EP1265029A2 - Burner system - Google Patents
Burner system Download PDFInfo
- Publication number
- EP1265029A2 EP1265029A2 EP02405361A EP02405361A EP1265029A2 EP 1265029 A2 EP1265029 A2 EP 1265029A2 EP 02405361 A EP02405361 A EP 02405361A EP 02405361 A EP02405361 A EP 02405361A EP 1265029 A2 EP1265029 A2 EP 1265029A2
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- flow
- flow channel
- combustion chamber
- burner
- section
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
- F23C7/002—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion
-
- 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
- F23D14/02—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
-
- 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
- F23D11/40—Mixing tubes or chambers; Burner heads
- F23D11/402—Mixing chambers downstream of the nozzle
-
- 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
- F23D14/70—Baffles or like flow-disturbing devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D17/00—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel
- F23D17/002—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel gaseous or liquid fuel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
- F23C2900/07002—Premix burners with air inlet slots obtained between offset curved wall surfaces, e.g. double cone burners
-
- 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
- F23R2900/03341—Sequential combustion chambers or burners
Definitions
- the invention relates to a burner system with a premix burner, in which is provided at least one vortex generator, the one of the Air-containing, gaseous air flowing through the premix burner Main flow is interspersed in the gaseous downstream of the vortex generator and / or liquid fuel as a secondary flow for generating a fuel / air mixture is injected, as well as with a combustion chamber, which is downstream of the Premix burner connects to this and a combustion chamber cross section which is larger than that limited by the premix burner Flow cross section immediately upstream of the combustion chamber.
- FIG. 3 shown schematically.
- the known burner system has a premix burner 1, through which a supply air flow ZL flows axially.
- the usually supply air ZL compressed by a compressor stage first flows through one Vortex generator 2, for example of the type described in EP 0 619 133 B1 described vortex generator.
- the vortex generator 2 typically consists of four tetrahedral vertebral bodies, which are equally distributed in Are arranged circumferentially within the flow channel.
- Such a thing vortex generator 2 is capable of four vortex flow pairs generate that downstream within the subsequent premix burner 1 spread.
- gaseous or liquid fuel is centralized in the swirled supply air ZL injected.
- the fuel mixes along the downstream one Mixing section 4 largely uniformly with the swirled supply air ZL Fuel / air mixture, which finally flows in the direction of flow Premix burner 1 subsequent combustion chamber 5 enters and is ignited.
- the flow transition within the burner system shown in Fig. 3 is in per se known step-shaped, i.e. the by the Premixing burner 1 in the mixing area 4 limits the flow cross section C1 directly over a sharp-edged step 6 to the widened Combustion chamber cross section C2.
- This erratic transition between Premix burner 1 and combustion chamber 5 are fluidically within the axially propagating fuel / air mixture to so-called, downstream to the sharp-edged step 6 spreading separation vortex 7, which is a considerable have vertebral strength oriented transversely to the direction of propagation and form a periodic sequence.
- thermoacoustic Vibrations are basically resonant phenomena, which can be found in certain Train operating states of the burner system more or less, however especially in the case of lower inlet or flame temperatures Appearance.
- Burner system to improve the combustion process is optimized within the combustion chamber.
- Combustion chamber volume almost completely for combustion of the in the combustion chamber to use entering fuel / air mixture.
- thermoacoustic vibrations The ones to be met Precautions should on the one hand be possible with the simplest possible means and raise only low costs. It is also important to take precautions in existing ones to integrate burner systems in operation.
- a burner system is designed in accordance with the preamble of claim 1, that a flow channel is provided between the premix burner and the combustion chamber and is delimited by side walls which create a gradual transition between the flow cross section (C1) and the combustion chamber cross section (C2), and that at least one flow stall structure is provided upstream, inside and / or downstream of the flow channel, through which the fuel / air mixture passing through the flow channel is locally detached from the side wall of the flow channel.
- a gradual transition between the Premix burner and the combustion chamber which is preferably rounded is trained.
- the term gradual transition basically means everyone To understand transition geometry that the flow cross section within the Premix burner, which is smaller than that inside the combustion chamber, gradually expanded to the cross-section of the combustion chamber.
- the Transition to a funnel-shaped contour with which the flow cross-section within the premix burner to the combustion chamber cross-section evenly is expanded. It is also possible to make the transition area conical, i.e. with straight, obliquely inclined to the direction of flow side walls. Also a segmented series of straight lines Sidewall sections or multi-step transition structures are basically conceivable.
- the stall structure is attached to the side wall of the flow channel and has a tear-off edge, which is preferably at the flow outlet of the Flow channel is arranged. Upstream to the tear-off edge Flow stall structure on aerodynamically favorable surface parts, which are upstream nestle the side wall of the flow channel.
- Fig. 1 is a schematic longitudinal section through an inventive trained burner system shown as a connector between the Premix burner 1 and combustion chamber 5 provide a flow channel 10, whose side walls make a gradual transition between the Flow cross-section C1 within the premix burner and the Create combustion chamber cross section C2.
- the side walls of the flow channel 10 are evenly curved, like a funnel, and allow thus a continuous flow cross-sectional expansion.
- the re-application point 9 moves upstream in the direction of the Premix burner 1, whereby the slipstream-related dead space 8 is considerable is reduced.
- the shear layer containing the transverse vertebrae 7 is also significantly shortened trained with considerably weaker vertebrae.
- FIGS. 2a-c an advantageously designed one is shown in several view variants
- Flow channel 10 shown which as a single component already in module existing burner systems can be integrated.
- Fig. 2a shows a view of the flow channel 10 upstream in the direction of Premix burner 1. Immediately at the flow outlet shown in Fig. 2a of the flow channel 10 there are four flow separation structures 11 each associated tear-off edges 12.
- 2b which shows a perspective oblique view of the flow channel 10
- the stall structures 11 are more clearly visible in their spatial shape.
- Flow separation structures 11, which are upstream of the separation edge 12 in each case have aerodynamic surface parts 13 through which the through Flow channel 10 flowing through continuously from the side walls is distracted locally.
- An actual flow separation takes place along the Tear-off edge 12 of the respective stall structures.
- 2c is one Sectional view along the section AA shown in Fig. 2a. On the corresponding reference numbers already mentioned will be here directed.
- the burnout behavior can be arranged symmetrically around the flow channel of a generic burner system can be decisively optimized. at the same time the measure according to the invention serves decisively for damping itself combustion chamber pulsations forming within the burner system.
Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Brennersystem mit einem Vormischbrenner, in dem wenigstens ein Wirbel-Generator vorgesehen ist, der von einer den Vormischbrenner axial durchströmenden, Luft enthaltenden, gasförmigen Hauptströmung durchsetzt wird, in die stromab des Wirbel-Generators gasförmiger und/oder flüssiger Brennstoff als Sekundärströmung zur Erzeugung eines Brennstoff/Luft-Gemisches eingedüst wird, sowie mit einer Brennkammer, die sich stromab des Vormischbrenners an diesen anschließt und einen Brennkammerquerschnitt aufweist, der größer ist als der durch den Vormischbrennner begrenzte Strömungsquerschnitt unmittelbar stromauf zur Brennkammer.The invention relates to a burner system with a premix burner, in which is provided at least one vortex generator, the one of the Air-containing, gaseous air flowing through the premix burner Main flow is interspersed in the gaseous downstream of the vortex generator and / or liquid fuel as a secondary flow for generating a fuel / air mixture is injected, as well as with a combustion chamber, which is downstream of the Premix burner connects to this and a combustion chamber cross section which is larger than that limited by the premix burner Flow cross section immediately upstream of the combustion chamber.
Ein vorstehend genanntes, gattungsgemäßes Brennersystem geht beispielsweise
aus der EP 0 623 786 B1 hervor und ist zu Zwecken einer optimierten
Durchmischung zwischen einer Brennstoffmassenströmung und einer Zuluftströmung
ausgebildet. Ein diesbezügliches, gattungsgemäßes Brennersystem ist in Figur 3
schematisch dargestellt. Das bekannte Brennersystem weist einen Vormischbrenner
1 auf, der axialwärts von einem Zuluftstrom ZL durchströmt wird. Die in der Regel
von einer Verdichterstufe komprimierte Zuluft ZL durchströmt zunächst einen
Wirbelgenerator 2, beispielsweise nach Art des in der EP 0 619 133 B1
beschriebenen Wirbelgenerators. Typischerweise besteht der Wirbelgenerator 2 aus
vier tetraederförmig ausgebildeten Wirbelkörpern, die gleich verteilt in
Umfangsrichtung innerhalb des Strömungskanals angeordnet sind. Ein derartig
aufgebauter Wirbelgenerator 2 vermag jeweils vier Wirbelströmungspaare zu
erzeugen, die sich stromab innerhalb des sich anschließenden Vormischbrenners 1
ausbreiten. Vorzugsweise über eine axial angebrachte Brennstofflanze 3, die
stromab des Wirbelgenerators 2 innerhalb des Vormischbrenners 1 angeordnet ist,
wird gasförmiger oder flüssiger Brennstoff in die verwirbelte Zuluft ZL zentral
eingedüst. Der Brennstoff vermengt sich längs der sich stromab erstreckenden
Mischstrecke 4 weitgehend gleichmäßig mit der durchwirbelten Zuluft ZL zu einem
Brennstofff-/Luft-Gemisch, das schließlich in Strömungsrichtung in eine sich an den
Vormischbrenner 1 anschließende Brennkammer 5 eintritt und gezündet wird.An above-mentioned generic burner system works, for example
from EP 0 623 786 B1 and is an optimized one for purposes
Mixing between a fuel mass flow and a supply air flow
educated. A generic burner system in this regard is shown in FIG. 3
shown schematically. The known burner system has a
Der Strömungsübergang innerhalb des in Fig. 3 dargestellten Brennersystems ist in
an sich bekannter Weise stufenförmig ausgebildet, d.h. der durch den
Vormischbrenner 1 im Mischbereich 4 befindliche Strömungsquerschnitt C1 grenzt
unmittelbar über eine scharfkantige Stufe 6 an den aufgeweiteten
Brennkammerquerschnitt C2 an. Dieser sprunghafte Übergang zwischen
Vormischbrenner 1 und Brennkammer 5 führt strömungstechnisch innerhalb des sich
axialwärts ausbreitenden Brennstoff-/Luft-Gemisches zu sogenannten, sich stromab
zur scharfkantigen Stufe 6 ausbreitenden Separationswirbel 7, die eine beachtliche
quer zur Ausbreitungsrichtung orientierte Wirbelstärke aufweisen und sich in
periodischer Abfolge bilden. Eben jene Separationswirbeln 7 führen unter
bestimmten Betriebsbedingungen zu Verbrennungsinstabilitäten, die zu einer
pulsierenden Wärmefreisetzung führen, vornehmlich innerhalb der sich längs der
Scherschicht ausbildenden Querwirbel. Derartige pulsierende Wärmefreisetzungen
sind überdies Ursache für die Ausbildung thermoakustischer Schwingungen
innerhalb der Brennkammer, die sich nicht nur äußerst nachteilhaft auf die
Verbrennung, sondern überdies in mechanisch stark belastender Weise auf alle
Gehäusekomponenten des Brennersystems auswirken. Thermoakustische
Schwingungen sind grundsätzlich resonante Erscheinungen, die sich in bestimmten
Betriebszuständen des Brennersystems mehr oder weniger ausbilden, aber
insbesondere bei geringeren Eingangs- oder Flammentemperaturen intensiv in
Erscheinung treten. The flow transition within the burner system shown in Fig. 3 is in
per se known step-shaped, i.e. the by the
Ein weiterer Nachteil des scharfkantigen Überganges zwischen dem
Vormischbrenner 1 und der Brennkammer 5 ist die nur ungenügende Ausnutzung
des gesamten Brennkammervolumens, zumal große Volumenteile 8 innerhalb der
Brennkammer 5 regelrecht abgeschattet sind und somit dem Verbrennungsvorgang
nicht zur Verfügung stehen. Untersuchungen an an sich bekannten Brennersystemen
haben gezeigt, dass der sogenannte Wiederanlegepunkt 9, an dem sich die
verwirbelte Scherschicht stromab der scharfkantigen Stufe 6 an die Innenwand der
Brennkammer 5 anlegt, in einem Abstand zur Stufe 6 liegt, der dem bis zu
siebenfachen des Brennkammerdurchmessers entspricht. Zudem ist zu beobachten,
dass sich der Wiederanlegepunkt 9 in Umfangsrichtung zur Brennkammer 5
asymmetrisch verhält.Another disadvantage of the sharp-edged transition between the
Es besteht daher die Aufgabe, ein vorstehend beschriebenes, gattungsgemäßes Brennersystem dahingehend zu verbessern, dass der Verbrennungsprozess innerhalb der Brennkammer optimiert wird. Insbesondere gilt es, das Brennkammervolumen nahezu vollständig zur Verbrennung des in die Brennkammer eintretenden Brennstoff-/Luft-Gemisches zu nutzen. Darüber hinaus gilt es, Maßnahmen zu treffen, die zur Vermeidung der sich innerhalb der Brennkammer auftretenden thermoakustischen Schwingungen dienen. Die zu treffenden Vorkehrungen sollen einerseits mit möglichst einfachen Mitteln realisierbar sein und nur geringe Kosten aufwerfen. Auch gilt es, die Vorkehrungen in bereits bestehende in Betrieb befindliche Brennersysteme zu integrieren.There is therefore the task of a generic type described above Burner system to improve the combustion process is optimized within the combustion chamber. In particular, it applies that Combustion chamber volume almost completely for combustion of the in the combustion chamber to use entering fuel / air mixture. In addition, Take measures to avoid getting inside the combustion chamber serve thermoacoustic vibrations. The ones to be met Precautions should on the one hand be possible with the simplest possible means and raise only low costs. It is also important to take precautions in existing ones to integrate burner systems in operation.
Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist im Anspruch 1
angegeben. Vorteilhafte Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche und der
nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren zu entnehmen.The object underlying the invention is achieved in
Erfindungsgemäß ist ein Brennersystem gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 derart
ausgebildet,
dass zwischen dem Vormischbrenner und der Brennkammer ein Strömungskanal
vorgesehen ist, der von Seitenwänden begrenzt ist, die einen graduellen Übergang
zwischen dem Strömungsquerschnitt (C1) und dem Brennkammerquerschnitt (C2)
schaffen, und
dass wenigstens eine Strömungsabrissstruktur stromauf, innerhalb und/oder stromab
des Strömungskanals vorgesehen ist, durch die das durch den Strömungskanal
hindurchtretende Brennstoff-/Luft-Gemisch lokal von der Seitenwand des
Strömungskanals abgelöst wird.According to the invention, a burner system is designed in accordance with the preamble of
that a flow channel is provided between the premix burner and the combustion chamber and is delimited by side walls which create a gradual transition between the flow cross section (C1) and the combustion chamber cross section (C2), and
that at least one flow stall structure is provided upstream, inside and / or downstream of the flow channel, through which the fuel / air mixture passing through the flow channel is locally detached from the side wall of the flow channel.
Im Unterschied zum scharfkantigen Übergang zwischen dem Vormischbrenner und der Brennkammer, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, weist das erfindungsgemäß ausgebildete Brennersystem einen graduellen Übergang zwischen dem Vormischbrenner und der Brennkammer auf, der vorzugsweise abgerundet ausgebildet ist. Unter dem Begriff gradueller Übergang ist grundsätzlich jede Übergangsgeometrie zu verstehen, die den Strömungsquerschnitt innerhalb des Vormischbrenners, der kleiner bemessen ist als jener innerhalb der Brennkammer, sukzessive auf den Brennkammerquerschnitt aufweitet. Im Idealfall weist der Übergang eine trichterförmige Kontur auf, mit der der Strömungsquerschnitt innerhalb des Vormischbrenners auf den Brennkammerquerschnitt gleichmäßig aufgeweitet wird. Ebenso ist es auch möglich, den Übergangsbereich konisch, d.h. mit geradlinig, schräg zur Strömungsrichtung geneigten Seitenwänden, auszubilden. Auch eine segmentierte Aneinanderreihung geradlinig ausgebildeter Seitenwandabschnitte oder mehrfach gestufte Übergangsstrukturen sind grundsätzlich denkbar.In contrast to the sharp-edged transition between the premix burner and the combustion chamber, as shown in Fig. 3, has the invention trained burner system a gradual transition between the Premix burner and the combustion chamber, which is preferably rounded is trained. The term gradual transition basically means everyone To understand transition geometry that the flow cross section within the Premix burner, which is smaller than that inside the combustion chamber, gradually expanded to the cross-section of the combustion chamber. Ideally, the Transition to a funnel-shaped contour with which the flow cross-section within the premix burner to the combustion chamber cross-section evenly is expanded. It is also possible to make the transition area conical, i.e. with straight, obliquely inclined to the direction of flow side walls. Also a segmented series of straight lines Sidewall sections or multi-step transition structures are basically conceivable.
Durch die Schaffung eines graduellen Überganges zwischen dem Vormischbrenner
und der Brennkammer wird die Aufweitung des in die Brennkammer eintretenden
Brennstoff-/Luft-Gemisches erheblich vergrößert, wodurch sich auch im Falle eines
graduellen Überganges eine Querwirbel aufweisende Randströmung ausbildet, die
jedoch an einem Wiederanlegepunkt auf die Brennkammerwand auftrifft, der sehr
viel näher in Richtung des Vormischbrenners liegt, als im Falle eines scharfgestuften
Überganges gemäß des in Fig. 3 dargestellten bekannten Brennersystems. Dies
wirkt sich in zweierlei Hinsicht vorteilhaft auf den Verbrennungsprozess aus. So
verkürzt sich einerseits die Querwirbel 7 aufweisende Randströmung und somit auch
die Intensität und Anzahl der sich ausbildenden Querwirbel 7, wodurch das durch
thermoakustische Schwingungen erzeugte Brennkammerpulsieren entscheidend
eingedämmt werden kann. Andererseits wird durch die deutlich stärkere Aufweitung
des sich innerhalb der Brennkammer ausbreitenden Brennstoff-/Luft-Gemisches der
durch Abschattungseffekte bedingte Totraum auf ein Minimum reduziert, wodurch
nahezu das gesamte Brennkammervolumen für die Verbrennung des Brennstoff/Luft-Gemisches
zur Verfügung steht und eine vollständige Verbrennung des
Brennstoffes gewährleistet.By creating a gradual transition between the premix burner
and the combustion chamber becomes the expansion of what enters the combustion chamber
Fuel / air mixture significantly increased, which also in the case of a
gradual transition forms a cross vortex having edge flow that
however strikes the combustion chamber wall at a re-application point which is very
is much closer to the premix burner than in the case of a stepped
Transition according to the known burner system shown in Fig. 3. This
has a beneficial effect on the combustion process in two ways. So
on the one hand shortens the
Untersuchungen an Strömungskanälen mit graduellem Übergang zwischen einem Vormischbrenner und einer sich stromab anschließenden Brennkammer haben jedoch ergeben, dass sich in Abhängigkeit der Strömungsbedingungen in Umfangsrichtung zum Strömungskanal im Bereich des graduellen Überganges periodisch auftretende Strömungsablösungen ergeben, die sich wiederum als resonante Erscheinungen störend im Hinblick auf die Ausbildung thermoakustischer Instabilitäten auswirken. Um dies zu verhindern, ist wenigstens eine Strömungsabrissstruktur im Bereich des Strömungskanals vorgesehen, durch die die Umfangskohärenz innerhalb des graduellen Überganges gestört werden soll. Durch diese Strömungsabrissstruktur, die einzeln oder in einer Anzahl, vorzugsweise gleichmäßig in Umfangsrichtung zum Strömungskanal angeordnet ist, ist ein definierter Ablösepunkt bzw. Strömungsabriss des durch den Strömungskanal hindurchtretenden Brennstoff-/Luft-Gemisches definiert, durch den die Umfangskohärenz gestört wird.Studies on flow channels with a gradual transition between one Have premix burners and a downstream combustion chamber however, it turns out that depending on the flow conditions in Circumferential direction to the flow channel in the area of the gradual transition periodically occurring flow separations result, which in turn appear as resonant phenomena disturbing with regard to the formation of thermoacoustic Impact instabilities. To prevent this, there is at least one Flow stall structure provided in the region of the flow channel through which the Scope coherence within the gradual transition is to be disturbed. By this stall structure, individually or in a number, preferably is evenly arranged in the circumferential direction to the flow channel, is a defined separation point or stall of the through the flow channel passing fuel / air mixture defined by the Circumferential coherence is disturbed.
Die Strömungsabrissstruktur ist an der Seitenwand des Strömungskanals angebracht und weist eine Abrisskante auf, die vorzugsweise am Strömungsaustritt des Strömungskanals angeordnet ist. Stromauf zur Abrisskante weist die Strömungsabrissstruktur strömungsgünstige Flächenteile auf, die sich stromauf an die Seitenwand des Strömungskanals anschmiegen. The stall structure is attached to the side wall of the flow channel and has a tear-off edge, which is preferably at the flow outlet of the Flow channel is arranged. Upstream to the tear-off edge Flow stall structure on aerodynamically favorable surface parts, which are upstream nestle the side wall of the flow channel.
Durch das Vorsehen derartiger Strömungsabrissstrukturen innerhalb des Strömungskanals kann dem Auftreten kohärenter Strukturen wirksam entgegengetreten werden.By providing such stall structures within the Flow channel can be effective against the appearance of coherent structures be opposed.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1
- schematisierter Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Brennersystem,
- Fig. 2a-c
- Mehrsichtdarstellung auf einen erfindungsgemäß ausgebildeten Strömungskanal mit Strömungsabrissstrukturen, sowie
- Fig. 3
- bekanntes Brennersystem (Stand der Technik).
- Fig. 1
- schematic longitudinal section through a burner system designed according to the invention,
- 2a-c
- Multi-view representation of a flow channel designed according to the invention with flow separation structures, and
- Fig. 3
- known burner system (prior art).
Die vorstehend zu Fig. 2 eingeführten Bezugszeichen werden zur Erläuterung des nachstehenden Ausführungsbeispiels in gleicher Weise verwendet. Auf die nähere Erläuterung baugleicher Komponenten wird aus Gründen der Vermeidung von Wiederholungen verzichtet.The reference numerals introduced above for FIG. 2 are used to explain the following embodiment used in the same way. On the closer Explanation of identical components is made in order to avoid Repetitions avoided.
In Fig. 1 ist ein schematisierter Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß
ausgebildetes Brennersystem dargestellt, das als Verbindungsstück zwischen dem
Vormischbrenner 1 und der Brennkammer 5 einen Strömungskanal 10 vorsieht,
dessen Seitenwände einen graduellen Übergang zwischen dem
Strömungsquerschnitt C1 innerhalb des Vormischbrenners und dem
Brennkammerquerschnitt C2 schaffen. Die Seitenwände des Strömungskanals 10
sind gleichmäßig gekrümmt ausgebildet, gleichsam eines Trichters, und ermöglichen
somit eine kontinuierliche Strömungsquerschnittsaufweitung. Mit Hilfe dieser
Maßnahme verschiebt sich der Wiederanlegepunkt 9 stromauf in Richtung des
Vormischbrenners 1, wodurch der windschattenbedingte Totraum 8 erheblich
reduziert wird. Auch ist die Querwirbel 7 enthaltende Scherschicht deutlich verkürzt
ausgebildet mit erheblich schwächerer Wirbelstärke.In Fig. 1 is a schematic longitudinal section through an inventive
trained burner system shown as a connector between the
In den Figuren 2a-c ist in mehreren Ansichtsvarianten ein vorteilhaft ausgebildeter
Strömungskanal 10 abgebildet, der als Einzelbauteil modulartig in bereits
bestehende Brennersysteme integrierbar ist.In FIGS. 2a-c, an advantageously designed one is shown in several view
Fig. 2a zeigt eine Ansicht des Strömungskanals 10 stromauf in Richtung des
Vormischbrenners 1. Unmittelbar an dem in Fig. 2a dargestellten Strömungsaustritt
des Strömungskanals 10 befinden sich vier Strömungsabrissstrukturen 11 mit jeweils
zugehörigen Abrisskanten 12.Fig. 2a shows a view of the
Aus Fig. 2b, die eine perspektivische Schrägansicht des Strömungskanals 10 zeigt,
sind die Strömungsabrissstrukturen 11 in ihrer Raumform besser ersichtlich. Im
Bereich des graduellen Überganges innerhalb des Strömungskanals 10 befinden
sich unmittelbar an den den Strömungskanal 10 begrenzenden Seitenwänden die
Strömungsabrissstrukturen 11, die stromauf zur Abrisskante 12 jeweils
strömungsgünstige Flächenteile 13 aufweisen, durch die die durch den
Strömungskanal 10 hindurchtretende Strömung kontinuierlich von den Seitenwänden
lokal abgelenkt wird. Eine tatsächliche Strömungsablösung erfolgt längs der
Abrisskante 12 der jeweiligen Strömungsabrissstrukturen. In Fig. 2c ist eine
Schnittdarstellung längs des in Fig. 2a angezeichneten Schnittes AA dargestellt. Auf
die entsprechenden bereits angeführten Bezugszeichen wird an dieser Stelle
verwiesen.2b, which shows a perspective oblique view of the
Durch die erfindungsgemäße Kombination eines zwischen Vormischbrenner und Brennkammer zwischengeschalteten Strömungskanals mit graduellem Übergang sowie dem Vorsehen geeigneter Strömungsabrissstrukturen, die vorzugsweise symmetrisch um den Strömungskanal angeordnet sind, kann das Ausbrennverhalten eines gattungsgemäßen Brennersystems entscheidend optimiert werden. Zugleich dient die erfindungsgemäße Maßnahme entscheidend zur Dämpfung von sich innerhalb des Brennersystems ausbildenden Brennkammerpulsationen. The combination of a premix burner and Combustion chamber interposed flow channel with gradual transition and the provision of suitable stall structures, preferably The burnout behavior can be arranged symmetrically around the flow channel of a generic burner system can be decisively optimized. at the same time the measure according to the invention serves decisively for damping itself combustion chamber pulsations forming within the burner system.
- 11
- Vormischbrennerpremix
- 22
- Wirbelgeneratorvortex generator
- 33
- Brennerlanzeburnerlance
- 44
- Mischstreckemixing section
- 55
- Brennkammercombustion chamber
- 66
- Scharfe ÜbergangsstufeSharp transition stage
- 77
- Querwirbelcross Swirls
- 88th
- Totraumdead space
- 99
- WiederanlegepunktReattachment point
- 1010
- Strömungskanalflow channel
- 1111
- StrömungsabrissstrukturStall structure
- 1212
- Abrisskantetear-off edge
- 1313
- Flächenteilesurface parts
Claims (8)
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Vormischbrenner (1) und der Brennkammer (5) ein Strömungskanal (10) vorgesehen ist, der von Seitenwänden begrenzt ist, die einen graduellen Übergang zwischen dem Strömungsquerschnitt (C1) und dem Brennkammerquerschnitt (C2) schaffen, und
dass wenigstens eine Strömungsabrissstruktur (11) stromauf, innerhalb und/oder stromab des Strömungskanals (10) vorgesehen ist, durch die das durch den Strömungskanal (10) hindurchtretende Brennstoff-/Luft-Gemisch lokal von der Seitenwand des Strömungskanals (10) abgelöst wird.Burner system with a premix burner (1), in which at least one vortex generator (2) is provided, which is penetrated by an air-containing gaseous main flow (ZL) flowing through the premix burner (1) axially into the downstream of the vortex generator (2) gaseous and / or liquid fuel is injected as a secondary flow to produce a fuel / air mixture, and also with a combustion chamber (5) which connects to the premix burner (1) downstream thereof and has a combustion chamber cross section (C2), which is larger than the flow cross-section (C1) delimited by the premix burner (1) immediately upstream of the combustion chamber (5),
characterized in that between the premix burner (1) and the combustion chamber (5) a flow channel (10) is provided which is delimited by side walls which create a gradual transition between the flow cross section (C1) and the combustion chamber cross section (C2), and
that at least one flow stall structure (11) is provided upstream, inside and / or downstream of the flow channel (10), through which the fuel / air mixture passing through the flow channel (10) is locally detached from the side wall of the flow channel (10).
dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (10) von geradlinig schräg zur axialen Strömungsrichtung verlaufenden Seitenwänden, geradlinig segmentiert verlaufenden Seitenwandabschnitten oder gekrümmten Seitenwänden begrenzt ist.Burner system according to claim 1,
characterized in that the flow channel (10) is delimited by side walls running in a straight line obliquely to the axial flow direction, side wall sections running in a straight line segmented manner or curved side walls.
dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsabrissstruktur (11) den Strömungsquerschnitt des Strömungskanals (10) lokal reduziert. Burner system according to claim 1 or 2,
characterized in that the flow stall structure (11) locally reduces the flow cross-section of the flow channel (10).
dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von Strömungsabrissstrukturen (11) am Strömungsaustritt des Strömungskanals (10) vorgesehen ist.Burner system according to one of Claims 1 to 4,
characterized in that a number of stall structures (11) is provided at the flow outlet of the flow channel (10).
dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsabrissstrukturen (11) in symmetrischer Anordnung um den Strömungsaustritt des Strömungskanals (10) angeordnet sind.Burner system according to claim 4,
characterized in that the flow separation structures (11) are arranged in a symmetrical arrangement around the flow outlet of the flow channel (10).
dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsabrissstruktur (11) eine Abrisskante (12) aufweist, die sich über eine Seitenwand des Strömungskanals (10) erhebt.Burner system according to one of Claims 1 to 5,
characterized in that the flow stall structure (11) has a tear-off edge (12) which rises above a side wall of the flow channel (10).
dadurch gekennzeichnet, dass die Abrisskante (12) in den Strömungskanal (10) mit einer Tiefe hineinragt, die in axialer Projektion stromauf den Strömungsquerschnitt (C1) nicht beengt.Burner system according to claim 6,
characterized in that the tear-off edge (12) projects into the flow channel (10) to a depth that does not constrict the flow cross-section (C1) in an axial projection.
dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsabrissstruktur (11) an der Seitenwand des Strömungskanals (10) derart angebracht und ausgebildet ist, dass stromauf zur Abrisskante (12) wenigstens ein strömungsleitend ausgebildetes Flächenteil (13) vorgesehen ist, das die Abrisskante (12) mit einer Seitenwand des Strömungskanal (10) verbindet, und dass die Abrisskante (12) senkrecht zur Strömungsrichtung orientiert ist.Burner system according to claim 6 or 7,
characterized in that the flow stall structure (11) is attached and formed on the side wall of the flow channel (10) in such a way that upstream of the tear-off edge (12) at least one flow-guiding surface part (13) is provided, which has the tear-off edge (12) with a side wall connects the flow channel (10), and that the tear-off edge (12) is oriented perpendicular to the flow direction.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10128063 | 2001-06-09 | ||
DE10128063A DE10128063A1 (en) | 2001-06-09 | 2001-06-09 | burner system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP1265029A2 true EP1265029A2 (en) | 2002-12-11 |
EP1265029A3 EP1265029A3 (en) | 2003-11-12 |
Family
ID=7687770
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP02405361A Withdrawn EP1265029A3 (en) | 2001-06-09 | 2002-05-03 | Burner system |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6572366B2 (en) |
EP (1) | EP1265029A3 (en) |
KR (1) | KR100850659B1 (en) |
DE (1) | DE10128063A1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1429075A1 (en) * | 2002-12-04 | 2004-06-16 | Alstom Technology Ltd | A combustion system |
EP1975506A1 (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Combustion pre-chamber |
US7632472B2 (en) | 2003-06-27 | 2009-12-15 | Alstom Technology Ltd. | Catalytic reactor and associated operating method |
EP2169303A2 (en) * | 2008-09-30 | 2010-03-31 | Alstom Technology Ltd | Combustor for a gas turbine engine |
EP2420731A1 (en) * | 2010-08-16 | 2012-02-22 | Alstom Technology Ltd | Reheat burner |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007036953B3 (en) * | 2007-08-04 | 2009-04-02 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | burner |
EP2116767B1 (en) | 2008-05-09 | 2015-11-18 | Alstom Technology Ltd | Burner with lance |
WO2011054766A2 (en) | 2009-11-07 | 2011-05-12 | Alstom Technology Ltd | Reheat burner injection system |
WO2011054739A2 (en) | 2009-11-07 | 2011-05-12 | Alstom Technology Ltd | Reheat burner injection system |
EP2496882B1 (en) | 2009-11-07 | 2018-03-28 | Ansaldo Energia Switzerland AG | Reheat burner injection system with fuel lances |
WO2011054760A1 (en) | 2009-11-07 | 2011-05-12 | Alstom Technology Ltd | A cooling scheme for an increased gas turbine efficiency |
WO2011054771A2 (en) | 2009-11-07 | 2011-05-12 | Alstom Technology Ltd | Premixed burner for a gas turbine combustor |
EP2420730B1 (en) * | 2010-08-16 | 2018-03-07 | Ansaldo Energia IP UK Limited | Reheat burner |
EP2522912B1 (en) | 2011-05-11 | 2019-03-27 | Ansaldo Energia Switzerland AG | Flow straightener and mixer |
RU2550370C2 (en) | 2011-05-11 | 2015-05-10 | Альстом Текнолоджи Лтд | Centrifugal nozzle with projecting parts |
CA2830031C (en) | 2012-10-23 | 2016-03-15 | Alstom Technology Ltd. | Burner for a can combustor |
EP2725302A1 (en) | 2012-10-25 | 2014-04-30 | Alstom Technology Ltd | Reheat burner arrangement |
EP2728258A1 (en) * | 2012-11-02 | 2014-05-07 | Alstom Technology Ltd | Gas Turbine |
US9441543B2 (en) | 2012-11-20 | 2016-09-13 | Niigata Power Systems Co., Ltd. | Gas turbine combustor including a premixing chamber having an inner diameter enlarging portion |
EP2735798B1 (en) * | 2012-11-23 | 2020-07-29 | IHI Power Systems Co., Ltd. | Gas turbine combustor |
EP2837883B1 (en) | 2013-08-16 | 2018-04-04 | Ansaldo Energia Switzerland AG | Premixed can annular combustor with mixing lobes for the second stage of a sequential gas turbine |
EP2933559A1 (en) | 2014-04-16 | 2015-10-21 | Alstom Technology Ltd | Fuel mixing arragement and combustor with such a fuel mixing arrangement |
EP3023696B1 (en) | 2014-11-20 | 2019-08-28 | Ansaldo Energia Switzerland AG | Lobe lance for a gas turbine combustor |
EP3029378B1 (en) | 2014-12-04 | 2019-08-28 | Ansaldo Energia Switzerland AG | Sequential burner for an axial gas turbine |
EP3354984B1 (en) | 2017-01-31 | 2020-09-09 | Ansaldo Energia Switzerland AG | Lobed injector for a gas turbine combustor |
US11898755B2 (en) | 2022-06-08 | 2024-02-13 | General Electric Company | Combustor with a variable volume primary zone combustion chamber |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5638682A (en) * | 1994-09-23 | 1997-06-17 | General Electric Company | Air fuel mixer for gas turbine combustor having slots at downstream end of mixing duct |
US5791891A (en) * | 1995-09-30 | 1998-08-11 | Abb Research Ltd. | Method and device for burning fuels |
US5829967A (en) * | 1995-03-24 | 1998-11-03 | Asea Brown Boveri Ag | Combustion chamber with two-stage combustion |
DE19859829A1 (en) * | 1998-12-23 | 2000-06-29 | Abb Alstom Power Ch Ag | Burner for operating a heat generator |
US6152726A (en) * | 1998-10-14 | 2000-11-28 | Asea Brown Boveri Ag | Burner for operating a heat generator |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH687831A5 (en) * | 1993-04-08 | 1997-02-28 | Asea Brown Boveri | Premix burner. |
DE59402803D1 (en) | 1993-04-08 | 1997-06-26 | Asea Brown Boveri | Combustion chamber |
DE59401018D1 (en) | 1993-04-08 | 1996-12-19 | Abb Management Ag | Mixing chamber |
DE4417538A1 (en) * | 1994-05-19 | 1995-11-23 | Abb Management Ag | Combustion chamber with self-ignition |
US5943866A (en) * | 1994-10-03 | 1999-08-31 | General Electric Company | Dynamically uncoupled low NOx combustor having multiple premixers with axial staging |
DE19639301A1 (en) * | 1996-09-25 | 1998-03-26 | Abb Research Ltd | Burner for operating a combustion chamber |
DE19640198A1 (en) * | 1996-09-30 | 1998-04-02 | Abb Research Ltd | Premix burner |
DE19736902A1 (en) * | 1997-08-25 | 1999-03-04 | Abb Research Ltd | Burners for a heat generator |
US6141967A (en) * | 1998-01-09 | 2000-11-07 | General Electric Company | Air fuel mixer for gas turbine combustor |
-
2001
- 2001-06-09 DE DE10128063A patent/DE10128063A1/en not_active Ceased
-
2002
- 2002-05-03 EP EP02405361A patent/EP1265029A3/en not_active Withdrawn
- 2002-05-15 US US10/145,044 patent/US6572366B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-06-04 KR KR1020020031252A patent/KR100850659B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5638682A (en) * | 1994-09-23 | 1997-06-17 | General Electric Company | Air fuel mixer for gas turbine combustor having slots at downstream end of mixing duct |
US5829967A (en) * | 1995-03-24 | 1998-11-03 | Asea Brown Boveri Ag | Combustion chamber with two-stage combustion |
US5791891A (en) * | 1995-09-30 | 1998-08-11 | Abb Research Ltd. | Method and device for burning fuels |
US6152726A (en) * | 1998-10-14 | 2000-11-28 | Asea Brown Boveri Ag | Burner for operating a heat generator |
DE19859829A1 (en) * | 1998-12-23 | 2000-06-29 | Abb Alstom Power Ch Ag | Burner for operating a heat generator |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1429075A1 (en) * | 2002-12-04 | 2004-06-16 | Alstom Technology Ltd | A combustion system |
US7632472B2 (en) | 2003-06-27 | 2009-12-15 | Alstom Technology Ltd. | Catalytic reactor and associated operating method |
EP1975506A1 (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Combustion pre-chamber |
WO2008119737A1 (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Combustion pre-chamber |
EP2169303A2 (en) * | 2008-09-30 | 2010-03-31 | Alstom Technology Ltd | Combustor for a gas turbine engine |
EP2169303A3 (en) * | 2008-09-30 | 2014-12-24 | Alstom Technology Ltd | Combustor for a gas turbine engine |
EP2420731A1 (en) * | 2010-08-16 | 2012-02-22 | Alstom Technology Ltd | Reheat burner |
US9057518B2 (en) | 2010-08-16 | 2015-06-16 | Alstom Technology Ltd. | Reheat burner |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE10128063A1 (en) | 2003-01-23 |
EP1265029A3 (en) | 2003-11-12 |
US6572366B2 (en) | 2003-06-03 |
KR100850659B1 (en) | 2008-08-07 |
KR20020095094A (en) | 2002-12-20 |
US20020187448A1 (en) | 2002-12-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1265029A2 (en) | Burner system | |
EP0619457B1 (en) | Premix burner | |
EP0433790B1 (en) | Burner | |
EP0620403B1 (en) | Mixing and flame stabilizing device in a combustion chamber with premixing combustion | |
EP1802915B1 (en) | Gas turbine burner | |
EP2423597B1 (en) | Premix burner for a gas turbine | |
DE60216023T2 (en) | Gas turbine combustor | |
EP0623786A1 (en) | Combustion chamber | |
EP2233836A1 (en) | Swirler, method for reducing flashback in a burner with at least one swirler and burner | |
DE19510744A1 (en) | Combustion chamber with two-stage combustion | |
DE10330023A1 (en) | Vortex generator used in the swirling and mixing of fuel/air mixtures in pre-mixing combustion chambers comprises an outlet opening for targeted introduction of a secondary flow into the core flow of the wake produced | |
EP1182398A1 (en) | Process for increasing the fluidic stability of a premix-burner as well as premix-burner for carrying out said process | |
EP1463911B1 (en) | Burner with sequential fuel injection | |
EP0775869B1 (en) | Premix burner | |
EP2232147B1 (en) | Burner and method for reducing self-induced flame oscillations | |
DE102015003920A1 (en) | Burner head of a burner and gas turbine with such a burner | |
EP0521325A1 (en) | Combustion chamber | |
EP2505808B1 (en) | Device for mixing fuel and air of a turbojet engine | |
DE19948674A1 (en) | Fuel injection system for gas turbines has resonance chambers in fuel feed pipes | |
DE10022969A1 (en) | Burner for hot gas production plant e.g. for gas turbine, has offset interfitting hollow bodies provided with projections on their inside faces for providing axial flow turbulence | |
WO1999006767A1 (en) | Burner | |
EP0742411B1 (en) | Air supply for a premix combustor | |
DE19939235B4 (en) | Method for producing hot gases in a combustion device and combustion device for carrying out the method | |
DE19654008A1 (en) | Burner for liquid or gas fuel | |
EP1205713B1 (en) | Method of fuel injection in a burner |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A2 Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR |
|
AX | Request for extension of the european patent |
Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI |
|
PUAL | Search report despatched |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013 |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A3 Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR |
|
AX | Request for extension of the european patent |
Extension state: AL LT LV MK RO SI |
|
RIC1 | Information provided on ipc code assigned before grant |
Ipc: 7F 23D 17/00 B Ipc: 7F 23D 14/70 B Ipc: 7F 23D 11/40 B Ipc: 7F 23C 7/00 B Ipc: 7F 23R 3/12 B Ipc: 7F 23R 3/28 A |
|
RAP1 | Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred) |
Owner name: ALSTOM TECHNOLOGY LTD |
|
17P | Request for examination filed |
Effective date: 20040429 |
|
AKX | Designation fees paid |
Designated state(s): DE GB |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN |
|
18D | Application deemed to be withdrawn |
Effective date: 20060313 |