EP1084368A1 - Brennstoffdüse - Google Patents

Brennstoffdüse

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EP1084368A1
EP1084368A1 EP99936291A EP99936291A EP1084368A1 EP 1084368 A1 EP1084368 A1 EP 1084368A1 EP 99936291 A EP99936291 A EP 99936291A EP 99936291 A EP99936291 A EP 99936291A EP 1084368 A1 EP1084368 A1 EP 1084368A1
Authority
EP
European Patent Office
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mouth
fuel nozzle
nozzle
fuel
axis
Prior art date
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EP99936291A
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English (en)
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EP1084368B1 (de
EP1084368B2 (de
Inventor
Carsten Tiemann
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Publication of EP1084368B1 publication Critical patent/EP1084368B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/48—Nozzles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/38—Nozzles; Cleaning devices therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2206/00—Burners for specific applications
    • F23D2206/10—Turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2210/00—Noise abatement
    • 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
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00014—Reducing thermo-acoustic vibrations by passive means, e.g. by Helmholtz resonators

Definitions

  • the invention relates to a fuel nozzle with an orifice area in which an orifice channel extends along a nozzle axis.
  • the fuel nozzle is particularly suitable for liquid fuel.
  • DE 32 35 080 AI describes a return injection nozzle in which two opposite liquid feeds open tangentially into a circular cylindrical swirl space.
  • An injection channel is connected to the swirl chamber on the one hand and a return bore is connected on the other hand.
  • the return injection nozzle is particularly suitable for the atomization of liquid fuel in gas turbine combustion chambers. Atomization is achieved in that fuel flows tangentially into the swirl chamber and is combined to form a main stream, a swirl being given to the main stream by a circular guide in the swirl chamber, which swirl is retained in the injection channel. As a result, the fuel jet fans out in a conical shape when the fuel exits the injection channel. On the other hand, fuel is returned via the return hole. While maintaining a constant fuel flow to the return injector, the amount of fuel injected is controlled by adjusting the amount of fuel returned.
  • DE-OS 20 33 118 shows a gas burner for a gas-fired melting furnace.
  • the gas burner In order to create a high flame temperature, the gas burner has a nozzle converging in the area of the mouth in the form of a gap. This ensures a high heat concentration.
  • the object of the invention is to provide a fuel nozzle through which a combustion oscillation is at least reduced.
  • this object is achieved by a fuel nozzle with a mouth area in which a mouth channel extends along a nozzle axis, which mouth channel does not end convergingly at a mouth edge, the mouth edge not being rotationally symmetrical about the nozzle axis.
  • the mouth channel is non-converging in the mouth area, that is, it does not narrow, so that there is no pressure loss.
  • the jet expands, ie a divergent, fanned out fuel jet is obtained.
  • the divergent fuel jet is also not rotationally symmetrical.
  • a distorted fuel cone is thus obtained, which is at least in two spatial directions has a different extent perpendicular to the beam direction.
  • the spatial area in which the combustion takes place is distorted accordingly. This distortion of the combustion area influences the occurrence of a combustion oscillation.
  • the area of combustion is shifted and pulled apart so that the acoustic system of burner and burner environment is detuned.
  • the fuel nozzle and thus the emerging fuel cone are oriented in such a way that there is a reduction in the combustion oscillations up to hm to a complete suppression of the combustion oscillations.
  • the rim of the mouth is preferably asymmetrical about the nozzle axis. This means that the edge of the mouth has to undergo a complete turn around the nozzle axis in order to come back into alignment with its original position.
  • the rim of the mouth preferably has a double symmetry.
  • the mouth edge is further preferably an ellipse or a rectangle, in particular with rounded corners.
  • the two-fold symmetry means that the mouth edge is half a turn, i.e. 180 °, must experience in order to come with its original position in the cover.
  • the edge of the mouth preferably corresponds to a contour which is formed by a rectangle and a circle, the center of the circle being on the center of gravity of the rectangle and projecting beyond the narrow side of the rectangle, and the contour being the outer edge of the rectangle and the circle. encloses it.
  • the mouth edge preferably corresponds to a contour which is formed by two rectangles which are perpendicular to one another and have a common center of gravity, the contour enclosing the outer edge of both rectangles.
  • the mouth channel preferably has a channel wall, each point of the channel wall having an axial distance from the nozzle axis and an axial position along the nozzle axis, and the axial distance being different for at least two points on the channel wall which have the same axial position.
  • the axis spacing for points on the channel wall of the same axial position preferably changes continuously along a circumferential direction around the nozzle axis.
  • the outlet channel is therefore not rotationally symmetrical about the nozzle axis.
  • the mouth canal preferably widens towards the edge of the mouth.
  • the rim of the mouth preferably has a notch.
  • Such an indentation deflects fuel more strongly in the direction of the indentation when it emerges from the fuel nozzle than in the other directions of the mouth rim.
  • Such a notch in turn ensures that fuel is not deflected to the same extent in all spatial directions.
  • a distorted fuel cone is also formed.
  • the fuel nozzle is preferably used in a burner for a gas turbine, in particular for a stationary gas turbine.
  • FIG. 1 shows the side view of a fuel nozzle
  • FIG. 2 shows the top view of the fuel nozzle of FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a plan view of a further fuel nozzle
  • FIG. 4 shows a longitudinal section through the mouth area of a fuel nozzle
  • FIG. 5 shows a top view of a further fuel nozzle
  • Figure 6 is a side view of the fuel nozzle of Figure 5 and
  • FIG. 7 shows a burner arrangement in an annular combustion chamber.
  • FIG. 1 shows the side view of a fuel nozzle 1.
  • a cylindrical nozzle body 3 tapers in a frustoconical section to a likewise cylindrical mouth area 5 with an end face 5A.
  • a mouth channel 7 Directed along a nozzle axis 2 in the fuel nozzle 1 is a mouth channel 7, which ends at the end of the mouth region 5 with a mouth edge 9.
  • a right-angled cut is made through the mouth area 5 so that a bevel 10 of the channel wall 8 of the mouth channel 7 is visible. Due to this bevel 10, the mouth rim 9 is not rotationally symmetrical about the nozzle axis 2. This is clear in FIG. 2.
  • FIG. 2 shows a top view of the fuel nozzle 1 from FIG.
  • the mouth edge 9 thus corresponds to a contour defined by the outer edge of a rectangle 11 and one Circle 13 is formed, the circle 13 with its center 15 is on the center of gravity 17 of the rectangle 11 and protrudes beyond the narrow side of the rectangle 11.
  • a non-rotationally symmetrical, distorted fuel cone 33 is formed when fuel emerges from the fuel nozzle 1 (see also FIG. 4).
  • This distorted fuel cone 33 means that the combustion area is also distorted.
  • an acoustic interaction between the fuel nozzle 1 and its surroundings can be detuned in such a way that at most slight combustion vibrations are formed. Such suppression of combustion vibrations is possible particularly effectively if a plurality of fuel nozzles 1 are arranged in a combustion chamber.
  • Such fuel nozzles 1 are preferably used in burners for gas turbines. The large-volume, high-energy burns in gas turbines can cause combustion vibrations, which not only cause considerable noise pollution, but also material damage.
  • the fuel nozzle 1 also has a favorable influence on a nitrogen oxide reduction. Due to the distorted fuel cone, a better fine distribution of fuel can be achieved. In particular, there is a small droplet size for the fuel. The better distribution and the small droplet size of the fuel result in a comparison of the flame temperatures of the combustion. As a result, the maximum temperatures are not so high, which largely determine nitrogen oxide production. Furthermore, there is better mixing with water sprayed at the same time, if necessary. Water is injected to lower flame temperatures in the combustion, which reduces nitrogen oxide formation. With a non-rotationally symmetrical fuel cone 33 (see FIG. 4), there is a better penetration of fuel and water.
  • FIG. 3 shows a top view of a fuel nozzle 1. The difference from the fuel nozzle 1 from FIGS. 1 and 2 is that the mouth rim 9 represents a contour which is formed by a rectangle 21 and a rectangle 23 perpendicular to it. The two rectangles 21, 23 have a common center of gravity 25, 27.
  • FIG. 4 shows a longitudinal section through the mouth area 5 of a fuel nozzle 1.
  • the fuel channel 7 widens towards the mouth rim 9.
  • Two opposite points P1, P2 on the channel wall 8 have an axial position B along the nozzle axis 2 compared to an arbitrarily selected zero position.
  • the point P1 is at a distance AI from the nozzle axis 2.
  • the point P2 is at a distance A2 from the nozzle axis 2.
  • the distance AI is greater than the distance A2.
  • the respective distance A to the nozzle axis 2 changes continuously along a circumferential direction U around the nozzle axis 2, that is to say for points P on the channel wall 8, which all have the same axial position B along the nozzle axis 2.
  • a non-rotationally symmetrical shape is impressed on a fuel flow in the mouth channel 7. This manifests itself when the fuel emerges from the orifice channel 7 in a non-rotationally symmetrical, distorted fuel cone 33. This has the advantages explained above with regard to the suppression of combustion vibrations and the reduction of nitrogen oxide emissions.
  • FIG. 5 shows a top view of a fuel nozzle 1.
  • FIG. 6 shows the fuel nozzle 1 of FIG. 5 in a side view.
  • a semicylindrical notch 31 is cut or said, which cuts the mouth of the mouth channel 7.
  • the rim of the mouth 9 also has a notch 31.
  • Fuel is sprayed particularly far to the side at this notch 31. This results in a non-rotationally symmetrical fuel cone 33 for that from the fuel nozzle 1 leaking fuel. This in turn results in the advantages already mentioned for reducing combustion vibrations and nitrogen oxide emissions.
  • FIG. 7 shows a burner arrangement 40 comprising a plurality of burners 42 in an annular combustion chamber 44 of a gas turbine, which is not shown in detail.
  • the annular combustion chamber 44 is rotationally symmetrical about a combustion chamber axis 46. It has an inner wall 48 and an outer wall 50 which enclose an annular space 51. The inside of the outer wall 50 and the outside of the inner wall 48 are provided with a fire-resistant outer lining 52.
  • the mouth edges 9 of the burner 42 are not rotationally symmetrical and irregularly oriented to one another. This results in a reduced tendency to form a combustion oscillation, since the combustion oscillations emanating from the individual burners 42 overlap irregularly and largely extinguish them in the process.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffdüse (1) mit einem Mündungsbereich (5), in dem sich entlang einer Düsenachse (2) ein Mündungskanal (7) erstreckt, welcher Mündungskanal (7) an einem Mündungsrand (9) endet. Die Brennstoffdüse ist dadurch gekennzeichnet, dass der Mündungsrand (9) nicht rotationssymmetrisch um die Düsenachse (2) ist.

Description

Beschreibung
Brennstoffdüse
Die Erfindung betrifft eine Brennstoffdüse mit einem Mündungsbereich, in dem sich entlang einer Düsenachse ein Mündungskanal erstreckt. Die Brennstoffdüse ist insbesondere für flüssigen Brennstoff geeignet.
In der DE 32 35 080 AI ist eine Rücklaufeinspritzdüse beschrieben, bei der zwei einander entgegengesetzte Flüssigkeitszuführungen tangential in einen kreiszylindrischen Drallraum münden. Mit dem Drallraum ist einerseits ein Einspritzkanal und entgegengesetzt dazu andererseits eine Rück- laufbohrung verbunden. Die Rücklaufeinspritzdüse ist insbesondere für die Zerstäubung von flüssigem Brennstoff in Gasturbinenbrennkammern geeignet. Eine Zerstäubung wird dadurch erreicht, daß tangential in die Drallkammer Brennstoff einströmt und zu einem Hauptstrom vereinigt wird, wobei durch eine kreisförmige Führung in der Drallkammer dem Hauptstrom ein Drall erteilt wird, der im Einspritzkanal erhalten bleibt. Dadurch fächert der Brennstoffstrahl beim Austritt des Brennstoffs aus dem Einspritzkanal kegelförmig auf. Andererseits wird Brennstoff über die Rücklaufbohrung zurückge- führt. Unter Beibehaltung eines konstanten BrennstoffZustroms zur Rücklaufeinspritzdüse wird die Menge von eingespritztem Brennstoff dadurch gesteuert, daß die Menge an zurückgeführtem Brennstoff eingestellt wird.
In dem Artikel "Aktive Dämpfung selbsterregter Brennkammerschwingungen (AIC) bei Druckzerstäuberbrennern durch Modulation der flüssigen Brennstoffzufuhr" von J. Hermann, D. Vort- meyer und S. Gleis, VDI-Berichte Nr. 1090, 1993, ist beschrieben, wie eine Verbrennungsschwingung in der Brennkammer einer Gasturbine oder eines Kessels entsteht und wie sie aktiv gedämpft werden kann. Bei der Verbrennung in der Brennkammer kann es nämlich zu der erwähnten selbsterregten Ver- brennungsschwingung kommen, die auch als Verbrennungs-Insta- bilitat bezeichnet wird. Eine solche Verbrennungsschwingung entsteht durch die Wechselwirkung zwischen einer schwankenden Warmefreisetzung bei der Verbrennung und der Akustik der Brennkammer. Eine Verbrennungsschwingung geht häufig einher mit einer hohen Larmemission und einer mechanischen Belastung der Brennkammer, die bis zu einer Zerstörung von Bauteilen gehen kann.
Die DE-OS 20 33 118 zeigt einen Gasbrenner für einen gasgefeuerten Schmelzofen. Um eine hohen Flammentemperatur zu schaffen, weist der Gasbrenner eine im Bereich der Mundung konvergierende Düse in Form eines Spaltes auf. Dadurch wird eine hohe Warmekonzentration gewahrleistet.
Aufgabe der Erfindung ist die Angabe einer Brennstoffduse, durch welche eine Verbrennungsschwingung zumindest vermindert wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelost durch eine Brenn- stoffduse mit einem Mundungsbereich, in dem sich entlang einer Dusenachse ein Mundungskanal erstreckt, welcher Mundungskanal an einem Mundungsrand nicht konvergierend endet, wobei der Mundungsrand nicht rotationssymmetrisch um die Dusenachse ist.
Brennstoff wird in der Brennstoffduse durch den Mundungsbereich im Mundungskanal gefuhrt. Der Mundungskanal ist im Mundungsbereich nicht-konvergierend ausgeführt, das heißt, er verengt sich nicht, so daß kein Druckverlust entsteht. Der
Brennstoff tritt aus dem Mundungskanal am Mundungsrand in den Außenraum aus. Dabei erweitert sich der Strahl, d.h. man erhalt einen divergenten, aufgefächerten Brennstoffstrahl . Dadurch daß der Mundungsrand nicht rotationssymmetrisch um die Dusenachse ist, ist auch der divergente Brennstoffstrahl nicht rotationssymmetrisch. Man erhalt somit einen verzerrten Brennstoffkegel, welcher zumindest in zwei Raumrichtungen eine unterschiedliche Ausdehnung senkrecht zur Strahlrichtung aufweist. Entsprechend verzerrt sich das räumliche Gebiet, in welchem die Verbrennung stattfindet. Durch diese Verzerrung des Verbrennungsgebietes wird Einfluß auf das Entstehen einer Verbrennungsschwingung genommen. Das Gebiet der Verbrennung wird so verlagert und auseinandergezogen, daß das akustische System aus Brenner und Brennerumgebung verstimmt wird. Die Brennstoffduse und damit der austretende Brennstoffkegel werden so orientiert, daß sich eine Verringerung der Verbren- nungsschwmgungen bis hm zu einer vollständigen Unterdruk- kung der Verbrennungsschwingungen ergibt.
Vorzugsweise ist der Mundungsrand unsymmetrisch um die Dusenachse. Dies bedeutet, daß der Mundungsrand eine vollstan- dige Umdrehung um die Dusenachse erfahren muß, um mit seiner ursprünglichen Position wieder in Deckung zu kommen.
Bevorzugtermaßen weist der Mundungsrand eine zweizahlige Symmetrie auf. Weiter bevorzugt ist dabei der Mundungsrand eine Ellipse oder ein Rechteck, insbesondere mit abgerundeten Ek- ken. Die zweizahlige Symmetrie bedeutet, daß der Mundungsrand eine halbe Drehung, d.h. 180°, erfahren muß, um mit seiner ursprünglichen Position m Deckung zu kommen.
Bevorzugt entspricht der Mundungsrand einer Kontur, die durch ein Rechteck und einen Kreis gebildet ist, wobei der Kreis mit seinem Mittelpunkt auf dem Schwerpunkt des Rechtecks liegt und über die Schmalseite des Rechtecks hinausragt, und wobei die Kontur den äußeren Rand des Rechtecks und des Krei- ses umschließt.
Bevorzugtermaßen entspricht der Mundungsrand einer Kontur, die durch zwei zueinander senkrecht stehende, einen gemeinsamen Schwerpunkt aufweisende Rechtecke gebildet ist, wobei die Kontur den äußeren Rand beider Rechtecke umschließt. Bevorzugtermaßen weist der Mundungskanal eine Kanalwand auf, wobei jeder Punkt der Kanalwand einen Achsenabstand zur Düsenachse und eine axiale Position entlang der Dusenachse aufweist, und wobei der Achsenabstand für mindestens zwei Punkte auf der Kanalwand, welche die gleiche axiale Position aufweisen, unterschiedlich ist. Weiter bevorzugt ändert sich der Achsenabstand für Punkte auf der Kanalwand gleicher axialer Position entlang einer Umfangsrichtung um die Dusenachse stetig. Der Mündungskanal ist also nicht rotationssymmetrisch um die Dusenachse. Damit wird der Brennstoff bereits ein Stuck weit im Mundungsbereich in einem nicht rotationssymmetrischen Strom gefuhrt. Dem Brennstoffström wird also eine nicht rotationssymmetrische Form aufgeprägt, welche beim Austritt des Brennstofffs aus der Brennstoffduse besonders effizient dazu fuhrt, daß sich ein nicht rotationssymmetrischer, verzerrter Brennstoffkegel ausbildet.
Bevorzugtermaßen erweitert sich der Mundungskanal zum Mündungsrand hin.
Vorzugsweise weist der Mundungsrand eine Einkerbung auf. Durch eine solche Einkerbung wird Brennstoff beim Austritt aus der Brennstoffduse starker in Richtung der Einkerbung abgelenkt, als in die übrigen Richtungen des Mundungsrandes. Durch eine solche Einkerbung wird also wiederum erreicht, daß Brennstoff nicht in alle Raumrichtungen gleich stark abgelenkt wird. Es bildet sich ebenfalls ein verzerrter Brennstoffkegel aus.
Bevorzugt ist eine Brennstoffduse für flussigen Brennstoff, insbesondere Erdöl. Vorzugsweise wird die Brennstoffduse in einem Brenner für eine Gasturbine, insbesondere für eine stationäre Gasturbine, eingesetzt.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beispielhaft und teilweise schematisch naher erläutert. Es zeigen: Figur 1 die Seitenansicht einer Brennstoffduse,
Figur 2 die Draufsicht auf die Brennstoffduse der Figur 1,
Figur 3 eine Draufsicht auf eine weitere Brennstoffduse,
Figur 4 einen Längsschnitt durch den Mundungsbereich einer Brennstoffduse,
Figur 5 eine Draufsicht auf eine weitere Brennstoffduse,
Figur 6 eine Seitenansicht der Brennstoffduse aus Figur 5 und
Figur 7 eine Brenneranordnung in einer Ringbrennkammer.
Gleiche Bezugszeichen haben in den verschiedenen Figuren die gleiche Bedeutung.
Figur 1 zeigt die Seitenansicht einer Brennstoffduse 1. Ein zylindrischer Dusenkorper 3 verjungt sich in einem kegelstumpfformigen Abschnitt zu einem ebenfalls zylindrischen Mundungsbereich 5 mit einer Stirnflache 5A. Entlang einer Dusenachse 2 gerichtet verlauft in der Brennstoffduse 1 ein Mundungskanal 7, der am Ende des Mundungsbereichs 5 mit einem Mundungsrand 9 mundet. Durch den Mundungsbereich 5 ist ein rechtwinkliger Schnitt gelegt, so daß eine Abschragung 10 der Kanalwand 8 des Mundungskanals 7 sichtbar ist. Durch diese Abschragung 10 ist der Mundungsrand 9 nicht rotations- symmetrisch um die Dusenachse 2. Dies wird in Figur 2 deutlich.
Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf die Brennstoffduse 1 aus Figur 1. Durch zwei einander gegenüberliegende Abschragungen 10 der Kanalwand 8 erhalt der Mundungsrand 9 eine zweizahlige Symmetrie. Der Mundungsrand 9 entspricht somit einer Kontur, die durch den äußeren Rand eines Rechteckes 11 und eines Kreises 13 gebildet ist, wobei der Kreis 13 mit seinem Mittelpunkt 15 auf dem Schwerpunkt 17 des Rechtecks 11 liegt und über die Schmalseite des Rechtecks 11 hinausragt.
Dadurch, daß der Mundungsrand 9 nicht rotationssymmetrisch um die Dusenachse 2 ist, bildet sich bei Austritt von Brennstoff aus der Brennstoffduse 1 ein nicht rotationssymmetrischer, verzerrter Brennstoffkegel 33 aus (siehe auch Figur 4). Dieser verzerrte Brennstoffkegel 33 fuhrt dazu, daß das Gebiet der Verbrennung ebenfalls verzerrt ist. Durch geeignete Orientierung der Brennstoffduse 1 kann eine akustische Wechselwirkung zwischen der Brennstoffduse 1 und ihrer Umgebung so verstimmt werden, daß sich allenfalls geringe Verbrennungsschwingungen ausbilden. Eine solche Unterdrückung von Ver- brennungsschwmgungen ist besonders effektiv möglich, wenn mehrere Brennstoffdusen 1 in einer Brennkammer angeordnet sind. Vorzugsweise werden solche Brennstoffdusen 1 in Brennern für Gasturbinen eingesetzt. Die großvolumigen, energiereichen Verbrennungen in Gasturbinen können Verbrennungs- Schwingungen hervorrufen, welche nicht nur erhebliche Larmbe- lastungen, sondern auch Materialschaden hervorrufen.
Die Brennstoffduse 1 hat zudem einen gunstigen Einfluß auf eine Stickoxidverringerung. Durch den verzerrten Brennstoff- kegel laßt sich eine bessere Feinverteilung von Brennstoff erreichen. Insbesondere ergibt sich eine geringe Tropfchen- große für den Brennstoff. Durch die bessere Verteilung und die geringe Tropfchengroße des Brennstoffs ergibt sich eine Vergleichmaß gung der Flammentemperaturen der Verbrennung. Dadurch werden nicht so hohe Maximaltemperaturen erreicht, die maßgeblich die Stickoxidproduktion bestimmen. Weiterhin ergibt sich eine bessere Durchmischung mit bedarfsweise gleichzeitig emgespruhtem Wasser. Wasser wird zur Senkung von Flammentemperaturen in der Verbrennung eingedust, wodurch die Stickoxidbildung verringert wird. Bei einem nicht rotationssymmetrischen Brennstoffkegel 33 (siehe Fig. 4) ergibt sich eine bessere Durchdringung von Brennstoff und Wasser. In Figur 3 ist eine Draufsicht auf eine Brennstoffduse 1 gezeigt. Der Unterschied zur Brennstoffduse 1 aus den Figuren 1 und 2 besteht darin, daß der Mundungsrand 9 eine Kontur dar- stellt, welche durch ein Rechteck 21 und ein dazu senkrecht stehendes Rechteck 23 gebildet ist. Die beiden Rechtecke 21, 23 weisen einen gemeinsamen Schwerpunkt 25, 27 auf.
In Figur 4 ist ein Längsschnitt durch den Mündungsbereich 5 einer Brennstoffduse 1 gezeigt. Der Brennstoffkanal 7 erweitert sich zum Mundungsrand 9 hin. Zwei gegenüberliegende Punkte Pl, P2 auf der Kanalwand 8 weisen gegenüber einer willkürlich gewählten Nullage eine axiale Position B entlang der Dusenachse 2 auf. Der Punkt Pl hat einen Abstand AI zur Dusenachse 2. Der Punkt P2 hat einen Abstand A2 zur Düsenachse 2. Der Abstand AI ist großer als der Abstand A2. Entlang einer Umfangsrichtung U um die Dusenachse 2, also für Punkte P auf der Kanalwand 8, welche alle die gleiche axiale Position B entlang der Dusenachse 2 aufweisen, ändert sich der jeweilige Abstand A zur Dusenachse 2 stetig. Einem Brennstoffstrom in dem Mundungskanal 7 wird eine nicht rotationssymmetrische Form aufgeprägt. Dies äußert sich bei Austritt des Brennstoffs aus dem Mündungskanal 7 in einem nicht rotationssymmetrischen, verzerrten Brennstoffkegel 33. Dies hat die oben erläuterten Vorteile hinsichtlich der Unterdrückung von Verbrennungsschwingungen und die Verminderung von Stickoxidemissionen zur Folge.
Figur 5 zeigt eine Draufsicht auf eine Brennstoffduse 1. Fi- gur 6 zeigt die Brennstoffduse 1 der Figur 5 in einer Seitenansicht. In die Stirnflache 5A des Mundungsbereichs 5 ist eine halbzylinderformige Einkerbung 31 emgefrast oder gesagt, welche die Mundung des Mundungskanals 7 schneidet. Dadurch hat der Mundungsrand 9 ebenfalls eine Einkerbung 31. An dieser Einkerbung 31 wird Brennstoff besonders weit seitlich abgesprüht. Dadurch ergibt sich ein nicht rotationssymmetrischer Brennstoffkegel 33 für den aus der Brennstoffduse 1 austretenden Brennstoff. Damit ergeben sich wiederum die bereits erwähnten Vorteile für die Verringerung von Verbrennungsschwingungen und Stickoxidemission.
Figur 7 zeigt eine Brenneranordnung 40 aus einer Vielzahl von Brennern 42 in einer Ringbrennkammer 44 einer nicht näher dargestellten Gasturbine. Die Ringbrennkammer 44 ist rotationssymmetrisch um eine Brennkammerachse 46. Sie weist eine Innenwand 48 und eine Außenwand 50 auf, die einen Ringraum 51 umschließen. Die Innenseite der Außenwand 50 und die Außenseite der Innenwand 48 sind mit einer feuerfesten Außkleidung 52 versehen.
Die Mündungsränder 9 der Brenner 42 sind nicht rotationssym- metrisch und unregelmäßig zueinander orientiert. Damit ergibt sich eine verringerte Neigung zur Ausbildung einer Verbrennungsschwingung, da die von den einzelnen Brennern 42 ausgehenden Verbrennungsschwingungen sich unregelmäßig überlagern und dabei weitgehend auslöschen.

Claims

Patentansprüche
1. Brennstoffdüse (1) mit einem Mündungsbereich (5) in dem sich entlang einer Düsenachse (2) ein Mündungskanal (7) erstreckt, welcher Mündungskanal (7) an einem Mündungsrand (9) nicht-konvergierend endet, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Mündungsrand (9) nicht rotationssymmetrisch um die Düsenachse (2) ist.
2. Brennstoffdüse (1) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Mündungsrand (9) unsymmetrisch um die Düsenachse (2) ist.
3. Brennstoffdüse (1) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Mündungsrand (9) eine zweizahlige Symmetrie aufweist.
4. Brennstoffdüse (1) nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Mündungsrand (9) eine Ellipse ist.
5. Brennstoffdüse (1) nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Mündungs- rand (9) ein Rechteck ist, insbesondere mit abgerundeten Ek- ken.
6. Brennstoffdüse (1) nach Anspruch 1 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Mündungs- rand (9) einer Kontur entspricht, die durch ein Rechteck (11) und einen Kreis (13) gebildet ist, wobei der Kreis (13) mit seinem Mittelpunkt (15) auf dem Schwerpunkt (17) des Rechtek- kes (11) liegt und über die Schmalseite des Rechteckes (11) hinausragt und wobei die Kontur den äußeren Rand des Rechtek- kes (11) und des Kreises (13) umschließt.
7. Brennstoffduse (1) nach Anspruch 1 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Mundungsrand (9) einer Kontur entspricht, die durch zwei zueinander senkrecht stehende, einen gemeinsamen Schwerpunkt (25, 27) aufweisende Rechtecke (21, 23) gebildet ist, wobei die Kontur den äußeren Rand beider Rechtecke (21, 23) umschließt.
8. Brennstoffduse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Mundungskanal (7) eine Kanalwand (8) aufweist, wobei jeder Punkt (P) der Kanalwand (8) einen Achsenabstand (A) zur Düsenachse (2) und eine axiale Position (B) entlang der Dusenachse (2) aufweist und wobei der Achsenabstand (A) für mindestens zwei Punkte (Pl, P2) auf der Kanalwand (8), welche die gleiche axiale Position (B) aufweisen, unterschiedlich ist .
9. Brennstoffduse (1) nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sich der Ach- senabstand (A) für Punkte (P) auf der Kanalwand (8) gleicher axialer Position (B) entlang einer Umfangsrichtung (U) um die Dusenachse (2) stetig ändert.
10. Brennstoffduse (1) nach einem der vorhergehenden Anspru- ehe, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der
Mundungskanal (7) sich zum Mundungsrand (9) hin erweitert.
11. Brennstoffduse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Mundungsrand (9) eine Einkerbung (31) aufweist.
12. Brennstoffduse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für flussigen Brennstoff, insbesondere für Erdöl.
13. Brennstoffduse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in einem Brenner (42) für eine Gasturbine, insbesondere für eine stationäre Gasturbine.
14. Brenneranordnung (40) mit mehreren Brennern (42), welche in einer gemeinsamen Brennkammer (44) angeordnet sind, wobei mindestens zwei der Brenner (42) eine Brennstoffdüse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweisen.
15. Brenneranordnung (40) nach Anspruch 14, die in einer Ringbrennkammer (44) für eine Gasturbine angeordnet ist.
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