EP0909921A1 - Burner for operating a heat generator - Google Patents

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EP0909921A1
EP0909921A1 EP97810773A EP97810773A EP0909921A1 EP 0909921 A1 EP0909921 A1 EP 0909921A1 EP 97810773 A EP97810773 A EP 97810773A EP 97810773 A EP97810773 A EP 97810773A EP 0909921 A1 EP0909921 A1 EP 0909921A1
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EP
European Patent Office
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burner
burner according
flow
downstream
fuel
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EP97810773A
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German (de)
French (fr)
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EP0909921B1 (en
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Hans Peter Knöpfel
Thomas Ruck
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Alstom SA
Original Assignee
ABB Research Ltd Switzerland
ABB Research Ltd Sweden
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Publication date
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Priority to DE59709061T priority patent/DE59709061D1/en
Priority to US09/169,140 priority patent/US5954495A/en
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    • F23DBURNERS
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    • F23D11/36Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/40Mixing tubes or chambers; Burner heads
    • F23D11/402Mixing chambers downstream of the nozzle
    • 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
    • F23C7/002Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion
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    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/02Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
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    • F23D14/72Safety devices, e.g. operative in case of failure of gas supply
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23D17/00Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel
    • F23D17/002Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel gaseous or liquid fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23C2900/00Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/07002Premix burners with air inlet slots obtained between offset curved wall surfaces, e.g. double cone burners
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    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
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    • F23D2900/14Special features of gas burners
    • F23D2900/14021Premixing burners with swirling or vortices creating means for fuel or air

Definitions

  • the invention relates to a burner for operating a heat generator according to Preamble of claim 1.
  • the upstream side consists of a swirl generator, the flow formed therein seamlessly in a mixing section is transferred. This is done using one at the beginning of the Mixing section flow geometry formed for this purpose, which consists of transition channels exists, which is sectoral, according to the number of those acting Partial body of the swirl generator, capture the end face of the mixing section and in Flow direction swirl. Downstream of these transition channels the mixing section has a number of filming holes, which one Ensure an increase in the flow velocity along the pipe wall. This is followed by a combustion chamber, the transition between the Mixing section and the combustion chamber formed by a cross-sectional jump in whose plane a backflow zone or backflow bubble forms.
  • the swirl strength in the swirl generator is selected so that the bursting of the vortex does not occur within the mixing section, but further downstream, as executed above, in the area of the cross-sectional jump.
  • the length of the mixing section is dimensioned so that a sufficient mix quality for everyone Types of fuel is guaranteed.
  • this burner compared to those from the previous state the technology a significant improvement in terms of strengthening flame stability, lower pollutant emissions, lower pulsations, complete Burnout, large operating area, good cross-ignition between the different Burners, compact design, improved mixing, etc., guaranteed, it turns out that this burner has no autonomous arrangements, to drive the gas turbine safely, especially in its transient load ranges to be able to. For example, in the partial load range, the burner must have a support flame get supported. The integration of such precautions in the burner lead to no additional pollutant emissions which the operational and emissions advantages of the underlying burner could question.
  • the invention seeks to remedy this.
  • the invention as set out in the claims is characterized, the task is based on a burner at the beginning to propose precautions which strengthen the flame stability for stable operation, especially in the transient load ranges, ensure always under the further task that the Pollutant emissions remain low.
  • the burner is expanded in such a way that in the area of its transition a ring-shaped system for providing to the downstream combustion chamber of a fuel / air mixture is generally provided as Pilot stage acts.
  • Pilot stage acts.
  • Appropriate pilot burners are created in the combustion chamber, which are operated in diffusion mode for stability reasons and directly in the combustion chamber.
  • This air volume initially takes over the cooling of the by means of impingement cooling side facing away from the combustion chamber before it then mixes with the gas and then as a pre-mixed flame with minimized pollutant emissions piloting the main flame in the combustion chamber is maintained.
  • This impingement cooling means that the surface of the pilot gas ring is hot and largely isolated from the flame radiation from the combustion chamber, so that the thermal load in this area is significantly reduced.
  • the object according to the invention also ensures that the minimized Cooling amount can also be fed to the burning process.
  • Fig. 1 shows the overall structure of a burner.
  • a swirl generator 100 is effective, the design of which is shown and described in more detail in the following FIGS. 3-6.
  • This swirl generator 100 is a conical structure which is acted upon tangentially several times by a tangentially flowing combustion air flow 115.
  • the flow formed here is seamlessly transferred to a transition piece 200 using a transition geometry provided downstream of the swirl generator 100, in such a way that no separation areas can occur there.
  • the configuration of this transition geometry is described in more detail in FIG. 6.
  • This transition piece 200 is extended on the outflow side of the transition geometry by a mixing tube 20, both parts forming the actual mixing section 220.
  • the mixing section 220 can consist of a single piece, that is to say then that the transition piece 200 and the mixing tube 20 merge into a single coherent structure, the characteristics of each part being retained. If the transition piece 200 and the mixing tube 20 are created from two parts, these are connected by a bushing ring 10, the same bushing ring 10 serving as an anchoring surface for the swirl generator 100 on the head side. Such a bushing ring 10 also has the advantage that different mixing tubes can be used. On the outflow side of the mixing tube 20 is the actual combustion chamber 30 of a combustion chamber, which is here only symbolized by a flame tube.
  • the mixing section 220 largely fulfills the task of providing a defined section downstream of the swirl generator 100, in which a perfect premixing of fuels of different types can be achieved.
  • This mixing section i.e. the mixing pipe 20 in the foreground, furthermore enables loss-free flow guidance, so that no backflow zone or backflow bubble can initially form even in operative connection with the transition geometry, so that the length of the mixing section 220 can influence the quality of the mixture for all types of fuel .
  • this mixing section 220 has yet another property, which consists in that the axial velocity profile itself has a pronounced maximum on the axis, so that the flame cannot be re-ignited from the combustion chamber. However, it is correct that with such a configuration this axial speed drops towards the wall.
  • these bores 21 run at an acute angle with respect to the burner axis 60.
  • the outlet of the transition channels 201 corresponds to the narrowest flow cross-section of the mixing tube 20.
  • the said transition channels 201 therefore bridge the respective cross-sectional difference without adversely affecting the flow formed. If the selected precaution triggers an intolerable pressure loss when guiding the pipe flow 40 along the mixing pipe 20, this can be remedied by providing a diffuser (not shown in the figure) at the end of this mixing pipe.
  • a combustion chamber 30 combustion chamber then adjoins the end of the mixing tube 20, a cross-sectional jump formed by a burner front 70 being present between the two flow cross sections.
  • a pilot burner system 300 is provided concentrically with the mixing tube 20 in the area of its outlet. This consists of an inner annular chamber 301 into which a fuel, preferably a gaseous fuel 303, flows. In addition to this inner annular chamber 301, there is a second annular chamber 302 into which an air quantity 304 flows. Both annular chambers 301, 302 have individually designed through openings, such that the individual media 303, 304 flow into a common downstream annular chamber 308 due to their function.
  • the transfer of the gaseous fuel 303 from the annular chamber 301 into the downstream annular chamber 308 is accomplished by a number of openings 309 arranged in the circumferential direction.
  • the passage geometry of these openings 309 is designed such that the gaseous fuel 303 flows into the downstream annular chamber 308 with a large mixing potential.
  • the other annular chamber 302 closes with a perforated plate 305, the bores 310 provided here being designed in such a way that the air volume 304 flowing through there impacts cooling on the base plate 307 of the downstream annular chamber 308.
  • This base plate has the function of a heat protection plate against the calorific load from the combustion chamber 30, so that this impingement cooling must be extremely efficient here.
  • this air mixes within this annular chamber 308 with the inflowing gaseous fuel 303 from the openings 309 of the upstream annular chamber 301 before this mixture through a number of bores 306 arranged on the combustion chamber side into the combustion chamber 30 flows out.
  • the mixture flowing out burns as a premixed diffusion flame with minimized pollutant emissions and forms accordingly Bore 306 a pilot burner acting in the combustion chamber 30, which one guaranteed stable operation.
  • Fig. 2 shows a schematic view of the burner according to Fig. 1, here in particular the flushing of a centrally arranged fuel nozzle 103 and the effect of fuel injectors 170 is pointed out.
  • the mode of action the remaining main components of the burner, namely swirl generator 100 and transition piece 200 are closer under the following figures described.
  • the fuel nozzle 103 is spaced with a ring 190 encased in which a number of circumferentially bored holes 161 through which an amount of air 160 is placed in an annular chamber 180 flows and carries out the flushing of the fuel lance there.
  • These holes 161 are slanted forward so that it is appropriate axial component arises on the burner axis 60.
  • the first part of the burner according to FIG. 1 forms the swirl generator 100 shown in FIG. 3. It consists of two hollow, conical partial bodies 101, 102, which are nested one inside the other.
  • the number of conical partial bodies can of course be greater than two, as shown in FIGS. 5 and 6; This depends on the operating mode of the entire burner, as will be explained in more detail below. In certain operating constellations, it is not excluded to provide a swirl generator consisting of a single spiral.
  • the offset of the respective central axis or longitudinal symmetry axes 101b, 102b (see FIG. 4) of the conical partial bodies 101, 102 to one another creates a tangential channel, ie an air inlet slot 119, 120 (see FIG.
  • the conical shape of the partial bodies 101, 102 shown in the flow direction has a specific fixed angle.
  • the partial bodies 101, 102 can have an increasing or decreasing cone inclination in the direction of flow, similar to a trumpet or. Tulip.
  • the last two forms are not included in the drawing, since they can be easily understood by a person skilled in the art.
  • the two conical partial bodies 101, 102 each have a cylindrical, ring-shaped initial part 101a.
  • the fuel nozzle 103 already mentioned under FIG. 2 is accommodated in the region of this cylindrical starting part and is preferably operated with a liquid fuel 112.
  • the injection 104 of this fuel 112 coincides approximately with the narrowest cross section of the conical cavity 114 formed by the conical partial bodies 101, 102.
  • the injection capacity and the type of this fuel nozzle 103 depend on the specified parameters of the respective burner.
  • the tapered partial bodies 101, 102 further each have a fuel line 108, 109, which are arranged along the tangential air inlet slots 119, 120 and are provided with injection openings 117, through which a gaseous fuel 113 is preferably injected into the combustion air 115 flowing through there, such as arrows 116 symbolize this.
  • These fuel lines 108, 109 are preferably arranged at the latest at the end of the tangential inflow, before entering the cone cavity 114, in order to obtain an optimal air / fuel mixture.
  • the fuel 112 brought up through the fuel nozzle 103 is normally a liquid fuel, and it is readily possible to form a mixture with another medium, for example with a recirculated flue gas.
  • This fuel 112 is injected into the cone cavity 114 at a preferably very acute angle.
  • a conical fuel spray 105 thus forms from the fuel nozzle 103 and is enclosed and broken down by the rotating combustion air 115 flowing in tangentially.
  • the concentration of the injected fuel 112 is then continuously reduced in the axial direction by the inflowing combustion air 115 to mix in the direction of evaporation. If a gaseous fuel 113 is introduced via the opening nozzles 117, the fuel / air mixture is formed directly at the end of the air inlet slots 119, 120.
  • combustion air 115 is additionally preheated or, for example, enriched with a recirculated flue gas or exhaust gas, this provides lasting support the evaporation of the liquid fuel 112 before this mixture flows into the downstream stage, here in the transition piece 200 (see FIGS. 1 and 7).
  • liquid fuels should be supplied via lines 108, 109.
  • a reduction in the size of the tangential air inlet slots 119, 120 already favors the faster formation of a backflow zone in the region of the swirl generator.
  • the axial speed within the swirl generator 100 can be increased or stabilized by a corresponding supply of an air quantity described in more detail in FIG. 2 (item 160).
  • a corresponding swirl generation in operative connection with the downstream transition piece 200 prevents the formation of flow separations within the mixing tube downstream of the swirl generator 100.
  • the design of the swirl generator 100 is furthermore particularly suitable for changing the size of the tangential air inlet slots 119, 120, with which a relatively large operational bandwidth can be recorded without changing the overall length of the swirl generator 100.
  • the partial bodies 101, 102 can also be displaced relative to one another in another plane, as a result of which an overlap thereof can even be provided. It is also possible to interleave the partial bodies 101, 102 in a spiral manner by counter-rotating movement. It is thus possible to vary the shape, the size and the configuration of the tangential air inlet slots 119, 120 as desired, with which the swirl generator 100 can be used universally without changing its overall length.
  • the swirl generator 100 now consists of four partial bodies 130, 131, 132, 133 is constructed.
  • the associated longitudinal symmetry axes for each sub-body are marked with the letter a. To this Configuration is to be said that it is due to the lower generated with it Twist strength and in cooperation with a correspondingly enlarged Slot width is best suited, the bursting of the vortex flow on the downstream side to prevent the swirl generator in the mixing tube, thus causing the mixing tube to can fulfill the intended role.
  • FIG. 6 differs from FIG. 5 in that the partial bodies 140 here 141, 142, 143 have a blade profile shape which is used to provide a certain Flow is provided. Otherwise, the mode of operation of the swirl generator stayed the same.
  • the admixture of fuel 116 in the combustion air flow 115 happens from inside the blade profiles, i.e. the fuel line 108 is now integrated in the individual blades.
  • the transition geometry is corresponding for a swirl generator 100 with four partial bodies 5 or 6, built. Accordingly, the transition geometry as a natural extension of the upstream partial bodies, four transition channels 201 on, whereby the conical quarter area of said partial body is extended until it cuts the wall of the mixing tube.
  • the same considerations also apply if the swirl generator is based on a principle other than the one below Fig. 3 described, is constructed.
  • the down in the direction of flow running surface of the individual transition channels 201 has a flow direction spiral shape, which has a crescent shape Course describes, corresponding to the fact that the flow cross-section is present of the transition piece 200 flared in the flow direction.
  • the flow cross section of the tube 20 receives one in this area Transition radius R, the size of which basically depends on the flow within of the tube 20 depends.
  • This radius R is chosen so that the Applies flow to the wall and so the swirl number increases sharply.
  • the size of the radius R can be defined so that it is> 10% of the inside diameter d of the tube is 20.
  • the backflow bladder 50 increases enormously.
  • This radius R runs to the exit plane of the tube 20, the angle ⁇ between the beginning and end of curvature is ⁇ 90 °.

Landscapes

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

The bottom part of a mixer pipe (20) contains a pilot burner system (300) affecting the combustion space after the mixer pipe. The pilot burner system consists of at least two media-conveying chambers (301,302) and a shared following chamber (308) in which the media (303,304) from the two other chambers are mixed. The shared chamber has pilot burners (306) operated by the mixture of the two media.

Description

Technisches GebietTechnical field

Die Erfindung betrifft einen Brenner für den Betrieb eines Wärmeerzeugers gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a burner for operating a heat generator according to Preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Aus EP-0 780 629 A2 ist ein Brenner bekanntgeworden, der anströmungsseitig aus einem Drallerzeuger besteht, wobei die hierin gebildete Strömung nahtlos in eine Mischstrecke übergeführt wird. Dies geschieht anhand einer am Anfang der Mischstrecke zu diesem Zweck gebildeten Strömungssgeometrie, welche aus Uebergangskanälen besteht, die sektoriell, entsprechend der Zahl der wirkenden Teilkörper des Drallerzeugers, die Stirnfläche der Mischstrecke erfassen und in Strömungsrichtung drallförmig verlaufen. Abströmungsseitig dieser Uebergangskanäle weist die Mischstrecke eine Anzahl Filmlegungsbohrungen auf, welche eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit entlang der Rohrwand gewährleisten. Anschliessend folgt eine Brennkammer, wobei der Uebergang zwischen der Mischstrecke und der Brennkammer durch einen Querschnittssprung gebildet wird, in dessen Ebene sich eine Rückströmzone oder Rückströmblase bildet. From EP-0 780 629 A2 a burner has become known, the upstream side consists of a swirl generator, the flow formed therein seamlessly in a mixing section is transferred. This is done using one at the beginning of the Mixing section flow geometry formed for this purpose, which consists of transition channels exists, which is sectoral, according to the number of those acting Partial body of the swirl generator, capture the end face of the mixing section and in Flow direction swirl. Downstream of these transition channels the mixing section has a number of filming holes, which one Ensure an increase in the flow velocity along the pipe wall. This is followed by a combustion chamber, the transition between the Mixing section and the combustion chamber formed by a cross-sectional jump in whose plane a backflow zone or backflow bubble forms.

Die Drallstärke im Drallerzeuger wird denmach so gewählt, dass das Aufplatzen des Wirbels nicht innerhalb der Mischstrecke, sondern weiter stromab erfolgt, wie oben ausgeführt, im Bereich des Querschnittssprunges. Die Länge der Mischstrecke ist so dimensioniert, dass eine ausreichende Mischungsgüte für alle Brennstoffarten gewährleistet ist.The swirl strength in the swirl generator is selected so that the bursting of the vortex does not occur within the mixing section, but further downstream, as executed above, in the area of the cross-sectional jump. The length of the mixing section is dimensioned so that a sufficient mix quality for everyone Types of fuel is guaranteed.

Obschon dieser Brenner gegenüber denjenigen aus dem vorangegangenen Stand der Technik eine signifikante Verbesserung hinsichtlich Stärkung der Flammenstabilität, tieferer Schadstoff-Emissionen, geringerer Pulsationen, vollständigen Ausbrandes, grossen Betriebsbereichs, guter Querzündung zwischen den verschiedenen Brennern, kompakter Bauweise, verbesserter Mischung, etc., gewährleistet, zeigt es sich, dass dieser Brenner keine autonome Vorkehrungen aufweist, um die Gasturbine insbesondere in ihren transienten Lastbereichen sicher fahren zu können. Beispielsweise im Teillastbereich muss der Brenner mit einer Stützflamme unterstützt werden. Dabei muss die Integrierung von solchen Vorkehrungen in den Brenner zu keinen zusätzlichen Schadstoff-Emissionen führen, welche die betrieblichen und emissionsmässigen Vorteile des zugrundegelegten Brenners in Frage stellen könnten.Although this burner compared to those from the previous state the technology a significant improvement in terms of strengthening flame stability, lower pollutant emissions, lower pulsations, complete Burnout, large operating area, good cross-ignition between the different Burners, compact design, improved mixing, etc., guaranteed, it turns out that this burner has no autonomous arrangements, to drive the gas turbine safely, especially in its transient load ranges to be able to. For example, in the partial load range, the burner must have a support flame get supported. The integration of such precautions in the burner lead to no additional pollutant emissions which the operational and emissions advantages of the underlying burner could question.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Brenner der eingangs genannten Art Vorkehrungen vorzuschlagen, welche eine Stärkung der Flammenstabilität für einen stabilen Betrieb, insbesondere in den transienten Lastbereichen, gewährleisten, immer unter der weiteren Aufgabenstellung, dass die Schadstoff-Emissionen tief bleiben.The invention seeks to remedy this. The invention as set out in the claims is characterized, the task is based on a burner at the beginning to propose precautions which strengthen the flame stability for stable operation, especially in the transient load ranges, ensure always under the further task that the Pollutant emissions remain low.

Zu diesem Zweck wird der Brenner derart erweitert, dass im Bereich seines Ueberganges zum nachgeschalteten Brennraum ein ringförmiges System zur Bereitstellung eines Brennstoff/Luft-Gemisches vorgesehen wird, das allgemein als Pilotstufe fungiert. Durch eine Anzahl in Umfangsrichtung vorgehener Austrittsbohrungen in den Brennraum werden entsprechende Pilotbrenner geschaffen, welche aus Stabilitätsgründen im Diffusionsbetrieb betrieben werden und direkt in den Brennraum wirken.For this purpose, the burner is expanded in such a way that in the area of its transition a ring-shaped system for providing to the downstream combustion chamber of a fuel / air mixture is generally provided as Pilot stage acts. Through a number of circumferential exit bores Appropriate pilot burners are created in the combustion chamber, which are operated in diffusion mode for stability reasons and directly in the combustion chamber.

Die wesentlichen Vorteile des erfindungsgemässen Gegenstandes sind darin zu sehen, dass diese einzelnen Pilotbrenner mit einem geringen Gasanteil betrieben werden, so dass sich das dort eingebrachte Gas mit einem verhältnismässig kleinen Luftanteil vermischt und als vorgemischte Flamme mit minimierten Schadstoff-Emissionen brennt.The main advantages of the subject matter according to the invention are therein see that these individual pilot burners are operated with a low gas content be so that the gas introduced there with a relatively small Air content mixed and as a premixed flame with minimized pollutant emissions burns.

Diese Luftmenge übernimmt zunächst anhand einer Prallkühlung die Kühlung der brennkammerabgewandten Seite, bevor sie sich dann mit dem Gas vermischt und anschliessend als vorgemischte Flamme mit minimierten Schadstoff-Emissionen die Pilotierung der Hauptflamme im Brennraum aufrechterhält.This air volume initially takes over the cooling of the by means of impingement cooling side facing away from the combustion chamber before it then mixes with the gas and then as a pre-mixed flame with minimized pollutant emissions piloting the main flame in the combustion chamber is maintained.

Durch diese Prallkühlung ist die Oberfläche des Pilotgasringes vom heissen Gas und von der Flammenstrahlung aus dem Brennraum weitgehend isoliert, so dass die thermische Belastung in diesem Bereich wesentlich verringert wird.This impingement cooling means that the surface of the pilot gas ring is hot and largely isolated from the flame radiation from the combustion chamber, so that the thermal load in this area is significantly reduced.

Auch bei 100% Pilotbetrieb brennen die einzelnen Pilotbrenner, aus Stabilitätsgründen im Diffusionsbetrieb, da hier der Anteil der Kühllluft gegenüber dem Gas sehr klein ist.Even with 100% pilot operation, the individual pilot burners burn, for reasons of stability in diffusion mode, since here the proportion of the cooling air compared to the gas is very small.

Mit dem erfindungsgemässen Gegenstand wird auch erreicht, dass die minimierte Kühlmenge ebenfalls dem Brennprozess zugeführt werden kann.The object according to the invention also ensures that the minimized Cooling amount can also be fed to the burning process.

Vorteilhafte und zweckmässige Weiterbildungen der erfindungsgemässen Aufgabenlösung sind in den weiteren Ansprüchen gekennzeichnet. Advantageous and expedient developments of the task solution according to the invention are characterized in the further claims.

Im folgenden werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Alle für das unmittelbare Verständnis der Erfindung unwesentlichen Merkmale sind fortgelassen worden. Gleiche Elemente sind in den verschiedenen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Strömungsrichtung der Medien ist mit Pfeilen angegeben.Exemplary embodiments of the invention are described below with reference to the drawings explained in more detail. All of which are not essential for the immediate understanding of the invention Features have been left out. The same elements are in the different Figures with the same reference numerals. The flow direction the media is indicated by arrows.

Kurze Bezeichnung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Es zeigt:

Fig. 1
einen als Vormischbrenner ausgelegten Brenner mit einer Mischstrecke stromab eines Drallerzeugers sowie mit Pilotbrennern,
Fig. 2
eine schematische Darstellung des Brenners gemäss Fig. 1 mit Disposition der zusätzlichen Brennstoff-Injektoren,
Fig. 3
einen aus mehreren Schalen bestehenden Drallerzeuger in perspektivischer Darstellung, entsprechend aufgeschnitten,
Fig. 4
einen Querschnitt durch einen zweischaligen Drallerzeuger,
Fig. 5
einen Querschnitt durch einen vierschaligen Drallerzeuger,
Fig. 6
eine Ansicht durch einen Drallerzeuger, dessen Schalen schaufelförmig profiliert sind,
Fig. 7
eine Ausgestaltung der Uebergangsgeometrie zwischen Drallerzeuger und Mischstrecke und
Fig. 8
eine Abrisskante zur räumlichen Stabilisierung der Rückströmzone.
It shows:
Fig. 1
a burner designed as a premix burner with a mixing section downstream of a swirl generator and with pilot burners,
Fig. 2
2 shows a schematic representation of the burner according to FIG. 1 with disposition of the additional fuel injectors,
Fig. 3
a swirl generator consisting of several shells in a perspective view, cut open accordingly,
Fig. 4
a cross section through a double-shell swirl generator,
Fig. 5
a cross section through a four-shell swirl generator,
Fig. 6
2 shows a view through a swirl generator, the shells of which are profiled in a shovel shape,
Fig. 7
an embodiment of the transition geometry between swirl generator and mixing section and
Fig. 8
a tear-off edge for spatial stabilization of the backflow zone.

Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche VerwendbarkeitWAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION, INDUSTRIAL APPLICABILITY

Fig. 1 zeigt den Gesamtaufbau eines Brenners. Anfänglich ist ein Drallerzeuger 100 wirksam, dessen Ausgestaltung in den nachfolgenden Fig. 3-6 noch näher gezeigt und beschrieben wird. Es handelt sich bei diesem Drallerzeuger 100 um ein kegelförmiges Gebilde, das tangential mehrfach von einem tangential einströmenden Verbrennungsluftstromes 115 beaufschlagt wird. Die sich hierein bildende Strömung wird anhand einer stromab des Drallerzeugers 100 vorgesehenen Uebergangsgeometrie nahtlos in ein Uebergangsstück 200 übergeleitet, dergestalt, dass dort keine Ablösungsgebiete auftreten können. Die Konfiguration dieser Uebergangsgeometrie wird unter Fig. 6 näher beschrieben. Dieses Uebergangsstück 200 ist abströmungsseitig der Uebergangsgeometrie durch ein Mischrohr 20 verlängert, wobei beide Teile die eigentliche Mischstrecke 220 bilden. Selbstverständlich kann die Mischstrecke 220 aus einem einzigen Stück bestehen, d.h. dann, dass das Uebergangsstück 200 und das Mischrohr 20 zu einem einzigen zusammenhängenden Gebilde verschmelzen, wobei die Charakteristiken eines jeden Teils erhalten bleiben. Werden Uebergangsstück 200 und Mischrohr 20 aus zwei Teilen erstellt, so sind diese durch einen Buchsenring 10 verbunden, wobei der gleiche Buchsenring 10 kopfseitig als Verankerungsfläche für den Drallerzeuger 100 dient. Ein solcher Buchsenring 10 hat darüber hinaus den Vorteil, dass verschiedene Mischrohre eingesetzt werden können. Abströmungsseitig des Mischrohres 20 befindet sich der eigentliche Brennraum 30 einer Brennkammer, welche hier lediglich durch ein Flammrohr versinnbildlicht ist. Die Mischstrecke 220 erfüllt weitgehend die Aufgabe, dass stromab des Drallerzeugers 100 eine definierte Strecke bereitgestellt wird, in welcher eine perfekte Vormischung von Brennstoffen verschiedener Art erzielt werden kann. Diese Mischstrecke, also vordergründig das Mischrohr 20, ermöglicht des weiteren eine verlustfreie Strömungsführung, so dass sich auch in Wirkverbindung mit der Uebergangsgeometrie zunächst keine Rückströmzone oder Rückströmblase bilden kann, womit über die Länge der Mischstrecke 220 auf die Mischungsgüte für alle Brennstoffarten Einfluss ausgeübt werden kann. Diese Mischstrecke 220 hat aber noch eine andere Eigenschaft, welche darin besteht, dass in ihr selbst das Axialgeschwindigkeits-Profil ein ausgeprägtes Maximum auf der Achse besitzt, so dass eine Rückzündung der Flamme aus der Brennkammer nicht möglich ist. Allerdings ist es richtig, dass bei einer solchen Konfiguration diese Axialgeschwindigkeit zur Wand hin abfällt. Um Rückzündung auch in diesem Bereich zu unterbinden, wird das Mischrohr 20 in Strömungs- und Umfangsrichtung mit einer Anzahl regelmässig oder unregelmässig verteilter Bohrungen 21 verschiedenster Querschnitte und Richtungen versehen, durch welche eine Luftmenge in das Innere des Mischrohres 20 strömt, und entlang der Wand im Sinne einer Filmlegung eine Erhöhung der Durchfluss-Geschwindigkeit induzieren. Diese Bohrungen 21 können auch so ausgelegt werden, dass sich an der Innenwand des Mischrohres 20 mindestens zusätzlich noch eine Effusionskühlung einstellt. Eine andere Möglichkeit eine Erhöhung der Geschwindigkeit des Gemisches innerhalb des Mischrohres 20 zu erzielen, besteht darin, dass dessen Durchflussquerschnitt abströmungsseitig der Uebergangskanäle 201, welche die bereits genannten Uebergangsgeometrie bilden, eine Verengung erfährt, wodurch das gesamte Geschwindigkeitsniveau innerhalb des Mischrohres 20 angehoben wird. In der Figur verlaufen diese Bohrungen 21 unter einem spitzen Winkel gegenüber der Brennerachse 60. Des weiteren entspricht der Auslauf der Uebergangskanäle 201 dem engsten Durchflussquerschnitt des Mischrohres 20. Die genannten Uebergangskanäle 201 überbrücken demnach den jeweiligen Querschnittsunterschied, ohne dabei die gebildete Strömung negativ zu beeinflussen. Wenn die gewählte Vorkehrung bei der Führung der Rohrströmung 40 entlang des Mischrohres 20 einen nicht tolerierbaren Druckverlust auslöst, so kann hiergegen Abhilfe geschaffen werden, indem am Ende dieses Mischrohres ein in der Figur nicht gezeigter Diffusor vorgesehen wird. Am Ende des Mischrohres 20 schliesst sich sodann eine Brennkammer 30 (Brennraum) an, wobei zwischen den beiden Durchflussquerschnitten ein durch eine Brennerfront 70 gebildeter Querschnittssprung vorhanden ist. Erst hier bildet sich eine zentrale Flammenfront mit einer Rückströmzone 50, welche gegenüber der Flammenfront die Eigenschaften eines körperlosen Flammenhalters aufweist. Bildet sich innerhalb dieses Querschnittssprunges während des Betriebes eine strömungsmässige Randzone, in welcher durch den dort vorherrschenden Unterdruck Wirbelablösungen entstehen, so führt dies zu einer verstärkten Ringstabilisation der Rückströmzone 50. Danebst darf nicht unerwähnt bleiben, dass die Erzeugung einer stabilen Rückströmzone 50 auch eine ausreichend hohe Drallzahl in einem Rohr erfordert. Ist eine solche zunächst unerwünscht, so können stabile Rückströmzonen durch die Zufuhr kleiner stark verdrallter Luftströmungen am Rohrende, beispielsweise durch tangentiale Oeffnungen, erzeugt werden. Dabei geht man hier davon aus, dass die hierzu benötigte Luftmenge in etwa 5-20% der Gesamtluftmenge beträgt. Was die Ausgestaltung der Brennerfront 70 am Ende des Mischrohres 20 zur Stabilisierung der Rückströmzone oder Rückströmblase 50 betrifft, wird auf die Beschreibung unter Fig. 8 verwiesen.
Konzentrisch zum Mischrohr 20, im Bereich seines Auslaufes, wird ein Pilotbrennersystem 300 vorgesehen. Dieses besteht aus einer inneren Ringkammer 301, in welche ein Brennstoff, vorzugsweise ein gasförmiger Brennstoff 303 einströmt. Nebengeordnet zu dieser inneren Ringkammer 301 ist eine zweite Ringkammer 302 disponiert, in welche eine Luftmenge 304 einströmt. Beide Ringkammern 301, 302 weisen individuell gestaltete Durchgangsöffnungen auf, dergestalt, dass die einzelnen Medien 303, 304 funktionsbedingt in eine gemeinsame nachgeschaltete Ringkammer 308 strömen. Die Ueberleitung des gasförmigen Brennstoffes 303 von der Ringkammer 301 in die nachgeschaltete Ringkammer 308 wird durch eine Anzahl in Umfangsrichtung angeordneter Oeffnungen 309 bewerkstelligt. Die Durchgangsgeometrie dieser Oeffnungen 309 ist so gestaltet, dass der gasförmige Brennstoff 303 mit einem grossen Vermischungspotential in die nachgeschaltete Ringkammer 308 einströmt. Die andere Ringkammer 302 schliesst mit einer gelochten Platte 305 ab, wobei die hier vorgesehenen Bohrungen 310 so gestaltet sind, dass die dort durchströmende Luftmenge 304 eine Prallkühlung auf die Bodenplatte 307 der nachgeschalteten Ringkammer 308. Diese Bodenplatte hat die Funktion eines Hitzeschutzbleches gegenüber der kalorischen Belastung aus dem Brennraum 30, so dass diese Prallkühlung hier äusserst effizient ausfallen muss.
Fig. 1 shows the overall structure of a burner. Initially, a swirl generator 100 is effective, the design of which is shown and described in more detail in the following FIGS. 3-6. This swirl generator 100 is a conical structure which is acted upon tangentially several times by a tangentially flowing combustion air flow 115. The flow formed here is seamlessly transferred to a transition piece 200 using a transition geometry provided downstream of the swirl generator 100, in such a way that no separation areas can occur there. The configuration of this transition geometry is described in more detail in FIG. 6. This transition piece 200 is extended on the outflow side of the transition geometry by a mixing tube 20, both parts forming the actual mixing section 220. Of course, the mixing section 220 can consist of a single piece, that is to say then that the transition piece 200 and the mixing tube 20 merge into a single coherent structure, the characteristics of each part being retained. If the transition piece 200 and the mixing tube 20 are created from two parts, these are connected by a bushing ring 10, the same bushing ring 10 serving as an anchoring surface for the swirl generator 100 on the head side. Such a bushing ring 10 also has the advantage that different mixing tubes can be used. On the outflow side of the mixing tube 20 is the actual combustion chamber 30 of a combustion chamber, which is here only symbolized by a flame tube. The mixing section 220 largely fulfills the task of providing a defined section downstream of the swirl generator 100, in which a perfect premixing of fuels of different types can be achieved. This mixing section, i.e. the mixing pipe 20 in the foreground, furthermore enables loss-free flow guidance, so that no backflow zone or backflow bubble can initially form even in operative connection with the transition geometry, so that the length of the mixing section 220 can influence the quality of the mixture for all types of fuel . However, this mixing section 220 has yet another property, which consists in that the axial velocity profile itself has a pronounced maximum on the axis, so that the flame cannot be re-ignited from the combustion chamber. However, it is correct that with such a configuration this axial speed drops towards the wall. To prevent re-ignition in this area, the mixing tube 20 is provided in the flow and circumferential direction with a number of regularly or irregularly distributed bores 21 of various cross-sections and directions through which an amount of air flows into the interior of the mixing tube 20 and along the wall in the In the sense of filming, induce an increase in the flow rate. These bores 21 can also be designed such that at least one additional effusion cooling is established on the inner wall of the mixing tube 20. Another possibility of increasing the speed of the mixture within the mixing tube 20 is to narrow its flow cross-section on the downstream side of the transition channels 201, which form the transition geometry already mentioned, as a result of which the overall speed level within the mixing tube 20 is increased. In the figure, these bores 21 run at an acute angle with respect to the burner axis 60. Furthermore, the outlet of the transition channels 201 corresponds to the narrowest flow cross-section of the mixing tube 20. The said transition channels 201 therefore bridge the respective cross-sectional difference without adversely affecting the flow formed. If the selected precaution triggers an intolerable pressure loss when guiding the pipe flow 40 along the mixing pipe 20, this can be remedied by providing a diffuser (not shown in the figure) at the end of this mixing pipe. A combustion chamber 30 (combustion chamber) then adjoins the end of the mixing tube 20, a cross-sectional jump formed by a burner front 70 being present between the two flow cross sections. Only here does a central flame front form with a backflow zone 50 which has the properties of a disembodied flame holder compared to the flame front. If a flow-like edge zone forms in this cross-sectional jump during operation, in which vortex detachments arise due to the prevailing negative pressure, this leads to an increased ring stabilization of the return flow zone 50. In addition, it should also be mentioned that the generation of a stable return flow zone 50 is also sufficiently high Twist number in a pipe required. If this is initially undesirable, stable backflow zones can be created by supplying small, strongly swirled air flows at the pipe end, for example by means of tangential openings. It is assumed here that the amount of air required for this is about 5-20% of the total amount of air. With regard to the configuration of the burner front 70 at the end of the mixing tube 20 for stabilizing the backflow zone or backflow bladder 50, reference is made to the description under FIG. 8.
A pilot burner system 300 is provided concentrically with the mixing tube 20 in the area of its outlet. This consists of an inner annular chamber 301 into which a fuel, preferably a gaseous fuel 303, flows. In addition to this inner annular chamber 301, there is a second annular chamber 302 into which an air quantity 304 flows. Both annular chambers 301, 302 have individually designed through openings, such that the individual media 303, 304 flow into a common downstream annular chamber 308 due to their function. The transfer of the gaseous fuel 303 from the annular chamber 301 into the downstream annular chamber 308 is accomplished by a number of openings 309 arranged in the circumferential direction. The passage geometry of these openings 309 is designed such that the gaseous fuel 303 flows into the downstream annular chamber 308 with a large mixing potential. The other annular chamber 302 closes with a perforated plate 305, the bores 310 provided here being designed in such a way that the air volume 304 flowing through there impacts cooling on the base plate 307 of the downstream annular chamber 308. This base plate has the function of a heat protection plate against the calorific load from the combustion chamber 30, so that this impingement cooling must be extremely efficient here.

Diese Luft vermischt sich nach vollzogener Kühlung innerhalb dieser Ringkammer 308 mit dem hinzuströmenden gasförmigen Brennstoff 303 aus den Oeffnungen 309 der stromauf angeordneten Ringkammer 301, bevor dieses Gemisch dann durch eine Anzahl brennraumseitig angeordneter Bohrungen 306 in den Brennraum 30 abströmt. Das hier ausströmende Gemisch brennt als vorgemischte Diffusionsflamme mit minimierten Schadstoff-Emissionenen und bildet sonach je Bohrung 306 einen in den Brennraum 30 wirkenden Pilotbrenner, welcher einen stabilen Betrieb gewährleistet.After cooling, this air mixes within this annular chamber 308 with the inflowing gaseous fuel 303 from the openings 309 of the upstream annular chamber 301 before this mixture through a number of bores 306 arranged on the combustion chamber side into the combustion chamber 30 flows out. The mixture flowing out burns as a premixed diffusion flame with minimized pollutant emissions and forms accordingly Bore 306 a pilot burner acting in the combustion chamber 30, which one guaranteed stable operation.

Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht des Brenners gemäss Fig. 1, wobei hier insbesondere auf die Umspülung einer zentral angeordneten Brennstoffdüse 103 und auf die Wirkung von Brennstoff-Injektoren 170 hingewiesen wird. Die Wirkungsweise der restlichen Hauptbestandteile des Brenners, nämlich Drallerzeuger 100 und Uebergangsstück 200 werden unter den nachfolgenden Figuren näher beschrieben. Die Brennstoffdüse 103 wird mit einem beabstandeten Ring 190 ummantelt, in welchem eine Anzahl in Umfangsrichtung disponierter Bohrungen 161 gelegt sind, durch welche eine Luftmenge 160 in eine ringförmige Kammer 180 strömt und dort die Umspülung der Brennstofflanze vornimmt. Diese Bohrungen 161 sind schräg nach vorne angelegt, dergestalt, dass eine angemessene axiale Komponente auf der Brennerachse 60 entsteht. In Wirkverbindung mit diesen Bohrungen 161 sind zusätzliche Brennstoff-Injektoren 170 vorgesehen, welche eine bestimmte Menge vorzugsweise eines gasförmigen Brennstoffes in die jeweilige Luftmenge 160 eingeben, dergestalt, dass sich im Mischrohr 20 eine gleichmässige Brennstoffkonzentration 150 über den Strömungsquerschnitt einstellt, wie die Darstellung in der Figur versinnbildlichen will. Genau diese gleichmässige Brennstoffkonzentration 150, insbesondere die starke Konzentration auf der Brennerachse 60 sorgt dafür, dass sich eine Stabilisierung der Flammenfront am Ausgangs des Brenners einstellt, womit aufkommende Brennkammerpulsationen vermieden werden. Fig. 2 shows a schematic view of the burner according to Fig. 1, here in particular the flushing of a centrally arranged fuel nozzle 103 and the effect of fuel injectors 170 is pointed out. The mode of action the remaining main components of the burner, namely swirl generator 100 and transition piece 200 are closer under the following figures described. The fuel nozzle 103 is spaced with a ring 190 encased in which a number of circumferentially bored holes 161 through which an amount of air 160 is placed in an annular chamber 180 flows and carries out the flushing of the fuel lance there. These holes 161 are slanted forward so that it is appropriate axial component arises on the burner axis 60. In active connection with these Additional fuel injectors 170 are provided in holes 161 a certain amount, preferably a gaseous fuel, into the Enter the respective amount of air 160 in such a way that a sets uniform fuel concentration 150 over the flow cross-section, as the representation in the figure is intended to symbolize. Exactly this even Fuel concentration 150, especially the strong concentration the burner axis 60 ensures that the flame front is stabilized at the outlet of the burner, which causes combustion chamber pulsations be avoided.

Um den Aufbau des Drallerzeugers 100 besser zu verstehen, ist es von Vorteil, wenn gleichzeitig zu Fig. 3 mindestens Fig. 4 herangezogen wird. Im folgenden wird bei der Beschreibung von Fig. 3 nach Bedarf auf die übrigen Figuren hingewiesen.In order to better understand the structure of the swirl generator 100, it is advantageous to if at least FIG. 4 is used at the same time as FIG. 3. Hereinafter 3 is referred to the other figures as necessary in the description of FIG.

Der erste Teil des Brenners nach Fig. 1 bildet den nach Fig. 3 gezeigten Drallerzeuger 100. Dieser besteht aus zwei hohlen kegelförmigen Teilkörpern 101, 102, die versetzt zueinander ineinandergeschachtelt sind. Die Anzahl der kegelförmigen Teilkörper kann selbstverständlich grösser als zwei sein, wie die Figuren 5 und 6 zeigen; dies hängt jeweils, wie weiter unten noch näher zur Erläuterung kommen wird, von der Betriebsart des ganzen Brenners ab. Es ist bei bestimmten Betriebskonstellationen nicht ausgeschlossen, einen aus einer einzigen Spirale bestehenden Drallerzeuger vorzusehen. Die Versetzung der jeweiligen Mittelachse oder Längssymmetrieachsen 101b, 102b (Vgl. Fig. 4) der kegeligen Teilkörper 101, 102 zueinander schafft bei der benachbarten Wandung, in spiegelbildlicher Anordnung, jeweils einen tangentialen Kanal, d.h. einen Lufteintrittsschlitz 119, 120 (Vgl. Fig. 4), durch welche die Verbrennungsluft 115 in Innenraum des Drallerzeugers 100, d.h. in den Kegelhohlraum 114 desselben strömt. Die Kegelform der gezeigten Teilkörper 101, 102 in Strömungsrichtung weist einen bestimmten festen Winkel auf. Selbstverständlich, je nach Betriebseinsatz, können die Teilkörper 101, 102 in Strömungsrichtung eine zunehmende oder abnehmende Kegelneigung aufweisen, ähnlich einer Trompete resp. Tulpe. Die beiden letztgenannten Formen sind zeichnerisch nicht erfasst, da sie für den Fachmann ohne weiteres nachempfindbar sind. Die beiden kegeligen Teilkörper 101, 102 weisen je einen zylindrischen ringförmigen Anfangsteil 101a auf. Im Bereich dieses zylindrischen Anfangsteils ist die bereits unter Fig. 2 erwähnte Brennstoffdüse 103 untergebracht, welche vorzugsweise mit einem flüssigen Brennstoff 112 betrieben wird. Die Eindüsung 104 dieses Brennstoffes 112 fällt in etwa mit dem engsten Querschnitt des durch die kegeligen Teilkörper 101, 102 gebildeten Kegelhohlraumes 114 zusammen. Die Eindüsungskapazität und die Art dieser Brennstoffdüse 103 richtet sich nach den vorgegebenen Parametern des jeweiligen Brenners. Die kegeligen Teilkörper 101, 102 weisen des weiteren je eine Brennstoffleitung 108, 109 auf, welche entlang der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 angeordnet und mit Eindüsungsöffnungen 117 versehen sind, durch welche vorzugsweise ein gasförmiger Brennstoff 113 in die dort durchströmende Verbrennungsluft 115 eingedüst wird, wie dies die Pfeile 116 versinnbildlichen wollen.
Diese Brennstoffleitungen 108, 109 sind vorzugsweise spätestens am Ende der tangentialen Einströmung, vor Eintritt in den Kegelhohlraum 114, angeordnet, dies um eine optimale Luft/Brennstoff-Mischung zu erhalten. Bei dem durch die Brennstoffdüse 103 herangeführten Brennstoff 112 handelt es sich, wie erwähnt, im Normalfall um einen flüssigen Brennstoff, wobei eine Gemischbildung mit einem anderen Medium, beispielsweise mit einem rückgeführten Rauchgas, ohne weiteres möglich ist. Dieser Brennstoff 112 wird unter einem vorzugsweise sehr spitzen Winkel in den Kegelhohlraum 114 eingedüst. Aus der Brennstoffdüse 103 bildet sich sonach ein kegeliges Brennstoffspray 105, das von der tangential einströmenden rotierenden Verbrennungsluft 115 umschlossen und abgebaut wird.
In axialer Richtung wird sodann die Konzentration des eingedüsten Brennstoffes 112 fortlaufend durch die einströmenden Verbrennungsluft 115 zu einer Vermischung Richtung Verdampfung abgebaut. Wird ein gasförmiger Brennstoff 113 über die Oeffnungsdüsen 117 eingebracht, geschieht die Bildung des Brennstoff/Luft-Gemisches direkt am Ende der Lufteintrittsschlitze 119, 120. Ist die Verbrennungsluft 115 zusätzlich vorgeheizt, oder beispielsweise mit einem rückgeführten Rauchgas oder Abgas angereichert, so unterstützt dies nachhaltig die Verdampfung des flüssigen Brennstoffes 112, bevor dieses Gemisch in die nachgeschaltete Stufe strömt, hier in das Uebergangsstück 200 (Vgl. Fig. 1 und 7). Die gleichen Ueberlegungen gelten auch, wenn über die Leitungen 108, 109 flüssige Brennstoffe zugeführt werden sollten. Bei der Gestaltung der kegeligen Teilkörper 101, 102 hinsichtlich des Kegelwinkels und der Breite der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 sind an sich enge Grenzen einzuhalten, damit sich das gewünschte Strömungsfeld der Verbrennungsluft 115 am Ausgang des Drallerzeugers 100 einstellen kann. Allgemein ist zu sagen, dass eine Verkleinerung der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 die schnellere Bildung einer Rückströmzone bereits im Bereich des Drallerzeugers begünstigt. Die Axialgeschwindigkeit innerhalb des Drallerzeugers 100 lässt sich durch eine entsprechende unter Fig. 2 (Pos. 160) näher beschriebene Zuführung einer Luftmenge erhöhen bzw. stabilisieren. Eine entsprechende Drallerzeugung in Wirkverbindung mit dem nachgeschalteten Uebergangsstück 200 (Vgl. Fig. 1 und 7) verhindert die Bildung von Strömungsablösungen innerhalb des dem Drallerzeuger 100 nachgeschalteten Mischrohr. Die Konstruktion des Drallerzeugers 100 eignet sich des weiteren vorzüglich, die Grösse der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 zu verändern, womit ohne Veränderung der Baulänge des Drallerzeugers 100 eine relativ grosse betriebliche Bandbreite erfasst werden kann. Selbstverständlich sind die Teilkörper 101, 102 auch in einer anderen Ebene zueinander verschiebbar, wodurch sogar eine Ueberlappung derselben vorgesehen werden kann. Es ist des weiteren möglich, die Teilkörper 101, 102 durch eine gegenläufig drehende Bewegung spiralartig ineinander zu verschachteln. Somit ist es möglich, die Form, die Grösse und die Konfiguration der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 beliebig zu variieren, womit der Drallerzeuger 100 ohne Veränderung seiner Baulänge universell einsetzbar ist.
The first part of the burner according to FIG. 1 forms the swirl generator 100 shown in FIG. 3. It consists of two hollow, conical partial bodies 101, 102, which are nested one inside the other. The number of conical partial bodies can of course be greater than two, as shown in FIGS. 5 and 6; This depends on the operating mode of the entire burner, as will be explained in more detail below. In certain operating constellations, it is not excluded to provide a swirl generator consisting of a single spiral. The offset of the respective central axis or longitudinal symmetry axes 101b, 102b (see FIG. 4) of the conical partial bodies 101, 102 to one another creates a tangential channel, ie an air inlet slot 119, 120 (see FIG. 4), through which the combustion air 115 flows into the interior of the swirl generator 100, ie into the cone cavity 114 thereof. The conical shape of the partial bodies 101, 102 shown in the flow direction has a specific fixed angle. Of course, depending on the operational use, the partial bodies 101, 102 can have an increasing or decreasing cone inclination in the direction of flow, similar to a trumpet or. Tulip. The last two forms are not included in the drawing, since they can be easily understood by a person skilled in the art. The two conical partial bodies 101, 102 each have a cylindrical, ring-shaped initial part 101a. The fuel nozzle 103 already mentioned under FIG. 2 is accommodated in the region of this cylindrical starting part and is preferably operated with a liquid fuel 112. The injection 104 of this fuel 112 coincides approximately with the narrowest cross section of the conical cavity 114 formed by the conical partial bodies 101, 102. The injection capacity and the type of this fuel nozzle 103 depend on the specified parameters of the respective burner. The tapered partial bodies 101, 102 further each have a fuel line 108, 109, which are arranged along the tangential air inlet slots 119, 120 and are provided with injection openings 117, through which a gaseous fuel 113 is preferably injected into the combustion air 115 flowing through there, such as arrows 116 symbolize this.
These fuel lines 108, 109 are preferably arranged at the latest at the end of the tangential inflow, before entering the cone cavity 114, in order to obtain an optimal air / fuel mixture. As mentioned, the fuel 112 brought up through the fuel nozzle 103 is normally a liquid fuel, and it is readily possible to form a mixture with another medium, for example with a recirculated flue gas. This fuel 112 is injected into the cone cavity 114 at a preferably very acute angle. A conical fuel spray 105 thus forms from the fuel nozzle 103 and is enclosed and broken down by the rotating combustion air 115 flowing in tangentially.
The concentration of the injected fuel 112 is then continuously reduced in the axial direction by the inflowing combustion air 115 to mix in the direction of evaporation. If a gaseous fuel 113 is introduced via the opening nozzles 117, the fuel / air mixture is formed directly at the end of the air inlet slots 119, 120. If the combustion air 115 is additionally preheated or, for example, enriched with a recirculated flue gas or exhaust gas, this provides lasting support the evaporation of the liquid fuel 112 before this mixture flows into the downstream stage, here in the transition piece 200 (see FIGS. 1 and 7). The same considerations also apply if liquid fuels should be supplied via lines 108, 109. When designing the conical partial bodies 101, 102 with regard to the cone angle and the width of the tangential air inlet slots 119, 120, strict limits have to be observed so that the desired flow field of the combustion air 115 can be set at the outlet of the swirl generator 100. In general, it can be said that a reduction in the size of the tangential air inlet slots 119, 120 already favors the faster formation of a backflow zone in the region of the swirl generator. The axial speed within the swirl generator 100 can be increased or stabilized by a corresponding supply of an air quantity described in more detail in FIG. 2 (item 160). A corresponding swirl generation in operative connection with the downstream transition piece 200 (see FIGS. 1 and 7) prevents the formation of flow separations within the mixing tube downstream of the swirl generator 100. The design of the swirl generator 100 is furthermore particularly suitable for changing the size of the tangential air inlet slots 119, 120, with which a relatively large operational bandwidth can be recorded without changing the overall length of the swirl generator 100. Of course, the partial bodies 101, 102 can also be displaced relative to one another in another plane, as a result of which an overlap thereof can even be provided. It is also possible to interleave the partial bodies 101, 102 in a spiral manner by counter-rotating movement. It is thus possible to vary the shape, the size and the configuration of the tangential air inlet slots 119, 120 as desired, with which the swirl generator 100 can be used universally without changing its overall length.

Aus Fig. 4 geht unter anderen die geometrische Konfiguration von wahlweise vorzusehenden Leitbleche 121a, 121b hervor. Sie haben Strömungseinleitungsfunktion, wobei diese, entsprechend ihrer Länge, das jeweilige Ende der kegeligen Teilkörper 101, 102 in Anströmungsrichtung gegenüber der Verbrennungsluft 115 verlängern. Die Kanalisierung der Verbrennungsluft 115 in den Kegelhohlraum 114 kann durch Oeffnen bzw. Schliessen der Leitbleche 121a, 121b um einen im Bereich des Eintritts dieses Kanals in den Kegelhohlraum 114 plazierten Drehpunkt 123 optimiert werden, insbesondere ist dies vonnöten, wenn die ursprüngliche Spaltgrösse der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 dynamisch verändert werden soll, beispielsweise um eine Aenderung der geschwindigkeit der Verbrennungsluft 115 zu erreichen. Selbstverständlich können diese dynamische Vorkehrungen auch statisch vorgesehen werden, indem bedarfsmässige Leitbleche einen festen Bestandteil mit den kegeligen Teilkörpern 101, 102 bilden. 4 shows, among other things, the geometric configuration of optional ones Baffles 121a, 121b. They have a flow initiation function which, according to their length, the respective end of the tapered Partial bodies 101, 102 in the flow direction with respect to the combustion air 115 extend. The channeling of the combustion air 115 into the cone cavity 114 can be opened or closed by one of the baffles 121a, 121b Area of entry of this channel into the fulcrum 114 placed cone cavity 123 can be optimized, especially if the original Gap size of the tangential air inlet slots 119, 120 changed dynamically should be, for example, to change the speed of the combustion air 115 to achieve. Of course, these can be dynamic Precautions can also be provided statically by using baffles as needed form a fixed component with the conical partial bodies 101, 102.

Fig. 5 zeigt gegenüber Fig. 4, dass der Drallerzeuger 100 nunmehr aus vier Teilkörpern 130, 131, 132, 133 aufgebaut ist. Die dazugehörigen Längssymmetrieachsen zu jedem Teilkörper sind mit der Buchstabe a gekennzeichnet. Zu dieser Konfiguration ist zu sagen, dass sie sich aufgrund der damit erzeugten, geringeren Drallstärke und im Zusammenwirken mit einer entsprechend vergrösserten Schlitzbreite bestens eignet, das Aufplatzen der Wirbelströmung abströmungsseitig des Drallerzeugers im Mischrohr zu verhindern, womit das Mischrohr die ihm zugedachte Rolle bestens erfüllen kann.5 shows that the swirl generator 100 now consists of four partial bodies 130, 131, 132, 133 is constructed. The associated longitudinal symmetry axes for each sub-body are marked with the letter a. To this Configuration is to be said that it is due to the lower generated with it Twist strength and in cooperation with a correspondingly enlarged Slot width is best suited, the bursting of the vortex flow on the downstream side to prevent the swirl generator in the mixing tube, thus causing the mixing tube to can fulfill the intended role.

Fig. 6 unterscheidet sich gegenüber Fig. 5 insoweit, als hier die Teilkörper 140, 141, 142, 143 eine Schaufelprofilform haben, welche zur Bereitstellung einer gewissen Strömung vorgesehen wird. Ansonsten ist die Betreibungsart des Drallerzeugers die gleiche geblieben. Die Zumischung des Brennstoffes 116 in den Verbrennungsluftstromes 115 geschieht aus dem Innern der Schaufelprofile heraus, d.h. die Brennstoffleitung 108 ist nunmehr in die einzelnen Schaufeln integriert. Auch hier sind die Längssymmetrieachsen zu den einzelnen Teilkörpern mit der Buchstabe a gekennzeichnet.FIG. 6 differs from FIG. 5 in that the partial bodies 140 here 141, 142, 143 have a blade profile shape which is used to provide a certain Flow is provided. Otherwise, the mode of operation of the swirl generator stayed the same. The admixture of fuel 116 in the combustion air flow 115 happens from inside the blade profiles, i.e. the fuel line 108 is now integrated in the individual blades. Here, too, are the longitudinal axes of symmetry with the individual partial bodies Letter a marked.

Fig. 7 zeigt das Uebergangsstück 200 in dreidimensionaler Ansicht. Die Uebergangsgeometrie ist für einen Drallerzeuger 100 mit vier Teilkörpern, entsprechend der Fig. 5 oder 6, aufgebaut. Dementsprechend weist die Uebergangsgeometrie als natürliche Verlängerung der stromauf wirkenden Teilkörper vier Uebergangskanäle 201 auf, wodurch die Kegelviertelfläche der genannten Teilkörper verlängert wird, bis sie die Wand des Mischrohres schneidet. Die gleichen Ueberlegungen gelten auch, wenn der Drallerzeuger aus einem anderen Prinzip, als den unter Fig. 3 beschriebenen, aufgebaut ist. Die nach unten in Strömungsrichtung verlaufende Fläche der einzelnen Uebergangskanäle 201 weist eine in Strömungsrichtung spiralförmig verlaufende Form auf, welche einen sichelförmigen Verlauf beschreibt, entsprechend der Tatsache, dass sich vorliegend der Durchflussquerschnitt des Uebergangsstückes 200 in Strömungsrichtung konisch erweitert. Der Drallwinkel der Uebergangskanäle 201 in Strömungsrichtung ist so gewählt, dass der Rohrströmung anschliessend bis zum Querschnittssprung am Brennkammereintritt noch eine genügend grosse Strecke verbleibt, um eine perfekte Vormischung mit dem eingedüsten Brennstoff zu bewerkstelligen. Ferner erhöht sich durch die oben genannten Massnahmen auch die Axialgeschwindigkeit an der Mischrohrwand stromab des Drallerzeugers. Die Uebergangsgeometrie und die Massnahmen im Bereich des Mischrohres bewirken eine deutliche Steigerung des Axialgeschwindigkeitsprofils zum Mittelpunkt des Mischrohres hin, so dass der Gefahr einer Frühzündung entscheidend entgegengewirkt wird.7 shows the transition piece 200 in a three-dimensional view. The transition geometry is corresponding for a swirl generator 100 with four partial bodies 5 or 6, built. Accordingly, the transition geometry as a natural extension of the upstream partial bodies, four transition channels 201 on, whereby the conical quarter area of said partial body is extended until it cuts the wall of the mixing tube. The same considerations also apply if the swirl generator is based on a principle other than the one below Fig. 3 described, is constructed. The down in the direction of flow running surface of the individual transition channels 201 has a flow direction spiral shape, which has a crescent shape Course describes, corresponding to the fact that the flow cross-section is present of the transition piece 200 flared in the flow direction. The swirl angle of the transition channels 201 in the flow direction is selected so that that the pipe flow then up to the cross-sectional jump on Combustion chamber entrance still has a sufficient distance to be perfect Premix with the injected fuel. Further increases the axial speed is also affected by the above-mentioned measures on the mixing tube wall downstream of the swirl generator. The transition geometry and the measures in the area of the mixing tube bring about a significant increase of the axial velocity profile towards the center of the mixing tube, see above that the danger of early ignition is decisively counteracted.

Fig. 8 zeigt die bereits angesprochene Abrisskante, welche am Brenneraustritt gebildet ist. Der Durchflussquerschnitt des Rohres 20 erhält in diesem Bereich einen Uebergangsradius R, dessen Grösse grundsätzlich von der Strömung innerhalb des Rohres 20 abhängt. Dieser Radius R wird so gewählt, dass sich die Strömung an die Wand anlegt und so die Drallzahl stark ansteigen lässt. Quantitativ lässt sich die Grösse des Radius R so definieren, dass dieser > 10% des Innendurchmessers d des Rohres 20 beträgt. Gegenüber einer Strömung ohne Radius vergrössert sich nun die Rückströmblase 50 gewaltig. Dieser Radius R verläuft bis zur Austrittsebene des Rohres 20, wobei der Winkel β zwischen Anfang und Ende der Krümmung < 90° beträgt. Entlang des einen Schenkels des Winkels β verläuft die Abrisskante A ins Innere des Rohres 20 und bildet somit eine Abrissstufe S gegenüber dem vorderen Punkt der Abrisskante A, deren Tiefe > 3 mm beträgt. Selbstverständlich kann die hier parall zur Austrittsebene des Rohres 20 verlaufende Kante anhand eines gekrümmten Verlaufs wieder auf Stufe Austrittsebene gebracht werden. Der Winkel β', der sich zwischen Tangente der Abrisskante A und Senkrechte zur Austrittsebene des Rohres 20 ausbreitet, ist gleich gross wie Winkel β. Die Vorteile dieser Ausbildung dieser Abrisskante gehen aus EP-0 780 629 A2 unter Dem Kapitel "Darstellung der Erfindung" hervor. Eine weitere Ausgestaltung der Abrisskante zum selben Zweck lässt sich mit brennkammerseitigen torusähnlichen Einkerbungen erreichen. Diese Druckschrift ist einschliessend des dortigen Schutzumfanges was die Abrisskante betrifft ein integrierender Bestandteil vorliegender Beschreibung.8 shows the tear-off edge already mentioned, which emerges at the burner outlet is formed. The flow cross section of the tube 20 receives one in this area Transition radius R, the size of which basically depends on the flow within of the tube 20 depends. This radius R is chosen so that the Applies flow to the wall and so the swirl number increases sharply. Quantitatively the size of the radius R can be defined so that it is> 10% of the inside diameter d of the tube is 20. Opposite a flow without a radius Now the backflow bladder 50 increases enormously. This radius R runs to the exit plane of the tube 20, the angle β between the beginning and end of curvature is <90 °. Along one leg of the angle β runs the tear-off edge A into the interior of the tube 20 and thus forms a tear-off step S opposite the front point of the tear-off edge A, whose depth> 3 mm is. Of course, this can be parallel to the exit plane of the tube 20 running edge based on a curved course back to the exit level to be brought. The angle β ', which is between the tangent of the tear-off edge A and perpendicular to the exit plane of the tube 20 is the same size like angle β. The advantages of this formation of this tear-off edge come from EP-0 780 629 A2 under the chapter "Presentation of the invention". Another Design of the tear-off edge for the same purpose can be done with the combustion chamber achieve toroidal notches. This publication is inclusive the scope of protection there regarding the tear-off edge is an integrating one Part of this description.

BezugszeichenlisteReference list

1010th
BuchsenringBushing ring
2020th
Mischrohr, Teil der Mischstrecke 220Mixing tube, part of the mixing section 220
2121
Bohrungen, OeffnungenHoles, openings
3030th
Brennkammer, BrennraumCombustion chamber, combustion chamber
4040
Strömung, Rohrströmung im Mischrohr, HauptströmungFlow, pipe flow in the mixing pipe, main flow
5050
Rückströmzone, RückströmblaseBackflow zone, backflow bubble
6060
BrennerachseBurner axis
100100
DrallerzeugerSwirl generator
101, 102101, 102
Kegelförmige TeilkörperPartial conical body
101a101a
Ringförmiger AnfangsteilAnnular initial part
101b, 102b101b, 102b
LängssymmetrieachsenLongitudinal symmetry axes
103103
BrennstoffdüseFuel nozzle
104104
BrennstoffeindüsungFuel injection
105105
Brennstoffspray (Brennstoffeindüsungsprofil)Fuel spray (fuel injection profile)
108, 109108, 109
BrennstoffleitungenFuel lines
112112
Flüssiger BrennstoffLiquid fuel
113113
Gasförmiger BrennstoffGaseous fuel
114114
KegelhohlraumCone cavity
115115
Verbrennungsluft (Verbrennungsluftstrom)Combustion air (combustion air flow)
116116
Brennstoff-Eindüsung aus den Leitungen 108, 109Fuel injection from lines 108, 109
117117
BrennstoffdüsenFuel nozzles
119, 120119, 120
Tangentiale LufteintrittsschlitzeTangential air inlet slots
121a, 121b121a, 121b
LeitblecheBaffles
123123
Drehpunkt der LeitblechePivot point of the guide plates
130, 131, 132, 133130, 131, 132, 133
Teilkörper Partial body
131a, 131a, 132a, 133a131a, 131a, 132a, 133a
LängssymmetrieachsenLongitudinal symmetry axes
140, 141, 142, 143140, 141, 142, 143
Schaufelprofilförmige TeilkörperVane-shaped partial body
140a, 141a, 142a, 143a140a, 141a, 142a, 143a
LängssymmetrieachsenLongitudinal symmetry axes
150150
BrennstoffkonzentrationFuel concentration
160160
Luftmenge, MischluftAir volume, mixed air
161161
Bohrungen, OeffnungenHoles, openings
170170
Brennstoff-InjektorenFuel injectors
180180
Ringförmige LuftkammerAnnular air chamber
190190
Ringring
200200
Uebergangsstück, Teil der Mischstrecke 220Transition piece, part of the mixing section 220
201201
UebergangskanäleTransition channels
220220
MischstreckeMixing section
300300
PilotbrennersystemPilot burner system
301301
Innere RingkammerInner ring chamber
302302
Nebengeordnete RingkammerSecondary ring chamber
303303
Gasförmiger BrennstoffGaseous fuel
304304
LuftmengeAir volume
305305
Gelochte PlattePerforated plate
306306
Bohrungen in den Brennraum, PilotbrennerDrilling in the combustion chamber, pilot burner
307307
HitzeschutzblechHeat shield
308308
Nachgeschaltete RingkammerDownstream ring chamber
309309
Oeffnungen der inneren RingkammerOpenings of the inner ring chamber
310310
Löcher für Prallkühlung des HitzeschutzblechesHoles for impingement cooling of the heat protection plate

Claims (18)

Brenner zum Betrieb eines Wärmeerzeugers, wobei der Brenner im wesentlichen aus einem Drallerzeuger für einen Verbrennungsluftstrom, aus Mitteln zur Eindüsung mindestens eines Brennstoffes in den Verbrennungsluftstrom besteht, wobei stromab des Drallerzeugers eine Mischstrecke angeordnet ist, welche innerhalb eines ersten Streckenteils in Strömungsrichtung eine Anzahl Uebergangskanäle zur Ueberführung einer im Drallerzeuger gebildeten Strömung in ein stromab dieser Uebergangskanäle nachgeschaltetes Mischrohr aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass im unteren Bereich des Mischrohres (20) mit Wirkung in einen dem Mischrohr (20) nachgeschalteten Brennraum (30) ein Pilotbrennersystem (300) angeordnet ist, welches aus mindestens zwei medienführenden Kammern (301, 302) und aus einer weiteren gemeinsamen nachgeschalteten Kammer (308) besteht, dass in dieser nachgeschalteten Kammer (308) die Medien (303, 304) aus den beiden anderen Kammern (301, 302) mischbar sind, und dass die nachgeschaltete Kammer (308) Mittel zur Bildung von in den Brennraum (30) wirkenden vom Gemisch der beiden Medien (303, 304) betreibbaren Pilotbrennern (306) aufweist.Burner for operating a heat generator, the burner essentially from a swirl generator for a stream of combustion air Means for injecting at least one fuel into the combustion air flow there is a mixing section arranged downstream of the swirl generator which is within a first section in the flow direction a number of transition channels for transferring one in the swirl generator formed flow in a downstream downstream of these transition channels Mixing tube, characterized in that in the lower Area of the mixing tube (20) with effect in a the mixing tube (20) downstream combustion chamber (30) a pilot burner system (300) is arranged which consists of at least two media-carrying chambers (301, 302) and from another common downstream chamber (308) there is that in this downstream chamber (308) the media (303, 304) are miscible from the other two chambers (301, 302), and that the downstream chamber (308) means for forming in the Combustion chamber (30) acting on the mixture of the two media (303, 304) operable pilot burners (306). Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die medienführenden Kammern (301, 303) ringförmig und nebengeordnet ausgebildet sind, dass durch die erste Ringkammer (301) ein gasförmiger Brennstoff (303) und durch die zweite Ringkammer (302) eine Luftmenge (304) strömen, dass in der zweiten Ringkammer (302) Mittel (305) eingebaut sind, durch welche die dort strömende Luft (304) eine Prallkühlung auf ein endseitig des Pilotbrennersystems (300) angeordnetes Hitzeschutzblech (307) bewerkstelligt. Burner according to claim 1, characterized in that by the media leading Chambers (301, 303) formed annular and adjacent are that through the first annular chamber (301) a gaseous fuel (303) and through the second annular chamber (302) an amount of air (304) flow that means (305) installed in the second annular chamber (302) are, through which the air flowing there (304) impingement cooling on Heat protection plate arranged at the end of the pilot burner system (300) (307) accomplished. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Bildung der Prallkühlung eine in der nebengeordneten Ringkammer (302) bodenbildende gelochte Platte (305) ist.Burner according to claim 2, characterized in that the means for Impingement cooling formation in the adjacent annular chamber (302) bottom-forming perforated plate (305). Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel aus einem kopfseitig des Drallerzeugers (100) und in Wirkverbindung mit einer Brennstoffdüse (103) angeordneten Ring (190) besteht, dass dier Ring (190) eine Anzahl in Umfangsrichtung angeordneter Bohrungen (161) aufweist, und dass in eine durch die Bohrungen (161) strömende Luftmenge (160) ein Brennstoff (170) eindüsbar ist.Burner according to claim 1, characterized in that the means from one head side of the swirl generator (100) and in operative connection with a Fuel nozzle (103) arranged ring (190) that the ring (190) has a number of bores (161) arranged in the circumferential direction, and that in an amount of air flowing through the bores (161) (160) a fuel (170) can be injected. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (161) schräg nach vorne gerichtet sind.Burner according to claim 4, characterized in that the bores (161) are directed obliquely forward. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffdüse (103) von einer rinförmiger Luftkammer (180) umgeben ist.Burner according to claim 4, characterized in that the fuel nozzle (103) is surrounded by a ring-shaped air chamber (180). Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennerfront des Mischrohres (20) zur nachgeschalteten Brennraum (30) mit einer Abrisskante (A) ausgebildet ist.Burner according to claim 1, characterized in that the burner front of the mixing tube (20) to the downstream combustion chamber (30) with a tear-off edge (A) is formed. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Uebergangskanäle (201) in der Mischstrecke (220) der Anzahl der vom Drallerzeuger (100) gebildeten Teilströme entspricht.Burner according to claim 1, characterized in that the number of Transition channels (201) in the mixing section (220) the number of the Swirl generator (100) corresponds to the partial flows formed. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das den Uebergangskanälen (201) nachgeschaltete Mischrohr (20) in Strömungs- und Umfangsrichtung mit Oeffnungen (21) zur Eindüsung eines Luftstromes ins Innere des Mischrohres (20) versehen ist. Burner according to claim 1, characterized in that the transition channels (201) downstream mixing tube (20) in flow and Circumferential direction with openings (21) for injecting an air stream into Interior of the mixing tube (20) is provided. Brenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Oeffnungen (21) unter einem spitzen Winkel gegenüber der Brennerachse (60) des Mischrohres (20) verlaufen.Burner according to claim 9, characterized in that the openings (21) at an acute angle with respect to the burner axis (60) of the Mixing tube (20) run. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflussquerschnitt des Mischrohres (20) stromab der Uebergangskanäle (201) kleiner, gleich gross oder grösser als der Querschnitt der im Drallerzeuger (100, 100a) gebildeten Strömung (40) ist.Burner according to claim 1, characterized in that the flow cross section the mixing tube (20) downstream of the transition channels (201) smaller, the same size or larger than the cross-section of the swirl generator (100, 100a) is formed flow (40). Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass stromab der Mischstrecke (220) eine Brennkammer (30) angeordnet ist, dass zwischen der Mischstrecke (220) und der Brennkammer (30) ein Querschnittssprung vorhanden ist, der den anfänglichen Strömungsquerschnitt der Brennkammer (30) induziert, und dass im Bereich dieses Querschnittssprunges eine Rückströmzone (50) wirkbar ist.Burner according to claim 1, characterized in that downstream of the Mixing section (220) a combustion chamber (30) is arranged that between the mixing section (220) and the combustion chamber (30) a cross-sectional jump is present, which is the initial flow cross section of the combustion chamber (30) induced, and that in the area of this cross-sectional jump a Backflow zone (50) is effective. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass stromauf der Brennerfront (70) ein Diffusor und/oder eine Venturistrecke vorhanden ist.Burner according to claim 1, characterized in that upstream of the Burner front (70) there is a diffuser and / or a venturi section. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drallerzeuger (100) aus mindestens zwei hohlen, kegelförmigen, in Strömungsrichtung ineinandergeschachtelten Teilkörpern (101, 102; 130, 131, 132, 133; 140, 141, 142, 143) besteht, dass die jeweiligen Längssymmetrieachsen (101b, 102b; 130a, 131a, 132a, 133a; 140a, 141a, 142a, 143a) dieser Teilkörper gegeneinander versetzt verlaufen, dergestalt, dass die benachbarten Wandungen der Teilkörper in deren Längserstreckung tangentiale Kanäle (119, 120) für einen Verbrennungsluftstromes (115) bilden, und dass im von den Teilkörpern gebildeten Innenraum (114) mindestens eine Brennstoffdüse (103 wirkbar ist. Burner according to claim 1, characterized in that the swirl generator (100) from at least two hollow, conical, in the direction of flow nested partial bodies (101, 102; 130, 131, 132, 133; 140, 141, 142, 143) there is that the respective longitudinal symmetry axes (101b, 102b; 130a, 131a, 132a, 133a; 140a, 141a, 142a, 143a) of these partial bodies mutually offset, such that the neighboring walls the partial body has tangential channels (119, 120) for a combustion air flow (115) and that in the Partial body formed interior (114) at least one fuel nozzle (103 is effective. Brenner nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der tangentialen Kanäle (119, 120) in deren Längserstreckung weitere Brennstoffdüsen (117) angeordnet sind.Burner according to claim 14, characterized in that in the region of tangential channels (119, 120) in their longitudinal extension further fuel nozzles (117) are arranged. Brenner nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkörper (140, 141, 142, 143) im Querschnitt eine schaufelförmige Profilierung aufweisen.Burner according to claim 14, characterized in that the partial body (140, 141, 142, 143) have a blade-shaped profile in cross section. Brenner nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkörper in Strömungsrichtung einen festen Kegelwinkel, oder eine zunehmende Kegelneigung, oder eine abnehmende Kegelneigung aufweisen.Burner according to claim 14, characterized in that the partial body in Flow direction a fixed cone angle, or an increasing cone inclination, or have a decreasing taper. Brenner nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkörper spiralförmig ineinandergeschachtelt sind.Burner according to claim 14, characterized in that the partial body are nested in a spiral.
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