EP0979972A1 - Brenneranordnung mit einem Hauptbrenner und einem Pilotbrenner sowie Pilotbrenner für eine solche Anordnung - Google Patents

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EP0979972A1
EP0979972A1 EP98810775A EP98810775A EP0979972A1 EP 0979972 A1 EP0979972 A1 EP 0979972A1 EP 98810775 A EP98810775 A EP 98810775A EP 98810775 A EP98810775 A EP 98810775A EP 0979972 A1 EP0979972 A1 EP 0979972A1
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EP
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burner
pilot
axis
pilot burner
main
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Withdrawn
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EP98810775A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jakob Prof. Dr. Keller
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ABB Asea Brown Boveri Ltd
ABB AB
Original Assignee
ABB Asea Brown Boveri Ltd
Asea Brown Boveri AB
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/34—Feeding into different combustion zones
    • F23R3/343—Pilot flames, i.e. fuel nozzles or injectors using only a very small proportion of the total fuel to insure continuous combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/00014—Pilot burners specially adapted for ignition of main burners in furnaces or gas turbines

Definitions

  • the present invention relates to the field of burner technology. she relates to a burner arrangement, in particular for the combustion chamber of a gas turbine, which burner arrangement has at least one pilot burner with a first one Burner axis and at least one main burner with a second burner axis includes which main burner the pilot burner is assigned to.
  • the invention further relates to a pilot burner for such a burner arrangement.
  • pilot burners for the burners of gas turbines are a problem that has not yet been satisfactorily solved. It has not yet been taken into account that the requirements for the pilot burner differ significantly from those which are placed on the associated main burner.
  • the classic arrangement of main and pilot burners is concentric. The pilot burners can therefore be operated with a comparatively low fuel mass flow and relatively low exhaust gas values with regard to CO and UHC. On the other hand, it seems comparatively difficult to achieve a safe cross-ignition at low fuel mass flows.
  • the exhaust gas values with regard to NOx are also not particularly low.
  • the arrangement of pilot fuel injectors around the main burner generally does not give satisfactory results because the interaction between adjacent burners leads to extremely unstable conditions for the pilot fuel injection.
  • the problems with conventional pilot burner arrangements can be summarized as follows in a table:
  • the object is achieved in a burner arrangement of the type mentioned solved that the pilot burner and the main burner with their burner axes arranged perpendicular to a burner level next to each other in the burner level and that the pilot burner produces a flow of hot gases that essentially in a plane parallel to the burner plane to the main burner spreads out.
  • a first preferred embodiment of the invention is characterized in that that the hot gases of the pilot burner radially to the burner axis spread. This can be easily achieved by the pilot burner creates a highly subcritical vortex.
  • a second preferred embodiment is characterized in that the Main burner and the pilot burner rotating around the respective burner axis Generate flow, and that the sense of rotation is opposite to both flows is. As a result, at the same time adequate cross-ignition properties the influence of the main burner on the pilot burner is kept low.
  • Another preferred embodiment that leads to correspondingly good results is characterized in that there are at least two main burners are that the pilot burner is symmetrical between the two main burners is arranged that the main burner and the pilot burner one around each Torch axis generate rotating flow, and that the sense of rotation the flows of all burners are rectified.
  • the pilot burner according to the invention is characterized in that it has a Configuration, based on which the hot ones generated by the pilot burner Gases essentially in a perpendicular to a burner axis Spread the plane in the radial direction away from the burner axis and in particular rotate around the burner axis.
  • pilot burner is in a direction perpendicular to the Burner axis standing plane a plurality of on a circle around the burner axis has arranged outlet openings, through which outlet openings a mixture of gaseous fuel and air in the tangential direction in the plane emanates.
  • the pilot burner has a torch axis in the form of a ring enclosing burner head, the outlet openings of Air inlet channels formed, which in the tangential direction from the outside to the inside run through the burner head and at an acute angle into one on the top of the burner head located nozzle plane, and is within the Burner head provided a concentrically circulating gas distribution line, which communicates with the air inlet ducts through gas inflow openings.
  • the pilot burner has a plurality from lying in one plane, extending radially outward from the burner axis Burner arms on, from which laterally in a uniform sense of rotation the fuel-air mixture emerges into the plane, in particular from a central gas feed pipe the fuel is connected radially in gas inflow pipes running in the burner arms get into the burner arms and exits through gas outlet openings distributed over the length of the burner arms, and means are provided in the burner arms, by means of which the emerging Fuel mixed with air entering the side of the burner arms and that Mixture is ejected laterally.
  • Fig. 1 are the basic in a perspective, schematic view Flow conditions in a pilot burner 10, as in the context of Invention is used, shown.
  • the flow 11 approaches the pilot burner 10 along the burner axis 12 and leaves the pilot burner in a radial Direction in one plane (the burner plane) that is perpendicular to the burner axis 12 stands.
  • These flow conditions are e.g. by doing that a vertebral body is used for the pilot burner, which has a strongly subcritical Vortex generated.
  • the swirl number is the Flow so large that the swirl tube collapses Bladder pushed into the burner level and becomes very large in diameter.
  • the burner area in the burner level is mainly caused by the combustion air self-cooling while the burner level is outside the pilot burner To avoid overheating, it must be well-cooled.
  • FIG. 2 A first preferred embodiment for a pilot burner with pilot lights spreading radially in one plane or are called Gasing is in Fig. 2 in the top view from above and in Fig. 4 in the side view reproduced.
  • the burner head 14 of the pilot burner 13 from FIGS. 2 and 3 is a plurality of tangential axles in a circle around the burner axis 12 oriented air inlet channels 17, into which air enters from outside, and a fuel-air mixture through the outlet openings 18 lying in a nozzle plane 15 Inject into the nozzle level 15 or burner level.
  • the premix the air with the gaseous fuel happens through that an annular, concentric gas distribution line 16 which is below the air inlet ducts 17 runs in the burner head 14, the fuel to the air inlet channels 17 brought up and through gas inflow openings, 19 which the air inlet channels 17 Connect to the gas distribution line 16, injected into the air inlet channels 17 becomes.
  • the resulting flow shown in Fig. 2 by the Arrows is indicated, rotates radially around the burner axis 12 in the Burner level outwards.
  • FIG. 4 An alternative exemplary embodiment of a suitable pilot burner is shown in FIG. 4 in the top view reproduced from above.
  • This pilot burner 20 corresponds to the Mode of operation of a double-cone burner, as described, for example, in EP-B1-0 321 809 is described, but with an opening angle of the cone of 180 °.
  • the pilot burner 20 has a plurality of in one plane (the burner plane) lying radially extending outward from the burner axis 12 Burner arms 21 on. From these burner arms 21 emerges (in FIG. 4 indicated by the groups of arrows) laterally in a uniform sense of rotation the fuel-air mixture generated in the burner arms 21 in the Level off.
  • the fuel passes from a central gas supply pipe 25 through connected, Gas inflow tubes 22 in radially extending in the burner arms 21 the burner arms 21.
  • the fuel passes there from the gas outlet openings 26 distributed the length of the burner arms 21.
  • baffles 23, 24 are provided in the burner arms 21 according to FIG. by means of which between the flow guide plates 23, 24 from the Gas inflow pipes 22 with fuel emerging laterally into the burner arms 21 entering air mixes and the mixture on the opposite side is ejected laterally. While with the above Double cone burners only Two air inlet slots are present in the pilot burner according to FIG. 4 a larger number of air inlet slots, in the example shown there are eight, preferred.
  • pilot burners 13 and 20 shown in FIGS. 2 and 4 are obvious: Because of the layer-like flame in the burner level the comparatively small fuel mass flow, which is typical for pilot burners, be limited to a small volume. The ones produced by the pilot burners hot gases spread over a large area around those of the main burners generated swirling rays around. For this reason there is one good ignition of the main burner by the pilot burner as well as good cross-ignition between the pilot burners. Furthermore, the NOx emissions be kept low during pilot operation due to premixing.
  • Fig. 6 in the view of the burner level and in Fig. 7 in the Side view is reproduced by an arrangement of (as a double cone burner trained) main burner 28 and pilot burner 13 and 20 in the Burner level 30, in which arrangement the main burner 28 and the pilot burner 13 and 20 each rotating around the respective burner axis 29 or 12 Generate flow, and the sense of rotation of both flows opposite is a slight disturbance of the pilot burners 13 and 20 by the main burners 28 can be achieved. Likewise, good cross-ignition properties result from this.
  • Another option is the pilot burner 13, 20 to be arranged symmetrically between the main burners 28 and to choose the same sense of rotation of the flow for all burners.

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

Bei einer Brenneranordnung, insbesondere für die Brennkammer einer Gasturbine, welche Brenneranordnung wenigstens einen Pilotbrenner (13, 20) mit einer ersten Brennerachse (12) und wenigstens einen Hauptbrenner (28) mit einer zweiten Brennerachse (29) umfasst, welchem Hauptbrenner (28) der Pilotbrenner (13, 20) zugeordnet ist, werden vorteilhafte Zünd- und Emissionseigenschaften dadurch erreicht, dass der Pilotbrenner (13, 20) und der Hauptbrenner (28) mit ihren Brennerachsen (12, 29) senkrecht zu einer Brennerebene (30) nebeneinander in der Brennerebene (30) angeordnet sind, und dass der Pilotbrenner (13, 20) eine Strömung (11) heisser Gase erzeugt, die sich im wesentlichen in einer Ebene parallel zur Brennerebene (30) zum Hauptbrenner (28) hin ausbreitet. <IMAGE>

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Brennertechnik. Sie betrifft eine Brenneranordnung, insbesondere für die Brennkammer einer Gasturbine, welche Brenneranordnung wenigstens einen Pilotbrenner mit einer ersten Brennerachse und wenigstens einen Hauptbrenner mit einer zweiten Brennerachse umfasst, welchem Hauptbrenner der Pilotbrenner zugeordnet ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen Pilotbrenner für eine solche Brenneranordnung.
STAND DER TECHNIK
Die Auslegung von Pilotbrennern für die Brenner von Gasturbinen stellt ein Problem dar, das bis anhin noch immer nicht zufriedenstellend gelöst ist. Es ist bislang noch nicht berücksichtigt worden, dass die Anforderungen an die Pilotbrenner sich erheblich von denen unterscheiden, welche an die zugehörigen Hauptbrenner gestellt werden. Die klassische Anordnung von Haupt- und Pilotbrennern ist konzentrisch. Die Pilotbrenner können folglich mit einem vergleichsweise geringen Brennstoffmassenstrom und relativ niedrigen Abgaswerten bezüglich CO und UHC betrieben werden. Andererseits erscheint es vergleichsweise schwierig, bei niedrigen Brennstoffmassenströmen eine sichere Ueberkreuzzündung zu erreichen. Auch sind die Abgaswerte bezüglich NOx nicht besonders niedrig. Die Anordnung von Pilot-Brennstoffeinspritzdüsen um den Hauptbrenner herum führt ganz allgemein nicht zu zufriedenstellenden Resultaten, weil die Wechselwirkung zwischen benachbarten Brennern zu ausserordentlich instabilen Verhältnissen für die Pilot-Brennstoffeinspritzung führt. Die Probleme mit herkömmlichen Pilotbrenneranordnungen können tabellenartig wie folgt zusammengefasst werden:
Figure 00020001
Es ist klar, dass im Falle von Wirbelbrennern die Auslegung der Pilotbrenner einem Konzept folgen sollte, welches sich grundsätzlich vom Konzept der Hauptbrenner unterscheidet, damit
  • (durch ausgezeichnete Vormischung) niedrige NOx-Werte,
  • niedrige CO/UHC-Werte,
  • eine ausgezeichnete Ausblasgrenze,
  • ausgezeichnete Ueberkreuzzündeigenschaften, und
  • eine geringe Empfindlichkeit im Bezug auf die Brenneranordnung erreicht werden.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Brenneranordnung zu schaffen, mit welcher die oben aufgezählten Vorteile erreicht werden, sowie einen geeigneten Pilotbrenner für diese Anordnung anzugeben.
Die Aufgabe wird bei einer Brenneranordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Pilotbrenner und der Hauptbrenner mit ihren Brennerachsen senkrecht zu einer Brennerebene nebeneinander in der Brennerebene angeordnet sind, und dass der Pilotbrenner eine Strömung heisser Gase erzeugt, die sich im wesentlichen in einer Ebene parallel zur Brennerebene zum Hauptbrenner hin ausbreitet.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die heissen Gase des Pilotbrenners in radialer Richtung zur Brennerachse ausbreiten. Dies lässt sich auf einfache Weise dadurch erreichen, dass der Pilotbrenner einen stark unterkritischen Wirbel erzeugt.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Hauptbrenner und der Pilotbrenner eine um die jeweilige Brennerachse rotierende Strömung erzeugen, und dass der Rotationssinn beider Strömungen entgegengesetzt ist. Hierdurch wird bei gleichzeitig angemessenen Ueberkreuzzündeigenschaften die Beeinflussung des Pilotbrenners durch den Hauptbrenner gering gehalten.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform, die zu entsprechend guten Ergebnissen führt, ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Hauptbrenner vorhanden sind, dass der Pilotbrenner symmetrisch zwischen den beiden Hauptbrennern angeordnet ist, dass die Hauptbrenner und der Pilotbrenner eine um die jeweilige Brennerachse rotierende Strömung erzeugen, und dass der Rotationssinn der Strömungen aller Brenner gleichgerichtet ist.
Der erfindungsgemässe Pilotbrenner ist dadurch gekennzeichnet, dass er eine Konfiguration aufweist, aufgrund derer sich die vom Pilotbrenner erzeugten heissen Gase im wesentlichen in einer senkrecht zu einer Brennerachse liegenden Ebene in radialer Richtung von der Brennerachse weg ausbreiten und insbesondere um die Brennerachse rotieren.
Bevorzugt wird dies dadurch erreicht, dass der Pilotbrenner in einer senkrecht zur Brennerachse stehenden Ebene eine Mehrzahl von auf einem Kreis um die Brennerachse angeordneten Austrittsöffnungen aufweist, durch welche Austrittsöffnungen ein Gemisch aus gasförmigem Brennstoff und Luft in tangentialer Richtung in die Ebene ausströmt.
In einer ersten Weiterbildung weist der Pilotbrenner einen die Brennerachse ringförmig umschliessenden Brennerkopf auf, werden die Austrittsöffnungen von Lufteinlasskanälen gebildet, welche in tangentialer Richtung von aussen nach innen durch den Brennerkopf verlaufen und in spitzem Winkel in eine auf der Oberseite des Brennerkopfes befindliche Düsenebene münden, und ist innerhalb des Brennerkopfes eine konzentrisch umlaufende Gasverteilleitung vorgesehen, welche durch Gaseinströmöffnungen mit den Lufteinlasskanälen in Verbindung steht.
In einer zweiten, alternativen Weiterbildung weist der Pilotbrenner eine Mehrzahl von in einer Ebene liegenden, radial von der Brennerachse nach aussen sich erstreckenden Brennerarmen auf, aus welchen seitlich in einem einheitlichen Rotationssinn das Brennstoff-Luft-Gemisch in die Ebene austritt, wobei insbesondere aus einem zentralen Gaszuführrohr der Brennstoff durch angeschlossene, radial in den Brennerarmen verlaufende Gaseinströmrohre in die Brennerarme gelangt und dort über Gasaustrittsöffnungen über die Länge der Brennerarme verteilt austritt, und in den Brennerarmen Mittel vorgesehen sind, mittels derer der austretende Brennstoff mit seitlich in die Brennerarme eintretender Luft vermischt und das Gemisch seitlich ausgestossen wird.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1
in einer perspektivischen, schematisierten Ansicht die Strömungsverhältnisse bei einem Pilotbrenner, wie er im Rahmen der Erfindung zum Einsatz kommt;
Fig. 2
in der Draufsicht von oben ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel für einen Pilotbrenner nach der Erfindung mit tangential verlaufenden Lufteinlasskanälen, in welchen das Brennstoff-Luft-Gemisch erzeugt wird;
Fig. 3
den Pilotbrenner der Fig. 2 in der Seitenansicht;
Fig. 4
in der Draufsicht von oben ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel für einen Pilotbrenner nach der Erfindung mit radial um die Brennerachse angeordneten Brennerarmen, in welchen das Brennstoff-Luft-Gemisch erzeugt wird;
Fig. 5
einen Schnitt entlang der Ebene V-V in Fig. 4;
Fig. 6
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für eine Brenneranordnung nach der Erfindung in der Draufsicht auf die Brennerebene; und
Fig. 7
in der Seitenansicht die Anordnung der Brenner aus Fig. 6.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
In Fig. 1 sind in einer perspektivischen, schematisierten Ansicht die grundsätzlichen Strömungsverhältnisse bei einem Pilotbrenner 10, wie er im Rahmen der Erfindung zum Einsatz kommt, dargestellt. Die Strömung 11 nähert sich dem Pilotbrenner 10 entlang der Brennerachse 12 und verlässt den Pilotbrenner in radialer Richtung in einer Ebene (der Brennerebene), die senkrecht zur Brennerachse 12 steht. Diese Strömungsverhältnisse werden z.B. dadurch erreicht, dass für den Pilotbrenner ein Wirbelkörper verwendet wird, der einen stark unterkritischen Wirbel erzeugt. Anders ausgedrückt ist die Wirbelzahl ("swirl number") der Strömung so gross, dass die beim Zusammenbruch des Wirbelschlauches entstehende Blase in die Brennerebene gedrängt und im Durchmesser sehr gross wird. Die Brennerfläche in der Brennerebene wird überwiegend durch die Verbrennungsluft selbstgekühlt, während die Brennerebene ausserhalb des Pilotbrenners zur Vermeidung einer Ueberhitzung gut fremdgekühlt sein muss.
Ein derartiges Strömungsbild kann bei dem Pilotbrenner auf unterschiedliche Weise erzeugt werden. Ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel für einen Pilotbrenner mit radial in einer Ebene sich ausbreitenden Zündflammen bzw. heissen Gasen ist in Fig. 2 in der Draufsicht von oben und in Fig. 4 in der Seitenansicht wiedergegeben. In dem Brennerkopf 14 des Pilotbrenners 13 aus Fig. 2 und 3 ist in einem Kreis um die Brennerachse 12 herum eine Mehrzahl von tangentialaxial orientierten Lufteinlasskanälen 17 angeordnet, in die von aussen Luft eintritt, und die durch in einer Düsenebene 15 liegenden Austrittsöffnungen 18 ein Brennstoff-Luft-Gemisch in die Düsenebene 15 bzw. Brennerebene injizieren. Die Vormischung der Luft mit dem gasförmigen Brennstoff geschieht dadurch, dass durch eine ringförmige, konzentrische Gasverteilleitung 16, die unterhalb der Lufteinlasskanäle 17 im Brennerkopf 14 verläuft, der Brennstoff an die Lufteinlasskanäle 17 herangeführt und durch Gaseinströmöffnungen,19, welche die Lufteinlasskanäle 17 mit der Gasverteilleitung 16 verbinden, in die Lufteinlasskanäle 17 eingedüst wird. Die resultierende Strömung, die in Fig. 2 durch die eingezeichneten Pfeile angedeutet ist, breitet sich um die Brennerachse 12 rotierend radial in der Brennerebene nach aussen aus.
Ein alternatives Ausführungsbeispiel eines geeigneten Pilotbrenners ist in Fig. 4 in der Draufsicht von oben wiedergegeben. Dieser Pilotbrenner 20 entspricht in der Wirkungsweise einem Doppelkegelbrenner, wie er beispielsweise in der EP-B1-0 321 809 beschrieben ist, allerdings mit einem Oeffnungswinkel des Kegels von 180°. Der Pilotbrenner 20 weist eine Mehrzahl von in einer Ebene (der Brennerebene) liegenden, radial von der Brennerachse 12 nach aussen sich erstreckenden Brennerarmen 21 auf. Aus diesen Brennerarmen 21 tritt (in Fig. 4 durch die Gruppen von Pfeilen angedeutet) seitlich in einem einheitlichen Rotationssinn das in den Brennerarmen 21 erzeugte Brennstoff-Luft-Gemisch in die Ebene aus.
Dazu gelangt aus einem zentralen Gaszuführrohr 25 der Brennstoff durch angeschlossene, radial in den Brennerarmen 21 verlaufende Gaseinströmrohre 22 in die Brennerarme 21. Der Brennstoff tritt dort aus Gasaustrittsöffnungen 26 über die Länge der Brennerarme 21 verteilt aus. Zur Heranführung der Verbrennungsluft sind in den Brennerarmen 21 gemäss Fig. 5 Strömungsleitbleche 23, 24 vorgesehen, mittels derer der zwischen den Strömungsleitblechen 23, 24 aus den Gaseinströmrohren 22 austretende Brennstoff mit seitlich in die Brennerarme 21 eintretender Luft vermischt und das Gemisch auf der gegenüberliegenden Seite seitlich ausgestossen wird. Während bei dem o.g. Doppelkegelbrenner lediglich zwei Lufteintrittsschlitze vorhanden sind, wird bei dem Pilotbrenner gemäss Fig. 4 eine grössere Anzahl von Lufteintrittsschlitzen, im dargestellten Beispiel sind es acht, bevorzugt.
Die Vorteile der in Fig. 2 und 4 dargestellten Typen von Pilotbrennern 13 bzw. 20 liegen auf der Hand: Wegen der schichtartigen Flamme in der Brennerebene kann der vergleichsweise kleine Brennstoffmassenstrom, der für Pilotbrenner typisch ist, auf ein kleines Volumen begrenzt werden. Die von den Pilotbrennern erzeugten heissen Gase breiten sich über eine grosse Fläche um die von den Hauptbrennern erzeugten wirbelnden Strahlen herum aus. Aus diesem Grund ergibt sich eine gute Zündung der Hauptbrenner durch die Pilotbrenner sowie eine gute Ueberkreuzzündung zwischen den Pilotbrennern. Weiterhin können die NOx-Emissionen während des Pilotbetriebs wegen der Vormischung niedrig gehalten werden.
Wie in Fig. 6 in der Sicht auf die Brennerebene dargestellt ist und in Fig. 7 in der Seitenansicht wiedergegeben ist, kann durch eine Anordnung der (als Doppelkegelbrenner ausgebildeten) Hauptbrenner 28 und Pilotbrenner 13 bzw. 20 in der Brennerebene 30, bei welcher Anordnung die Hauptbrenner 28 und die Pilotbrenner 13 bzw. 20 jeweils eine um die jeweilige Brennerachse 29 bzw. 12 rotierende Strömung erzeugen, und der Rotationssinn beider Strömungen entgegengesetzt ist, eine geringe Störung der Pilotbrenner 13 bzw. 20 durch die Hauptbrenner 28 erreicht werden. Desgleichen ergeben sich daraus gute Ueberkreuzzündeigenschaften. Eine andere (nicht dargestellte) Möglichkeit besteht darin, die Pilotbrenner 13, 20 jeweils symmetrisch zwischen den Hauptbrennern 28 anzuordnen und für alle Brenner den gleichen Rotationssinn der Strömung zu wählen.
BEZUGSZEICHENLISTE
10,13,20
Pilotbrenner
11
Strömung
12
Brennerachse (Pilotbrenner)
14
Brennerkopf
15
Düsenebene
16
Gasverteilleitung
17
Lufteinlasskanal
18,27
Auslassöffnung
19
Gaseinströmöffnung
21
Brennerarm
22
Gaseinströmrohr
23,24
Strömungsleitblech
25
Gaszuführrohr (zentral)
26
Gasaustrittsöffnung
28
Hauptbrenner (Doppelkegelbrenner)
29
Brennerachse (Hauptbrenner)
30
Brennerebene

Claims (11)

  1. Brenneranordnung, insbesondere für die Brennkammer einer Gasturbine, welche Brenneranordnung wenigstens einen Pilotbrenner (10, 13, 20) mit einer ersten Brennerachse (12) und wenigstens einen Hauptbrenner (28) mit einer zweiten Brennerachse (29) umfasst, welchem Hauptbrenner (28) der Pilotbrenner (10, 13, 20) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Pilotbrenner (10, 13, 20) und der Hauptbrenner (28) mit ihren Brennerachsen (12, 29) senkrecht zu einer Brennerebene (30) nebeneinander in der Brennerebene (30) angeordnet sind, und dass der Pilotbrenner (10, 13, 20) eine Strömung (11) heisser Gase erzeugt, die sich im wesentlichen in einer Ebene parallel zur Brennerebene (30) zum Hauptbrenner (28) hin ausbreitet.
  2. Brenneranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die heissen Gase des Pilotbrenners (10, 13, 20) in radialer Richtung zur Brennerachse (12) ausbreiten.
  3. Brenneranordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptbrenner (28) und der Pilotbrenner (20) eine um die jeweilige Brennerachse (29 bzw. 12) rotierende Strömung erzeugen, und dass der Rotationssinn beider Strömungen entgegengesetzt ist.
  4. Brenneranordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Hauptbrenner (28) vorhanden sind, dass der Pilotbrenner (20) symmetrisch zwischen den beiden Hauptbrennern (28) angeordnet ist, dass die Hauptbrenner (28) und der Pilotbrenner (20) eine um die jeweilige Brennerachse (29 bzw. 12) rotierende Strömung erzeugen, und dass der Rotationssinn der Strömungen aller Brenner (20, 28) gleichgerichtet ist.
  5. Pilotbrenner (10, 13, 20) für eine Brenneranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Pilotbrenner (10, 13, 20) eine Konfiguration aufweist, aufgrund derer sich die vom Pilotbrenner (10, 13, 20) erzeugten heissen Gase im wesentlichen in einer senkrecht zu einer Brennerachse (12) liegenden Ebene in radialer Richtung von der Brennerachse (12) weg ausbreiten.
  6. Pilotbrenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die heissen Gase des Pilotbrenners (13, 20) um die Brennerachse (12) rotieren.
  7. Pilotbrenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Pilotbrenner (13, 20) in einer senkrecht zur Brennerachse (12) stehenden Ebene (15) eine Mehrzahl von auf einem Kreis um die Brennerachse (12) angeordneten Austrittsöffnungen (18, 27) aufweist, durch welche Austrittsöffnungen (18, 27) ein Gemisch aus gasförmigem Brennstoff und Luft in tangentialer Richtung in die Ebene (15) ausströmt.
  8. Pilotbrenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Pilotbrenner (13) einen die Brennerachse (12) ringförmig umschliessenden Brennerkopf (14) aufweist, dass die Austrittsöffnungen (18) von Lufteinlasskanälen (17) gebildet werden, welche in tangentialer Richtung von aussen nach innen durch den Brennerkopf (14) verlaufen und in spitzem Winkel in eine auf der Oberseite des Brennerkopfes (14) befindliche Düsenebene (15) münden, und dass innerhalb des Brennerkopfes (14) eine konzentrisch umlaufende Gasverteilleitung (16) vorgesehen ist, welche durch Gaseinströmöffnungen (19) mit den Lufteinlasskanälen (17) in Verbindung steht.
  9. Pilotbrenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Pilotbrenner (20) eine Mehrzahl von in einer Ebene liegenden, radial von der Brennerachse (12) nach aussen sich erstreckenden Brennerarmen (21) aufweist, aus welchen seitlich in einem einheitlichen Rotationssinn das Brennstoff-Luft-Gemisch in die Ebene austritt.
  10. Pilotbrenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem zentralen Gaszuführrohr (25) der Brennstoff durch angeschlossene, radial in den Brennerarmen (21) verlaufende Gaseinströmrohre (22) in die Brennerarme (21) gelangt und dort über Gasaustrittsöffnungen (26) über die Länge der Brennerarme (21) verteilt austritt, und dass in den Brennerarmen (21) Mittel (23, 24) vorgesehen sind, mittels derer der austretende Brennstoff mit seitlich in die Brennerarme (21) eintretender Luft vermischt und das Gemisch seitlich ausgestossen wird.
  11. Pilotbrenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vermischungsmittel radial in den Brennerarmen (21) angeordnete Strömungsleitbleche (23, 24) umfassen, zwischen denen die Gaseinströmrohre (22) mit ihren Gasaustrittsöffnungen (26) verlaufen.
EP98810775A 1998-08-12 1998-08-12 Brenneranordnung mit einem Hauptbrenner und einem Pilotbrenner sowie Pilotbrenner für eine solche Anordnung Withdrawn EP0979972A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11378277B2 (en) 2018-04-06 2022-07-05 General Electric Company Gas turbine engine and combustor having air inlets and pilot burner

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1816948A1 (de) * 1968-12-24 1970-06-25 Vaillant Joh Kg Bunsenbrenner
JPH0252911A (ja) * 1988-08-18 1990-02-22 Toho Gas Co Ltd 高負荷バーナ
EP0397046A2 (de) * 1989-05-11 1990-11-14 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Brenner
DE4412315A1 (de) * 1994-04-11 1995-10-12 Abb Management Ag Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben der Brennkammer einer Gasturbine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1816948A1 (de) * 1968-12-24 1970-06-25 Vaillant Joh Kg Bunsenbrenner
JPH0252911A (ja) * 1988-08-18 1990-02-22 Toho Gas Co Ltd 高負荷バーナ
EP0397046A2 (de) * 1989-05-11 1990-11-14 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Brenner
DE4412315A1 (de) * 1994-04-11 1995-10-12 Abb Management Ag Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben der Brennkammer einer Gasturbine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 014, no. 221 (M - 0971) 10 May 1990 (1990-05-10) *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11378277B2 (en) 2018-04-06 2022-07-05 General Electric Company Gas turbine engine and combustor having air inlets and pilot burner

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