossen werden können. Der Massenstrom der zu zerstäubenden Flüssigkeiten 29, 31 wird mittels jeweils eines in jeder der Zufuhrleitungen 28, 30 angeordneten Steuerventils 26', 27' geregelt. Werden, wie in Fig. 6 angedeutet, über dieses Flüssigkeitszufuhrsystem mehrere Brenner beispielsweise einer Gasturbinenbrennkammer mit Flüssigbrennstoff 31 bzw. mit Wasser 29 versorgt, so kann die Druckzerstäuberdüse beim Start bzw. bei Teillast betrieben werden, indem nur Brennöl 31 über die Mehrloch-Blendendüse zerstäubt wird. Bei höherer Last bzw. bei Vollast erfolgt dann über die Zufuhrleitung 28 eine Versorgung des Gasturbinenbrenners mit Wasser 29. Beim Eindüsen in den nicht dargestellten Innenraum des Gasturbinenbrenners kommt es zu einer Vermischung der Tröpfchen des Wassers 29 mit denen des Brennöls 31, was zu einer zur Senkung der NOx-Emissionen führt. Auch hier ergibt sich als Vorteil, dass für den Gasturbinenbetrieb nur jeweils ein Steuerventil 26', 27' je Düse der Druckzerstäuberdüse und insgesamt nur eine Zufuhrleitung 30 für den Flüssigbrennstoff 31 erforderlich ist.An alternative fluid delivery system is shown in FIG. The pressure atomizer nozzle is supplied via a first feed line 28 with water, as a first atomizing liquid 29, and via a second feed line 30 with liquid fuel (Fuel oil), as a second liquid 31 to be atomized. In the feed lines 28, 30 there is a pump 19 'and a downstream one Shut-off valve 23 'arranged, with which the lines 28, 30 optionally closed can be. The mass flow of the liquids to be atomized 29, 31 is by means of a control valve arranged in each of the supply lines 28, 30 26 ', 27' regulated. Are, as indicated in Fig. 6, about this fluid delivery system several burners, for example a gas turbine combustion chamber supplied with liquid fuel 31 or with water 29, the pressure atomizing nozzle be operated at start or at partial load by using only fuel oil 31 is atomized via the multi-hole orifice nozzle. At higher loads or at full load the gas turbine burner is then supplied via the feed line 28 with water 29. When spraying into the interior of the gas turbine burner, not shown there is a mixing of the droplets of water 29 with that of fuel oil 31, which leads to a reduction in NOx emissions. Here, too, there is the advantage that only one for gas turbine operation Control valve 26 ', 27' per nozzle of the pressure atomizing nozzle and a total of only one supply line 30 is required for the liquid fuel 31.

Die mit der erfindungsgemäss ausgebildeten Druckzerstäuberdüse ausgestatteten Gasturbinenbrenner können sowohl mit mehreren verschiedenen Flüssigbrennstoffen 31 als auch mit einem Flüssigbrennstoff 31 und mit Wasser 29, mit nur einem Flüssigbrennstoff 31 oder auch mit Flüssigbrennstoff-Wassergemischen betrieben werden. Sie erlauben daher ein relativ grosses Einsatzspektrum und können an veränderte Betriebsbedingungen angepasst werden. Die zentrale Dralldüse wird beim Betrieb der Mehrloch-Blendendüse ständig von der durch letztere geführten Flüssigkeit 14, 31 umströmt. Deshalb ist beim Umschaltvorgang von Voll- auf Teillast, wie das z.B. bei einem Lastverlust der Fall ist, kein Abkühlen der Dralldüse erforderlich, so dass ein schneller Lastwechsel gewährleistet werden kann.Those equipped with the pressure atomizing nozzle designed according to the invention Gas turbine burners can both use several different liquid fuels 31 as well as with a liquid fuel 31 and with water 29, with only a liquid fuel 31 or with liquid fuel-water mixtures operate. They therefore allow a relatively wide range of applications and can be adapted to changing operating conditions. The central swirl nozzle is in operation of the multi-hole orifice nozzle constantly by the latter flows around the liquid 14, 31. Therefore, when switching from Full to partial load, such as e.g. in the event of a loss of load, no cooling of the Swirl nozzle required so that a quick load change can be guaranteed can.

In einem nächsten Ausführungsbeispiel ist unmittelbar stromauf der Austrittsöffnungen 13 des äusseren Zuführkanals 12 eine Turbulenzkammer 32 ausgebildet. Die Turbulenzkammer 32 wird vom äusseren Zuführkanal 12 durch eine Zwischenwand 33 abgetrennt. In der Zwischenwand 33 sind aussermittig des äusseren Zuführkanals 12 vier Turbulenzerzeugeröffnungen 34 ausgebildet (Fig. 7). Bei Verwendung einer Druckzerstäuberdüse mit der zusätzlichen Turbulenzkammer 32 des äusseren Zuführkanals 12 wird der Flüssigbrennstoff 14 über die Austrittsöffnungen 13 als hochturbulenter Austrittsstrahl in den Innenraum des Gasturbinenbrenners eingedüst, wo er anschliessend in ein feines Brennstoffspray 17 zerfällt. Damit kann die Vormischung des Gasturbinenbrenners weiter verbessert werden.In a next exemplary embodiment, it is immediately upstream of the outlet openings 13 of the outer feed channel 12 a turbulence chamber 32 is formed. The turbulence chamber 32 is from the outer feed channel 12 through an intermediate wall 33 separated. In the intermediate wall 33 are eccentric of the outer Feed channel 12 formed four turbulence generator openings 34 (Fig. 7). At Use of a pressure atomizer nozzle with the additional turbulence chamber 32 of the outer feed channel 12, the liquid fuel 14 via the outlet openings 13 as a highly turbulent exit jet into the interior of the gas turbine burner injected, where it then disintegrates into a fine fuel spray 17. This can further improve the premixing of the gas turbine burner become.

Wie bei einem Vergleich der Figuren 8 und 9 leicht zu erkennen ist, sind die Turbulenzerzeugeröffnungen 34, bezogen auf die Hauptströmungsrichtung des Flüssigbrennstoffs 14, in einem Winkel von 45° versetzt zu den Austrittsöffnungen 13 des äusseren Zuführkanals 12 angeordnet. Dadurch ist jeweils eine der Turbulenzerzeugeröffnungen 34 mittig zwischen zwei einander benachbarten Austrittsöffnungen 13 angeordnet. Mit dieser Massnahme wird die turbulente Struktur des Flüssigbrennstoffs 14 zum einen intensiver und zum anderen kleinskalig. Deshalb tritt aus der Mehrloch-Blendendüse ein turbulenter, schnell zerfallender Freistrahl aus. Natürlich kann auch eine andere Anzahl als jeweils vier Austrittsöffnungen 13 bzw. Turbulenzerzeugeröffnungen 34 realisiert werden, wobei sich dann der beschriebene Winkel entsprechend ändert.As can easily be seen in a comparison of FIGS. 8 and 9, the turbulence generator openings are 34, based on the main flow direction of the liquid fuel 14, at an angle of 45 ° to the outlet openings 13 of the outer feed channel 12 is arranged. This is one of the turbulence generator openings 34 in the middle between two adjacent outlet openings 13 arranged. With this measure, the turbulent structure of the Liquid fuel 14 on the one hand more intensive and on the other hand small-scale. Therefore a turbulent, rapidly disintegrating free jet emerges from the multi-hole orifice nozzle out. Of course, a number other than four outlet openings 13 can also be used or turbulence generator openings 34 can be realized, in which case the described Angle changes accordingly.

Der Deckel 4, das innere Rohr 2 und die Zwischenwand 33 des Düsenkörpers 1 sind einstückig ausgebildet (Fig. 7). Dadurch kann auch diese Druckzerstäuberdüse relativ einfach montiert werden, indem das äussere Rohr 3 bis zu seinem Anschlag am Deckel 4 auf das innere Rohr 2 aufgeschoben wird. Anschliessend wird das äussere Rohr 3 sowohl mit dem Deckel 4 als auch mit der Zwischenwand 33 verschweisst.The cover 4, the inner tube 2 and the intermediate wall 33 of the nozzle body 1 are formed in one piece (Fig. 7). This also enables this pressure atomizing nozzle can be assembled relatively easily by the outer tube 3 up to its Stop on the cover 4 is pushed onto the inner tube 2. Subsequently the outer tube 3 with both the cover 4 and the partition 33 welded.

Gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel weisen die Austrittsöffnungen 13 des äusseren Zuführkanals 12 eine radiale Austrittsrichtung 35 auf (Fig. 10, Fig. 11), was vor allem für axiale Drallerzeuger geeignet ist. Insbesondere bei achsparalleler Anströmung der Druckzerstäuberdüse führt dies zu einer sehr hohen Eindringtiefe des Brennstoffsprays 17 in die Verbrennungsluft und damit zu einer zusätzlichen Verbesserung der Vormischung des Gasturbinenbrenners.According to a further exemplary embodiment, the outlet openings 13 have of the outer feed channel 12 has a radial outlet direction 35 (FIG. 10, FIG. 11), which is particularly suitable for axial swirl generators. Especially with axially parallel Inflow to the pressure atomizing nozzle leads to a very high Penetration depth of the fuel spray 17 into the combustion air and thus to one additional improvement of the premixing of the gas turbine burner.

Alternativ zur Ausbildung der Drallkanäle 10 sind entsprechend einem nächsten Ausführungsbeispiel Turbulenzkanäle 36 im Einsatz 9 angeordnet. Diese münden in eine Turbulenzkammer 37, welche ihrerseits über die Austrittsöffnung 11 mit dem Aussenraum 5 in Verbindung steht (Fig. 12). Beim Teillastbetrieb dieser aus einer Mehrloch-Blendendüse und einer zentralen Turbulenzdüse bestehenden Druckzerstäuberdüse wird ein schnell zerfallender Brennstoffspray 38 mit einem besonders engen Sprühkegel 39 erzeugt. Dadurch kann die Brennstoffkonzentration im Zentrum des Brenners auch bei Teillast der Gasturbine weiter erhöht werden.As an alternative to the formation of the swirl channels 10, a corresponding one is provided Embodiment turbulence channels 36 arranged in the insert 9. These lead to into a turbulence chamber 37, which in turn is connected via the outlet opening 11 is connected to the outside space 5 (FIG. 12). During partial load operation, this is off a multi-hole orifice and a central turbulence nozzle Pressure atomizer nozzle becomes a rapidly disintegrating fuel spray 38 with a particularly narrow spray cone 39 generated. This can reduce the fuel concentration further increased in the center of the burner even at part load of the gas turbine become.

Natürlich kann die Druckzerstäuberdüse auch ohne einen Einsatz 9 ausgebildet werden, so dass der erste Zuführkanal 7 direkt bis zum Deckel 4 reicht (Fig. 13). In diesem Fall entsteht eine besonders einfache, zentrale Düse mit einem geringen Platzbedarf und einer im wesentlichen analogen Funktion wie die der zentralen Düsen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele.Of course, the pressure atomizing nozzle can also be designed without an insert 9 so that the first feed channel 7 extends directly to the cover 4 (FIG. 13). In this case, a particularly simple, central nozzle with a small one is created Space requirements and an essentially analogous function to that of the central one Nozzles of the exemplary embodiments described above.

In einem weiteren, ebenfalls ohne den Einsatz 9 auskommenden, Ausführungsbeispiel ist, im Inneren des ersten Rohres 2 und konzentrisch zu diesem, ein drittes Rohr 40 angeordnet, welches stromauf der Austrittsöffnung 11 endet und den inneren Zuführkanal 7 aufnimmt. Das erste und das dritte Rohr 2, 40 sind voneinander beabstandet, so dass zwischen ihnen ein als Luftkanal ausgebildeter Freiraum 41 entsteht. Der Luftkanal 41 erweitert sich stromab des dritten Rohres 40 zu einem Mischraum 42, in den der Zuführkanal 7 mündet (Fig. 14). Beim Betrieb dieser zentralen Düse wird über eine nicht dargestellte Zuführleitung und über den Luftkanal 41 Luft 43 herangeführt. Im Mischraum 42 trifft die Luft 43 auf den Flüssigbrennstoff 14, wodurch es zu dessen luftunterstützter Eindüsung in den Aussenraum 5 der Druckzerstäuberdüse, d.h. in den Innenraum des Gasturbinenbrenners, kommt. Damit wird die erforderliche Zerstäubungsqualität unabhängig vom aktuellen Brennstoffdurchsatz erreicht, was insbesondere beim Teillastbetrieb von Vorteil ist. In a further exemplary embodiment, likewise without insert 9 is, inside the first tube 2 and concentric to this, a third Pipe 40 arranged, which ends upstream of the outlet opening 11 and the inner feed channel 7 receives. The first and the third tube 2, 40 are from each other spaced, so that between them a space designed as an air duct 41 arises. The air duct 41 widens downstream of the third pipe 40 to a mixing space 42 into which the feed channel 7 opens (FIG. 14). During operation this central nozzle is via a feed line, not shown, and the Air duct 41 air 43 brought up. In the mixing space 42, the air 43 hits the liquid fuel 14, which leads to its air-assisted injection into the outside space 5 of the pressure atomizing nozzle, i.e. into the interior of the gas turbine burner, is coming. This makes the required atomization quality independent of current fuel throughput is reached, which is particularly the case with partial load operation of Advantage is.

BezugszeichenlisteReference list

11
DüsenkörperNozzle body
22nd
erstes Rohrfirst tube
33rd
zweites Rohrsecond pipe
44th
Deckelcover
55
AussenraumOutside space
66
Längsachse, von 1Longitudinal axis, from 1
77
erster, innerer Zuführkanalfirst, inner feed channel
88th
DrallkammerSwirl chamber
99
Einsatzcommitment
1010th
DrallkanalSwirl channel
1111
Austrittsöffnung, von 7Outlet opening, from 7
1212th
zweiter, äusserer Zuführkanal, Ringraumsecond, outer feed channel, annulus
1313
Austrittsöffnung, von 12Outlet opening, from 12
1414
Flüssigkeit, Flüssigbrennstoff (Brennöl)Liquid, liquid fuel (fuel oil)
1515
Drallspray, BrennstoffspraySwirl spray, fuel spray
1616
Sprühkegel, von 15Spray cone, from 15
1717th
BrennstoffsprayFuel spray
1818th
Spnühkegel, von 17Spray cone, from 17
1919th
Pumpepump
2020th
BrennstoffleitungFuel line
2121
Druckbehälterpressure vessel
2222
RücklaufventilReturn valve
2323
AbsperrventilShut-off valve
2424th
Leitungmanagement
2525th
Leitungmanagement
2626
SteuerventilControl valve
2727
SteuerventilControl valve
2828
Zufuhrleitung Supply line
2929
Flüssigkeit, WasserLiquid, water
3030th
ZufuhrleitungSupply line
3131
Flüssigkeit, Flüssigbrennstoff (Brennöl)Liquid, liquid fuel (fuel oil)
3232
TurbulenzkammerTurbulence chamber
3333
ZwischenwandPartition
3434
TurbulenzerzeugeröffnungTurbulence generator opening
3535
Austrittsrichtung, radialExit direction, radial
3636
TurbulenzkanalTurbulence channel
3737
TurbulenzkammerTurbulence chamber
3838
BrennstoffsprayFuel spray
3939
SprühkegelSpray cone
4040
Rohrpipe
4141
Freiraum, LuftkanalFree space, air duct
4242
MischraumMixing room
4343
Luftair
19'19 '
Pumpepump
23
Figure 00150001
23
Figure 00150001
AbsperrventilShut-off valve
26'26 '
SteuerventilControl valve
27'27 '
SteuerventilControl valve

Claims (10)

Kombinierte Druckzerstäuberdüse für Gasturbinenbrenner, umfassend einen Düsenkörper (1) mit zumindest zwei separaten Zuführkanälen (7, 12) für zumindest eine zu zerstäubende Flüssigkeit (14, 29, 31), wobei der erste Zuführkanal (7) zumindest teilweise vom zweiten Zuführkanal (12) umschlossen wird sowie stromab über eine Austrittsöffnung (11) mit einem Aussenraum (5) in Verbindung steht und wobei der zweite Zuführkanal (12) gleichfalls mit dem Aussenraum (5) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zuführkanal (12) zumindest zwei Austrittsöffnungen (13) zum Aussenraum (5) besitzt.Combined pressure atomizing nozzle for gas turbine burners, comprising one Nozzle body (1) with at least two separate feed channels (7, 12) for at least one liquid to be atomized (14, 29, 31), the first Feed channel (7) at least partially enclosed by the second feed channel (12) as well as downstream via an outlet opening (11) with a Outside space (5) is connected and wherein the second feed channel (12) is also connected to the outside space (5), characterized in that that the second feed channel (12) has at least two outlet openings (13) to the outside space (5). Kombinierte Druckzerstäuberdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnungen (13) des zweiten Zuführkanals (12) gleichmässig verteilt auf dem Umfang des Düsenkörpers (1) angeordnet sind.Combined pressure atomizing nozzle according to claim 1, characterized in that that the outlet openings (13) of the second feed channel (12) are uniform distributed over the circumference of the nozzle body (1) are arranged. Kombinierte Druckzerstäuberdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zuführkanal (7) im Inneren eines ersten Rohres (2), der zweite Zuführkanal (12) im Inneren eines zweiten Rohres (3) ausgebildet, beide Rohre (2, 3) konzentrisch zueinander angeordnet sind und stromab von einem Deckel (4) zum Aussenraum (5) abgeschlossen werden, wobei der Deckel (4) sowie das erste Rohr (2) einstückig ausgebildet sind.Combined pressure atomizing nozzle according to claim 1 or 2, characterized in that that the first feed channel (7) inside a first tube (2), the second feed channel (12) inside a second tube (3) formed, both tubes (2, 3) are arranged concentrically to each other and closed downstream from a cover (4) to the outside space (5) are formed in one piece, the cover (4) and the first tube (2) are. Kombinierte Druckzerstäuberdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar stromauf der Austrittsöffnungen (13) des zweiten Zuführkanals (12) eine Turbulenzkammer (32) ausgebildet ist.Combined pressure atomizing nozzle according to claim 1 or 2, characterized in that that immediately upstream of the outlet openings (13) of the a turbulence chamber (32) is formed in the second feed channel (12). Kombinierte Druckzerstäuberdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbulenzkammer (32) vom zweiten Zuführkanal (12) durch eine Zwischenwand (33) abgetrennt ist und in der Zwischenwand (33) zumindest zwei Turbulenzerzeugeröffnungen (34) angeordnet sind. Combined pressure atomizing nozzle according to claim 4, characterized in that that the turbulence chamber (32) from the second feed channel (12) is separated by an intermediate wall (33) and in the intermediate wall (33) at least two turbulence generator openings (34) are arranged. Kombinierte Druckzerstäuberdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbulenzerzeugeröffnungen (34) aussermittig des zweiten Zuführkanals (12) in der Zwischenwand (33) ausgebildet sind.Combined pressure atomizing nozzle according to claim 5, characterized in that that the turbulence generator openings (34) eccentrically of the second feed channel (12) are formed in the intermediate wall (33). Kombinierte Druckzerstäuberdüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbulenzerzeugeröffnungen (34) versetzt zu den Austrittsöffnungen (13) des zweiten Zuführkanals (12) angeordnet sind.Combined pressure atomizing nozzle according to claim 6, characterized in that that the turbulence generator openings (34) are offset to the outlet openings (13) of the second feed channel (12) are arranged. Kombinierte Druckzerstäuberdüse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine der Turbulenzerzeugeröffnungen (34) mittig zwischen zwei einander benachbarten Austrittsöffnungen (13) angeordnet ist.Combined pressure atomizing nozzle according to claim 7, characterized in that that one of the turbulence generator openings (34) in the middle between two adjacent outlet openings (13) is arranged. Kombinierte Druckzerstäuberdüse nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zuführkanal (7) im Inneren eines ersten Rohres (2), der zweite Zuführkanal (12) im Inneren eines zweiten Rohres (3) ausgebildet, beide Rohre (2, 3) konzentrisch zueinander angeordnet sind und stromab von einem Deckel (4) zum Aussenraum (5) abgeschlossen werden, wobei der Deckel (4), das erste Rohr (2) sowie die Zwischenwand (33) einstückig ausgebildet sind.Combined pressure atomizing nozzle according to one of claims 4 to 8, characterized characterized in that the first feed channel (7) inside a first tube (2), the second feed channel (12) inside a second Tube (3) formed, both tubes (2, 3) arranged concentrically to each other and are closed downstream from a cover (4) to the outside space (5) be, the cover (4), the first tube (2) and the partition (33) are integrally formed. Kombinierte Druckzerstäuberdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Zuführkanal (7) sowie der Austrittsöffnung (11) eine Drallkammer (8) oder eine Turbulenzkammer (37) ausgebildet ist.Combined pressure atomizing nozzle according to one of claims 1 to 9, characterized characterized in that between the first feed channel (7) and a swirl chamber (8) or a turbulence chamber in the outlet opening (11) (37) is formed.
EP97810662A 1997-09-15 1997-09-15 Combined pressurised atomising nozzle Expired - Lifetime EP0902233B1 (en)

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