EP1112461B1 - Method for operating a burner and burner arrangement - Google Patents

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EP1112461B1 EP99968703A EP99968703A EP1112461B1 EP 1112461 B1 EP1112461 B1 EP 1112461B1 EP 99968703 A EP99968703 A EP 99968703A EP 99968703 A EP99968703 A EP 99968703A EP 1112461 B1 EP1112461 B1 EP 1112461B1
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Brenners, dem eine Brennstoffmenge eines Brennstoffes über eine Brennstoffzufuhrleitung zugeführt wird, wobei die Brennstoffmenge über den Öffnungsgrad eines Stellgliedes abhängig von einer vorgewählten Leistung des Brenners eingestellt wird. The invention relates to a method for operating a burner to which a fuel quantity of a fuel supplied via a fuel feed line, the fuel quantity by the opening degree of a control element is set depending on a preselected output of the burner. Die Erfindung betrifft auch eine entsprechende Brenneranordnung. The invention also relates to a corresponding burner assembly. Ein solches Verfahren und eine solche Anordnung sind aus Dokument US-A-4 716 719 schon bekannt. Such a method and such an arrangement are known from document US-A-4716719 already known.

In dem Buch "Die Gasturbine" von J. Kruschik, Springer-Verlag, Wien 1960, 2. Auflage, Seite 354 ff., sind verschiedene Regelsysteme für Brenner von Gasturbinen beschrieben. In the book "The gas turbine" by J. Kruschik, Springer-Verlag, Wien 1960, 2nd edition, page 354 et seq., Various control systems for burners of gas turbines are described. Je nach Einsatzgebiet der Gasturbine ergeben sich ganz unterschiedliche Ausbildungen der Regelsysteme. quite different designs of the control systems Depending on the field of application of the gas turbine. Gemeinsam ist den Regelsystemen, daß je nach einer vorgewählten Leistung der Gasturbine eine Brennstoffzufuhr zum Brenner geregelt wird. Common to the control systems that a fuel supply is controlled to the burner depending on a preselected output of the gas turbine. Dies geschieht zB drehzahlabhängig über die Regelung eines Stellgliedes in einer Brennstoffzufuhrleitung mittels eines Fliehkraftpendels. This happens, for example dependent on the speed control of an actuator in a fuel supply line by means of a centrifugal force pendulum. In dem Beispiel nach Abbildung 359 auf Seite 356 wird die dem Brenner zugeführte Brennstoffmenge abhängig vom durch den Verdichter der Gasturbine erzeugten Luftdruck geregelt. In the example of Figure 359 on page 356, the amount of fuel supplied to the burner air pressure is regulated according to the generated by the compressor of the gas turbine. In einem weiteren Beispiel gemäß Abbildung 361 auf Seite 358 wird die zu verbrennende Brennstoffmenge mit einer Vorlauf-/Rücklaufdüse geregelt. In another example, as shown in Figure 361 on page 358, the amount of fuel to be burned is controlled with a forward / return nozzle. Wie ab Seite 365 ausgeführt ist das Regelsystem für die Brennstoffzufuhr einer Flugzeugturbine besonders anspruchsvoll, da man hier großen Temperatur- und Druckschwankungen der Außenluft gerecht werden muß. the control system for the fuel supply of an aircraft turbine as set forth on page 365 particularly demanding because you have to meet here large temperature and pressure fluctuations of the outside air.

In "Dubbel, Taschenbuch für den Maschinenbau", herausgegeben von W. Baltz und KH Kütner, Springer-Verlag, 1990, 17. Auflage, Kapitel X15 6.4 wird ausgeführt, daß Stellglieder zur Einstellung eines Massenstroms eines Mediums abhängig von der Dichte und der Geschwindigkeit des Mediums einen Druckabfall verursachen. In "Dubbel, Taschenbuch für den Maschinenbau", edited by W. Baltz and KH Kütner, Springer-Verlag, 1990, 17th Edition, Chapter X15 6.4 it is stated that actuators for adjusting a mass flow of a medium depends on the density and the speed of the medium cause a pressure drop. Den Durchfluß inkompressibler Medien kennzeichnet nach der VDI/VDE-Richtlinie 2173 der für jede Anordnung experimentell bestimmte k v -Wert (Kenngröße des Ventils) als Volumenstrom Wasser (Dichte ρ o ) bei Temperaturen von 5 bis 30°C und einem Druckabfall Δp V0 von 0,98 bar. The flow of incompressible media features according to the VDI / VDE Guideline 2173 the experimentally determined for each arrangement k v value (characteristic value of the valve) as a volume flow of water (density ρ o) at temperatures of 5 to 30 ° C and a pressure drop Ap V0 of 0.98 bar. Beliebige Druckabfälle Δp v und andere Dichten ρ ergeben den Volumenstrom Any pressure drops Ap v and other densities ρ provide the volume flow V V V V = = k V k V Δ Δ p V p V ρ 0 /(Δ ρ 0 / (Δ p v p v 0 ρ) 0 ρ)

Die Abhängigkeit des k V -Werts von der Stellgröße ist die Ventilkennlinie. The dependence of k V value from the control value, the valve characteristic curve. K V wird auf den maximalen Wert k VS bei vollständig geöffnetem Ventil bezogen. K V is related to the maximum value k VS at the valve fully open. Der Wert The value k VS k VS = = V V 0 0 Δ Δ p p V V 0 ρ/(Δ 0 ρ / (Δ p V p V ρ 0 ) ρ 0) mit dem maximalen Durchfluß V ˙ 0 wird z. with the maximum flow V ˙ 0 z is. B. vom Ventilhersteller angegeben. As stated by the valve manufacturer.

Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines Verfahrens zum Betrieb eines Brenners mit einer auf eine vorgewählte Leistung bezogenen Zufuhr von Brennstoff. The object of the invention is to provide a method for operating a burner with a relative to a preselected power supply of fuel. Weitere Aufgabe der Erfindung ist die Angabe einer entsprechenden Brenneranordnung. Another object of the invention is to provide a corresponding burner assembly.

Erfindungsgemäß wird die auf ein Verfahren gerichtete Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb eines Brenners, dem eine Brennstoffmenge eines Brennstoffes über eine Brennstoffzufuhrleitung zugeführt wird, wobei die Brennstoffmenge über den Öffnungsgrad eines Stellgliedes abhängig von einer gewählten Leistung des Brenners eingestellt wird und wobei der Öffnungsgrad anhand dieser Leistung bestimmt und unmittelbar eingestellt wird. According to the invention directed to a method object is achieved by a method for operating a burner to which a fuel quantity of a fuel supplied via a fuel feed line, the fuel quantity by the opening degree of a control element is set depending on a selected output of the burner and wherein the opening degree based this power is determined and adjusted directly.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine, üblicherweise durchgeführte, iterative Regelung der zugeführten Brennstoffmenge in Abhängigkeit von der vorgewählten Leistung zu träge gegenüber plötzlich geänderten betrieblichen Randbedingungen ist. The invention is based on the finding that a commonly performed, iterative control of the amount of fuel supplied in dependence on the preselected power is inert to suddenly changed operating conditions. Bei einer solchen iterativen Regelung wird der Öffnungsgrad schrittweise so geregelt, daß sich die vorgewählte Leistung einstellt. In such an iterative control of the opening degree is gradually controlled so that the preselected power is established. In anderen Regelsystemen wird die angeforderte Leistung zB durch ein in der Regel sehr komplexes mechanisches System direkt in eine Stellgröße umgesetzt, durch welche der Öffnungsgrad festgelegt ist. In other control systems the requested service is for example implemented by a very complex usually mechanical system directly into a control value by which the opening degree is set. Bei solchen Systemen ergibt sich in der Regel eine sehr eingeschränkte Variabilität hinsichtlich der Reaktion auf geänderte Randbedingungen, da eine Umsetzung von der vorgewählten Leistung in den Öffnungsgrad nur mit einem voreingestellten, festgelegten Mechanismus erfolgt. In such systems, there is usually a very limited variability in the response to changing conditions, as a conversion of the selected performance in the opening degree is only with a preset, fixed mechanism.

Als Brenner kommt insbesondere ein Brenner für eine Gasturbine in Frage, die Erfindung ist aber auch zB für eine Verbrennungsmaschine eines Fahrzeugs geeignet. As a burner is in particular a burner for a gas turbine in question, but the invention is also suitable for example for an internal combustion engine of a vehicle. Brennstoff für den Brenner kann z. Fuel for the burner z can. B. sein: Erdöl, Erdgas, Diesel, Benzin oder Kerosin. his example: oil, gas, diesel, petrol or kerosene.

Demgegenüber wird bei der Erfindung der Öffnungsgrad zunächst anhand der gewählten Leistung berechnet und dann unmittelbar eingestellt. By contrast, is first calculated with the invention, the opening degree based on the selected power, and then immediately adjusted. Damit ergibt sich der Vorteil, daß keine iterative Regelung durchgeführt werden muß. This gives the advantage that no iterative control must be performed. Somit erfolgt eine bedeutend schnellere Systemreaktion. Thus, a significantly faster system reaction. Das System reagiert also sehr viel schneller zB auf äußere Störfälle wie eine Pumpenumschaltung. Thus, the system reacts much more quickly, for example, to external incidents such as a pump switching. Weiterhin ergibt sich der Vorteil, daß man den aktuellen Betriebsbedingungen besser und variabler gerecht werden kann, da der Öffnungsgrad angepaßt an die jeweiligen Betriebsbedingungen berechnet wird. Furthermore, there is the advantage that one can better and variable meet the current operating conditions, since the opening degree is calculated adapted to the respective operating conditions is obtained. ZB sind Änderungen in der Temperatur, Dichte oder Art des Brennstoffes oder ein am Brennerort veränderlicher Druck in einfacher Weise für die Regulierung der zuzuführenden Brennstoffmenge heranziehbar. For example, changes in temperature, density or type of fuel or a variable pressure on Brennerort easily heranziehbar for the regulation of the supplied amount of fuel. Gegenüber Regelsystemen mit einer direkten, mechanischen Umsetzung von der vorgewählten Leistung in den Öffnungsgrad ergibt sich also eine erheblich erhöhte Flexibilität hinsichtlich geänderter Randbedingungen. Compared with control systems with a direct, mechanical implementation of the selected performance in the opening degree is thus a considerably increased flexibility in terms of changed conditions yields.

Bevorzugt wird der Heizwert des Brennstoffes ermittelt und zur Berechnung des Öffnungsgrades herangezogen. the calorific value of the fuel is preferably determined and used to calculate the opening degree. Bevorzugtermaßen wird als Brennstoff ein Gemisch aus mindestens zwei Stoffen verwendet. Preferred dimensions of a mixture of at least two substances is used as fuel. Zur Ermittlung der benötigten Brennstoffmenge wird der Heizwert des Brennstoffes herangezogen, da dieser eine Leistungsfreisetzung aus der Verbrennung mitbestimmt. For determining the required amount of fuel, the calorific value of the fuel is used, as this also determined a power release from the combustion. Eine solche Bestimmung des Heizwertes ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ein Brennstoffgemisch verwendet wird, möglicherweise sogar mit einer zeitlich variablen Zusammensetzung. Such a determination of the calorific value is in particular of advantage when a fuel mixture is used, possibly with a time-variable composition. Vorzugsweise wird als Brennstoff ein Öl-Wasser-Gemisch verwendet, wobei der Energieverbrauch für eine Verdampfung des Wassers bei der Verbrennung ermittelt und zur Berechnung des Öffnungsgrades herangezogen wird. Preferably an oil-water mixture is used as the fuel, the energy consumption for evaporating the water during the combustion is determined and used to calculate the opening degree. Eine solche Öl-Wasser-Emulsion oder Dispersion wird zur Verringerung von Stickoxidemissionen verwendet. Such an oil-water emulsion or dispersion is used to reduce nitrogen oxide emissions. Durch die Beimischung von Wasser wird die mittlere Verbrennungstemperatur abgesenkt. The addition of water, the average combustion temperature is lowered. Durch die Verdampfung des Wassers wird ein Teil der Energie des Brennstoffes verbraucht und trägt damit nicht zur gewünschten Leistung bei. By the evaporation of the water a part of the energy of the fuel is consumed and thus does not contribute to desired performance.

Bevorzugt wird die Dichte des Brennstoffes ermittelt und zur Berechnung des Öffnungsgrades herangezogen. the density of the fuel is preferably determined and used to calculate the opening degree. Über die Dichte des Brennstoffes ist der Massenström des Brennstoffes durch die Brennstoffzufuhrleitung mitbestimmt. On the density of the fuel of the Massenström of fuel is influenced by the fuel supply line. Gerade bei Verwendung eines Brennstoffgemisches ist die Bestimmung der Dichte des Brennstoffes von Vorteil. Especially when using a fuel mixture is to determine the density of the fuel advantageous.

Bevorzugtermaßen wird ein Druckverlust in der Brennstoffzufuhrleitung ermittelt und zur Berechnung des Öffnungsgrades herangezogen. Preferred dimensions, a pressure loss is detected in the fuel supply line and used for calculation of the opening degree. Durch einen solchen Druckverlust wird der Massenstrom des Brennstoffes durch die Brennstoffzufuhrleitung mitbestimmt, so daß dieser Druckverlust vorteilhafter Weise bei der Berechnung des Öffnungsgrades berücksichtigt wird. By such a pressure loss of the mass flow of the fuel is influenced by the fuel supply line, so that this pressure loss is advantageously taken into account in the calculation of the opening degree.

Bevorzugt mündet der Brenner in eine Brennkammer, in der ein Brennkammerdruck herrscht, wobei der Brennkammerdruck gemessen und zur Berechnung des Öffnungsgrades herangezogen wird. Preferably, the burner opens into a combustion chamber in which a combustion chamber pressure prevails, wherein the combustion chamber pressure is measured and used to calculate the opening degree.

Der Druck in der Brennkammer wirkt sich auf die Menge des in die Brennkammer eintretenden Brennstoffes aus. The pressure in the combustion chamber has an impact on the amount of light entering the combustion chamber fuel. Insbesondere bei einer Gasturbine herrscht in deren Brennkammer ein erheblich höherer Druck, verglichen mit dem Umgebungsdruck, da der Brennkammer Verbrennungsluft aus einem Verdichter zugeführt wird. Particularly in the case of a gas turbine whose combustion chamber prevails in a considerably higher pressure compared to the ambient pressure because of the combustion chamber, combustion air is supplied from a compressor.

Bevorzugt wird für das Stellglied ein Durchflußvergleichswert ermittelt, bei dem sich unter den herrschenden Druckverhältnissen ein Brennstoffmassenstrom durch das Stellglied ergibt, der zu gewählten Leistung des Brenners führt, wobei der Öffnungsgrad mittels eines bekannten Zusammenhangs zwischen dem Durchflußvergleichswert und dem Öffnungsgrad bestimmt wird. a through-flow is preferably determined for the actuator, in which a fuel mass flow results under the prevailing pressure conditions by the actuator, which leads to the selected output of the burner, wherein the opening degree is determined by a known relationship between the through-flow and the degree of opening. Ein solcher Durchflußvergleichswert ist der aus dem zitierten Taschenbuch für den Maschinenbau angegebene k V -Wert. Such a through-flow is indicated from the cited Taschenbuch für den Maschinenbau k V value.

Bevorzugt ist der Brenner für einen wahlweisen Betrieb mit mindestens zwei unterschiedlichen Brennstoffen ausgelegt. Preferably, the burner is designed for optional operation with at least two different fuels. Bevorzugtermaßen ist der Brenner sowohl als Diffusionsbrenner als auch als Vormischbrenner betreibbar. Preferred dimensions of the burner is operated both as a diffusion burner as well as a premix burner. Vorzugsweise ist der Brenner für einen Betrieb in einer Gasturbine ausgelegt, insbesondere für einen Betrieb in einer stationären Gasturbine. Preferably, the burner is designed for operation in a gas turbine, particularly for operation in a stationary gas turbine. Ein solcher Brenner ist zB sowohl mit Erdöl als auch mit Erdgas betreibbar. Such a burner can be operated eg with both petroleum and natural gas. Er weist bevorzugt einen zentralen Pilotbrenner auf, welcher als Diffusionsbrenner arbeitet, dh es erfolgt keine Vormischung von Verbrennungsluft und Brennstoff. It preferably has a central pilot burner which works as a diffusion burner, ie there is no pre-mixing of combustion air and fuel. Der zentrale Pilotbrenner ist von einem Hauptbrenner umgeben, der als Vormischbrenner arbeitet, dh Verbrennungsluft und Brennstoff werden zunächst gemischt und anschließend der Verbrennung zugeführt. The central pilot burner is surrounded by a main burner, which operates as a premix burner, that is combustion air and fuel are first mixed and then fed to the combustion. Der Diffusionsbrenner weist bevorzugt eine Vorlauf-/Rücklaufdüse auf, dh der Brennstoff, insbesondere Erdöl, tritt über einen Vorlaufkanal in die Düse ein und teilweise aus der Düsenöffnung aus. The diffusion burner preferably has a flow / return flow, that is, the fuel, in particular crude oil occurs, a flow channel in the nozzle and partially out of the nozzle opening. Der verbleibende Teil des Brennstoffes wird über eine Rücklaufleitung wieder in einen Brennstoffsammelbehälter zurückgeführt. The remaining part of the fuel is returned to a fuel vessel via a return line. Die zugeführte und die zurückgeführte Brennstoffmenge sind dabei jeweils durch ein eigenes Stellglied einstellbar. The supplied and the returned amount of fuel are each adjustable by its own actuator. Die Regelung der zugeführten Brennstoffmenge ist für ein solches System sehr komplex. The control of the fuel quantity supplied is very complex for such a system. Eine flexible Einstellung des Öffnungsgrades abhängig von den jeweiligen Betriebsbedingungen ist hier von besonderem Vorteil. Flexible adjustment of the opening degree depending on the operating conditions is here of particular advantage.

Erfindungsgemäß wird die auf eine Brenneranordnung gerichtete Aufgabe gelöst durch eine Brenneranordnung mit einem Brenner, dem eine Brennstoffmenge eines Brennstoffes über eine Brennstoffzufuhrleitung zuführbar ist, wobei die Brennstoffmenge über den Öffnungsgrad eines Stellgliedes abhängig von einer gewählten Leistung des Brenners einstellbar ist, wobei mit dem Stellglied eine Steuereinrichtung verbunden ist, in welcher Steuereinheit der Öffnungsgrad abhängig von der Leistung, der Art des Brennstoffes und einem Druckverlust in der Brennstoffzufuhrleitung bestimmbar und ein entsprechendes Signal an das Stellglied so übertragbar ist, daß dieser Öffnungsgrad eingestellt wird. According to the invention directed to a burner assembly object is achieved by a burner arrangement with a burner to which a fuel quantity of a fuel via a fuel supply pipe can be supplied, wherein the quantity of fuel by the opening degree of a control element is adjustable in dependence of a selected output of the burner, wherein the actuator comprises a control device is connected, in which control unit the opening degree dependent determined by the power, the type of fuel and a pressure loss in the fuel supply line and a corresponding signal to the actuator that this opening degree is set is transferred.

Die Vorteile einer solchen Brenneranordnung ergeben sich entsprechend den obigen Ausführungen zu den Vorteilen des Verfahrens zum Betrieb eines Brenners. The advantages of such a burner assembly result as set out above to the advantages of the method for operating a burner.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. The invention will be explained in more detail with reference to the drawing in one embodiment. Die einzige Figur zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Brenner 1, welcher in einer Gasturbine 2 angeordnet ist. The single figure shows schematically and not to scale a burner 1, which is arranged in a gas turbine. 2 Die Gasturbine 2 weist hintereinander geschaltet einen Verdichter 4, eine Brennkammer 6 und eine Turbine 8 auf. The gas turbine 2 has connected in series a compressor 4, a combustor 6, and a turbine 8. Der Brenner 1 weist einen zentralen Diffusionsbrenner 3 und einen den Diffusionsbrenner 3 ringkanalförmig umgebenden Vormischbrenner 5 auf. The burner 1 comprises a central diffusion burner 3 and a diffusion burner 3 ring-shaped channel surrounding premix burner 5 on. Der Diffusionsbrenner 3 umfaßt einen Vorlaufkanal 7 und eine Rücklaufleitung 9. Der Diffusionsbrenner 3 mündet mit einer Düsenöffnung 11 in die Brennkammer 6. Dem Vormischbrenner 5 wird über einen Strömungsweg 13 aus dem Verdichter 4 Verdichterluft zugeführt. The diffusion burner 3 includes a flow channel 7 and a return pipe 9. The diffusion burner 3 opens with a nozzle orifice 11 into the combustion chamber 6. The premix burner 5 is supplied through a flow path 13 from the compressor 4 compressor air. Verdichterluft wird auch, hier nicht näher dargestellt, dem Diffusionsbrenner 3 zugeführt. Compressor air is also not specifically illustrated here, is supplied to the diffusion burner. 3 Zu dem Vormischbrenner 5 führt eine Brennstoffzufuhrleitung 15a. To the premix burner 5, a fuel supply line leads 15a. Zu dem Diffusionsbrenner 3 führt eine Brennstoffzufuhrleitung 15b. To the diffusion burner 3, a fuel supply line leads 15b. An der Rückleitung 9 schließt sich eine Brennstoffrückleitung 17 an. On the return line 9 to a fuel return line 17 connects. In die Brennstoffzufuhrleitung 15a ist ein Stellglied 19a und in die Brennstoffzufuhrleitung 15b ein Stellglied 19b eingebaut. In the fuel supply line 15a, an actuator 19a and in the fuel supply line 15b, an actuator 19b is installed. Mit den Kolben 20a, 20b ist anschaulich ein jeweiliger Öffnungsgrad O für die Stellglieder 19a, 19b dargestellt. With the pistons 20a, 20b is clearly a respective opening degree O for the actuators 19a, 19b shown. In die Brennstoffrückleitung 17 ist ein Stellglied 21 eingebaut. In the fuel return line 17 an actuator 21 is installed. Es ist ebenfalls mit einem Kolben 22 ein Öffnungsgrad O für das Stellglied 21 veranschaulicht. It is also an opening degree O illustrates a piston 22 for the actuator 21st Das Stellglied 19a ist über eine Leitung 23a, das Stellglied 19b über eine Leitung 23b und das Stellglied 21 über eine Leitung 25 mit einer Steuereinrichtung 27 verbunden. The actuator 19a is connected via a line 23a, actuator 19b through a line 23b, and the actuator 21 via a line 25 to a control device 27th In diese Steuereinrichtung 27 führt weiterhin eine Leitung 28, über die eine gewünschte Leistung L für die Gasturbine 2 eingegeben wird. In this control device 27 further performs a line 28 via which a desired output L is input to the gas turbine. 2 Weiterhin ist die Steuereinrichtung 27 über eine Leitung 29 mit einem Drucksensor 31 verbunden, welcher in der Brennkammer 6 angeordnet ist. Furthermore, the control device 27 is connected via a line 29 with a pressure sensor 31 which is disposed in the combustion chamber. 6 Die Brennstoffzufuhrleitungen 15a und 15b sind an eine Pumpe 39 angeschlossen. The fuel supply lines 15a and 15b are connected to a pump. 39 Vor die Pumpe 39 ist ein Mischer 37 geschaltet. Before the pump 39, a mixer 37 is connected. Der Mischer 37 ist mit einem Wassertank 35 und einem Öltank 33 verbunden. The mixer 37 is connected to a water tank 35 and an oil tank 33rd In den Öltank 33 mündet weiterhin die Brennstoffrückleitung 17. In the oil tank 33 also opens the fuel return line 17th

Bei Betrieb der Gasturbine 2 wird über die Pumpe 39 Öl B aus dem Öltank 33 in den Mischer 37 gefördert. In operation of the gas turbine 2 39 oil B is supplied from the oil tank 33 to the mixer 37 via the pump. Weiterhin wird Wasser H aus dem Wassertank 35 in den Mischer 37 geleitet. Furthermore, water H is passed from the water tank 35 to the mixer 37th Das Öl B und das Wasser H vermischen sich zu einem Brennstoff BH. The oil B and water H are mixed to form a fuel BH. Dieser wird über die Brennstoffzufuhrleitungen 15a und 15b dem Vormischbrenner 5 und dem Diffusionsbrenner 3 zugeführt. This is supplied through the fuel supply lines 15a and 15b, the premix burner and the diffusion burner 5. 3 Der Brennstoff BH verbrennt sodann in der Brennkammer 6. Das entstehende heiße Abgas treibt die Turbine 8 an. The fuel BH then burns in the combustion chamber 6. The resulting hot exhaust gas drives the turbine to 8. Je nach der gewünschten Leistung für die Turbine 8 muß mehr oder weniger Brennstoff BH zugeführt werden. Depending on the desired performance for the turbine 8 more or less fuel to be supplied to BH. Dabei ist es auch oft wünschenswert, einen veränderlichen Gehalt an Wasser H im Brennstoff BH einzustellen. It is also often desirable to set a variable content of water in the fuel H BH. Mit dem veränderlichen Wassergehalt ändert sich sowohl der Heizwert des Brennstoffs BH als auch der Energieverbrauch zu einer Verdampfung des Wassers H. Es ändert sich auch die Dichte des Brennstoffes BH. With the variable water content, both the heating value of the fuel BH as well as the energy consumption to an evaporation of the water varies H. It also changes the density of the fuel BH. Diese veränderlichen Größen beeinflussen eine Leistungsfreisetztung bei der Verbrennung, so daß die zugeführte Menge an Brennstoff BH zur Erzielung der gewünschten Leistung L entsprechend reguliert werden muß. These variable quantities influence a power release Tung during combustion, so that the supplied amount of fuel BH must be adjusted accordingly to achieve the desired power L. Außerdem können zB plötzliche Druckeinbrüche eine sehr schnelle Regulierung der zugeführten Brennstoffmenge erforderlich machen. In addition, for example, sudden pressure declines may require a very fast regulating the amount of fuel supplied. Diesen Anforderungen wird die gezeigte Anordnung dadurch gerecht, daß die gewünschte Leistung L an die Steuereinrichtung 27 gegeben wird, wo aus den physikalischen Randbedingungen unmittelbar der jeweilige Öffnungsgrad O der Stellglieder 19a,19b und 21 berechnet wird. These requirements, the arrangement shown is thus just that the desired power L is given to the control device 27, where the physical boundary conditions is calculated directly, the respective degree of opening O of the actuators 19a, 19b and 21st Es erfolgt also keine langsame, iterative Nachregelung der zugeführten Brennstoffmenge. Thus, there is no slow, iterative adjustment of the fuel quantity supplied. In die Berechnung der Öffnungsgrade O fließen die Art und Zusammensetzung des Brennstoffes BH ein, so daß man einer variablen Zusammensetzung des Brennstoffes BH gerecht wird. the nature and composition of the fuel BH are included in the calculation of the opening degree O, so that it fulfills a variable composition of the fuel BH. Im einzelnen erfolgt die Berechnung der Öffnungsgrade O zB wie folgt: Specifically, the calculation of the degrees of opening O is done like this:

Zunächst wird der Heizwert HW BH des Brennstoffes BH anhand des Massenstromes m ˙ H und des Heizwertes HW H des Wassers H, des Massenstromes m ˙ B und des Heizwertes HW B des Heizöles B anhand folgender Formel ermittelt: First, the heating value of the fuel HW BH BH based on the mass flow m ˙ H and calorific value of the water HW H H, the mass flow m ˙ B and the calorific value H of the fuel oil B B is determined using the following formula: HW BH HW BH = = m m H H · · HW H HW H + + m m B B · · HW B HW B m m H H + + m m B B

Über einen negativen Heizwert HW H für das Wasser H wird hierbei der Energieverbrauch für die Verdampfung des Wassers H berücksichtigt. A negative heating value H for the water HW H of the energy consumption for the evaporation of the water H is taken into account.

In einem zweiten Schritt wird die Dichte D BH des Brennstoffes anhand der Dichte D B des Öles und der Dichte D H des Wassers anhand folgender Formel bestimmt: In a second step the density of the fuel is D BH B of the oil and the density determined from the density D D H of water using the following formula: D BH D BH = = ( ( m m H H + + m m B B ) · D B D B · · D H D H m m H H · · D B D B + + m m B B · · D H D H

Weiterhin wird der Druckverlust Δp D im Diffusionsbrenner 3 aus einer für den Diffusionsbrenner 3 spezifischen, vom einlaufenden Massenstrom m ˙ VL und rücklaufenden Massenstrom m ˙ RL abhängigen Kennlinienwert K nach folgender Formel bestimmt: Further, the pressure loss .DELTA.p D is the diffusion burner 3 of a specific for the diffusion burner 3, dependent on the incoming mass flow m ˙ VL and recoiling mass flow m ˙ RL characteristic value K determined by the following formula: Δ Δ p D p D = = K K ( ( m m VL VL m m RL RL ) · ) · m m 2 2 VL VL · · 1 1 D BH D BH

Der Rohrleitungsdruckverlust Δp R in den Brennstoffzufuhrleitungen 15a und 15b wird anhand eines für diese Leitungen spezifischen k V -Wertes k VR anhand folgender Formel ermittelt: The pipeline pressure loss .DELTA.p R in the fuel supply lines 15a and 15b is determined using an antibody specific for these lines k V k -value VR using the following formula: Δ Δ p R R p = = m m 2 2 VL VL · · 1 1 D BH D BH · · 1 1 k k 2 2 VR VR

Mit Hilfe des in der Brennkammer 6 herrschenden Brennkammerdruckes pB wird nun der hinter den Stellglieder 19a,19b einzustellende Druck pS bestimmt aus: With the help of the pressure prevailing in the combustion chamber 6 of the combustion chamber pressure pB pressure pS be set behind the actuators 19a, 19b will now be determined from: pS pS = = pB pB + Δ + Δ p D p D + Δ + Δ p R R p

Der k V -Wert der Stellglieder 19a,19b ergibt sich nunmehr mit dem Druck pP hinter der Pumpe 39 zu: The k value V of the actuators 19a, 19b results now with the pressure to pP downstream of the pump 39: k V k V = = m m VL VL D BH D BH ·( · ( pP pp - - pS pS ) )

Aus dem bekannten Zusammenhang zwischen dem k V -Wert und Öffnungsgrad O ist schließlich der gewünschte Öffnungsgrad O festgelegt. From the known relationship between V k value and opening degree O, the desired degree of opening O finally is fixed. Über Signale SA,SB werden die jeweiligen Öffnungsgrade O bei den Stellgliedern 19a, 19b eingestellt. Via signals SA, SB, the respective degrees of opening O in the actuators 19a, 19b are set. Ein Signal SC für das Stellglied 21 in der Rücklaufleitung 17 erfolgt sinngemäß genauso wie die Berechnung der Signale SA und SB. A signal SC for the actuator 21 in the return line 17 is carried out in the same way as the calculation of the signals SA and SB.

Claims (11)

  1. Method of operating a burner (1), which is supplied with a quantity of a fuel (BH) by means of a fuel supply line (15), the fuel quantity being set by means of the degree of opening (O) of a setting element (19) as a function of a selected output (L) of the burner (1), characterized in that the calorific value of the fuel (BH) is determined, and that the degree of opening (O) is calculated using the selected output (L) and using the calorific value of the fuel (BH) and is set directly.
  2. Method according to Claim 1, characterized in that a mixture of at least two materials (B, H) is used as the fuel (BH).
  3. Method according to Claim 2, characterized in that an oil/water mixture is used as the fuel (BH), the energy consumption for any evaporation of the water (H) being determined during the combustion and being employed in the calculation of the degree of opening (O).
  4. Method according to one of the preceding claims, in which the density of the fuel (BH) is determined and is employed in the calculation of the degree of opening (O).
  5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a pressure loss Δp is determined in the fuel supply line (15) and is employed in the calculation of the degree of opening (O).
  6. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the burner (1) opens into a combustion chamber (6) in which a combustion chamber pressure (pB) is present, the combustion chamber pressure (pB) being measured and employed in the calculation of the degree of opening (O).
  7. Method according to one of the preceding claims, characterized in that, for the setting element (19), a through-flow comparison value (kV) is determined at which, for the pressure conditions present, there is a fuel mass flow through the setting element which leads to the selected output (L) of the burner (1), the through-flow comparison value (kV) being employed in the calculation of the degree of opening (O).
  8. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the burner (1) is designed for optional operation with at least two different fuels (BH, G).
  9. Method according to Claim 8, characterized in that the burner (1) can be operated both as a diffusion burner (3) and as a premixing burner (5).
  10. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the burner (1) is designed for operation in a gas turbine (2), in particular in a stationary gas turbine (2).
  11. Burner arrangement having a burner (1), which can be supplied with a quantity of a fuel (BH) via a fuel supply line (15), it being possible to set the fuel quantity by means of the degree of opening (O) of a setting element (19) as a function of a selected output (L) of the burner (1), characterized in that a control device (27) is connected to the setting element (19), in which control device (27) a calculation of the degree of opening (O) can be carried out as a function of the selected output (L) and as a function of the calorific value of the fuel, it being possible to transmit a signal (S), for setting the degree of opening (O), from the control unit (27) to the setting element (19), whereby the degree of opening of the setting element is set directly according to the selected output and the calorific value of the fuel.
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