EP1802915A2 - Brenner für gasturbine - Google Patents

Brenner für gasturbine

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Publication number
EP1802915A2
EP1802915A2 EP05801354A EP05801354A EP1802915A2 EP 1802915 A2 EP1802915 A2 EP 1802915A2 EP 05801354 A EP05801354 A EP 05801354A EP 05801354 A EP05801354 A EP 05801354A EP 1802915 A2 EP1802915 A2 EP 1802915A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
swirl generator
nozzle
premix burner
pressure nozzle
longitudinal axis
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.)
Granted
Application number
EP05801354A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1802915B1 (de
Inventor
Peter Flohr
Gijsbertus Oomens
Bettina Paikert
Christian Steinbach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ansaldo Energia Switzerland AG
Original Assignee
Alstom Technology AG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alstom Technology AG filed Critical Alstom Technology AG
Publication of EP1802915A2 publication Critical patent/EP1802915A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1802915B1 publication Critical patent/EP1802915B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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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
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/24—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space by pressurisation of the fuel before a nozzle through which it is sprayed by a substantial pressure reduction into a space
    • 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
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/34—Feeding into different combustion zones
    • F23R3/343—Pilot flames, i.e. fuel nozzles or injectors using only a very small proportion of the total fuel to insure continuous combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a premix burner for a gas turbine, in particular a nozzle for atomizing liquid fuel in a premix burner with a conical swirl generator and a subsequent cylindrical mixing section.
  • Premix burners with a conical swirl generator and a subsequent cylindrical mixing section are known, for example, from EP 918191.
  • the swirl generator which serves as Vormischrange, has conical nested body part, the longitudinal axes are offset from each other. Compressed combustion air passes through tangential inflow channels between the walls of the conical body part into the mixing space of the swirl generator.
  • a fuel is introduced via one or more nozzles or via fuel lines along the tangential Lucaseinströmungskanäle in the mixing chamber and mixed there with the air.
  • Another premix of air and fuel is achieved in the subsequent mixing section, thanks to lossless
  • the mixing section also fulfills the function of avoiding a flashback of the flame from the combustion chamber into which the mixing section opens.
  • DE 4440 558 discloses a premix burner with a conical swirl generator.
  • the fuel is introduced via a nozzle with openings that are not on the longitudinal axis of the nozzle.
  • the angle between the resulting spray cones and the longitudinal axis of the nozzle is in particular greater than the propagation angle of the conical part of the swirl generator.
  • Said fuel nozzle is designed specifically for a premix burner without a cylindrical mixing section.
  • EP 899 508 discloses a premix burner having a swirl generator with a cylindrically formed mixing section as described in the opening paragraph, and in particular a fuel nozzle with nozzle tubes 104 each producing a fuel jet at an injection angle with respect to the central axis of the fuel nozzle which is equal to the angle of propagation of the swirl generator cone.
  • EP 902233 discloses a combined pressure atomizing nozzle for a gas turbine burner with swirl generator, the nozzle body of which has two separate supply channels, one of which has an outlet opening into the mixing chamber of the burner.
  • the nozzle body thus has two different nozzles, a radially outer multi-hole nozzle with decentralized outlet openings and a central, lying on the longitudinal axis nozzle with a centrally arranged outlet opening.
  • the decentralized outlet openings are positioned so that the spray cones are directed into the wake of the conical shells of the swirl generator.
  • This nozzle is operated at full load via the decentrally positioned outlet openings. At partial load, the nozzle is switched to the central outlets to avoid application of fuel oil droplets to the walls of the swirl generator.
  • DE 19536837 discloses an apparatus for injecting fuels with a swirl chamber within the injector or nozzle.
  • the Swirl chamber has a conical constriction in the flow direction, through which the air-fuel mixture flows and finally passes through a lying on the longitudinal axis of the nozzle outlet opening in a burner mixing chamber.
  • the single outlet opening from the nozzle is arranged on the longitudinal axis of the nozzle.
  • a droplet size distribution of the atomized liquid fuel is achieved which allows complete evaporation of the droplets before combustion occurs in the combustion chamber
  • a high-pressure atomizer nozzle which has one or more fuel channels for the supply of liquid fuel into an interior of the nozzle, wherein the liquid fuel is at full load under a pressure of more than 50 bar.
  • the high-pressure atomizer nozzle has at least two outlet channels and openings, through which the liquid fuel emerges from a single interior space in the nozzle into the mixing space of the swirl generator, wherein the outlet channels are arranged decentrally with respect to the longitudinal axis of the nozzle, so that the exiting spray cone on the wake of directed to individual cone shells.
  • the outlet channels and openings of the nozzle are arranged and formed such that the spray cones emanating from the outlet openings have a longitudinal axis which is at an angle with respect to the nozzle Longitudinal axis of the swirl generator and the mixing path, which is smaller than the cone half-angle of the swirl generator.
  • the inventive arrangement of the outlet openings in said angular range affords the advantage that the fuel droplets do not reach the walls of the premix burner and coking of fuel oil droplets on the walls of the swirl generator is avoided.
  • the fuel cone impinges at a shear angle on the incoming between the conical parts of the swirl generator air, which is small enough that the atomized fuel flow maintains a high speed, thereby achieving a high penetration depth in the premix burner and in the combustion chamber.
  • an excessively large orientation angle of the spray cones relative to the longitudinal axis of the swirl generator would lead to the atomized fuel meeting the air inflow earlier and being guided by the air flow to the center of the swirl generator.
  • the exit channels are oriented so that the longitudinal axes of the individual resulting spray cones extend at an angle with respect to the longitudinal axis of the swirl generator, which is smaller than the half angle of the conical shells and greater than 10 °. In a specific embodiment, this angle is in a range of 10 ° to 18 °.
  • a minimum value for this angle will cause the fuel spray cone to not reach too close to the center of the swirl generator. If the atomized fuel comes too close to the center, the pollutant emission values for the premix burner are higher.
  • the nozzle has in its interior a supply channel for fuel, which leads into a single inner space of the nozzle.
  • This interior is connected via the at least two outlet channels with the interior of the swirl generator.
  • the at least two outlet channels of the nozzle are preferably arranged with respect to the nozzle axis in the radially outer half with respect to the longitudinal axis of the nozzle. This causes less fuel to get into the center of the swirl generator.
  • the openings are positioned symmetrically with respect to the longitudinal or central axis of the nozzle, so that an overall axis-symmetrical hollow spray cone is formed. The orientation of the individual spray cone is in turn at an angle smaller than the cone angle of the swirl generator.
  • the high-pressure atomizer nozzle and in particular its outlet channels have a specific internal geometry, which contributes to the desired stability of the spray cone and penetration depths.
  • the nozzle outlet channels which lead from its interior through the nozzle wall into the interior of the swirl generator, wherein the outlet channels in the flow direction have a first cylindrical path, a conically formed constriction and finally a second cylindrical route.
  • the constriction has a predetermined angle to the longitudinal axis of the outlet channel. Preferably, this half angle of the conical constriction is less than 45 °.
  • the longitudinal axes of the outlet channels each extend at an angle to the longitudinal axis of the nozzle, which is smaller than the half angle of the conical parts of the swirl generator.
  • the internal geometry of the exit channels provides the advantage of avoiding turbulence as well as cavitation effects.
  • the high-pressure atomizer nozzle according to the invention differs from the prior art, for example from EP 9022333 in that the nozzle as a whole has a greatly simplified design. Its interior consists of a single inner chamber, which leads to reduced turbulence at the nozzle outlet and a more stable spray cone. It has only one set of outlets through which the liquid fuel is sprayed for all different operating situations and loads. For this purpose, however, the outlet openings have the specific internal geometry according to the invention and alignment with respect to the longitudinal axis of the premix burner.
  • the outlet channels consist of tubes, which from the interior of the nozzle through the wall and extend beyond the surface of the nozzle.
  • the tubes have a length such that they only protrude beyond the surface of the nozzle, but are shorter than the nozzle tip. In another variant, they extend beyond the tip of the nozzle.
  • the outlet channels with said cylindrical sections and conical narrowing lead from the interior of the nozzle through the wall, wherein the outlet opening is located on the outer surface of the nozzle.
  • the outer wall of the nozzle tip is conically formed.
  • the internal geometry of the outlet channels and in particular the narrowing of a given angle in front of the outlet opening into the swirl generator causes a reduction of turbulence in the spray cone and a smaller spread angle of the spray cone. This allows a spray cone with a more uniform velocity profile.
  • the increased flow stability in the spray cone allows improved placement of the fuel in the premix burner and thus improved flame conditions.
  • the second cylindrical sections of the outlet channels each have a length that is at most five times the diameter of the outlet openings. Such a length to diameter ratio contributes to an improvement in the airfoil and flow stability.
  • the outlet openings have a diameter of 0.5 - 1.5 mm.
  • the outer wall of the nozzle tip is formed rounded together with the aforementioned internal geometries of the outlet channels of the nozzle, preferably oval in cross-section.
  • the rounded shape provides further advantages in terms of the air inflow, in that the air flow of this shape can follow the outer wall of the nozzle uniformly and form correspondingly little vortex or recirculation downstream of the nozzle. This increases the homogeneity of the mixing of air and fuel, which causes a lowering of the NOx emission values.
  • a reduced recirculation downstream of the nozzle also influences the swirl at the end of the cylindrical mixing section and leads to an aerodynamic stabilization of the flame in the combustion chamber.
  • Such Stabilization allows a greater freedom in the operating parameters of the burner.
  • the premix burner in the cylinder wall of the mixing section which follows the swirl generator in the flow direction, further openings for the inlet of compressed air.
  • the premix burner has further air inlet channels, which run directly along the high-pressure atomizer nozzle and convey air into the mixing chamber of the swirl generator there.
  • the high-pressure atomizing nozzle according to the invention is suitable not only for use in a premix burner with swirl generator with subsequent mixing section, but also for premixing with swirl generator alone without mixing section.
  • the high pressure atomizer nozzle is positioned so that its tip extends halfway the length of the swirl generator or over half of it.
  • FIG. 1, FIG. 3 a shows a longitudinal section of a preferred embodiment of the nozzle according to the invention
  • FIG. 3b shows a detailed view of the internal geometry of the nozzle of FIG. 3a
  • FIG. 3c shows a variant of the embodiment of FIG. 3a
  • FIG. 4 shows a longitudinal section of a further embodiment of the high-pressure atomizer nozzle and its internal geometry
  • Figure 5 shows an application of the nozzle in a premix burner with a conical
  • FIG. 1 shows a premix burner, for example for a gas turbine. It has a conical swirl generator 1 and a subsequent cylindrical mixing section 2, which opens into a combustion chamber space 3.
  • the swirl generator 1 consists in this example of four nested cone parts 4a, 4b, 4c, 4d, of which in Figure 1, the conical parts 4b and 4d are visible.
  • the individual longitudinal axes of the conical parts are arranged offset from one another and from the longitudinal axis 5 of the swirl generator, as can be seen from FIG.
  • the conical parts 4a-d each extend at an angle ⁇ to the longitudinal axis 5 of the swirl generator 1. Together with their longitudinal edges, they form interspaces 6, which are used for introducing compressed combustion air whose flow profile is indicated by the arrows 7.
  • a high-pressure spray nozzle 10 is arranged for introducing liquid fuel into the swirl generator 1 in the initial part of the conical swirl generator. This is according to the following Figures 3a-c and Figure 4 formed so that an alignment of the spray cone 11 is achieved at an angle ß with respect to the longitudinal axis 5 of the swirl generator, wherein the angle ß smaller than the angle ⁇ , or the half angle of the conical parts of the swirl generator, is. This orientation of the spray cone avoids wetting of the walls of the swirl generator by fuel oil droplets and coking of the walls.
  • further openings 14 are arranged in the outer wall of the cylindrical mixing section 2 for the supply of air into the mixing section. These cause a stabilization of the flame and avoid a flashback.
  • Figure 2 shows in cross-section H-Il the swirl generator 1 with conical parts 4a-d and the centrally arranged on the longitudinal axis of the swirl generator high-pressure atomizer nozzle 10.
  • Arrows 7 indicate the air inflow into the interior of the swirl generator.
  • positions 12a-d are indicated decentralized to the longitudinal axis of the fuel nozzle 10, at which fuel emerges.
  • four opening positions are shown, for example, two or any more positions are possible.
  • the outlet openings are positioned so that the exiting spray cone to the wake of the individual Tapered parts 4a-d is directed.
  • the outlet openings are each arranged on auxiliary lines 13a-d, which run at a right angle to the tangent of the end portion of the conical shells 4a-d.
  • This positioning of the outlet openings and spray cone causes the spray cones are detected by the incoming air flows 7 so that the sprayed fuel reaches a large penetration depth in the premix burner.
  • a different positioning of the spray cones would cause the spray cones to be caught earlier by the air currents compared to the orientation shown and would be directed towards the center of the premix burner, leading to higher emission levels.
  • FIG. 3 a shows a preferred high-pressure atomizer nozzle according to the invention with an outer rounded tip 31 and an inner space 32 which has a conically shaped inner wall 33 towards the tip.
  • two or more tubes 34 pass through the nozzle wall into the interior of the swirl generator, wherein the longitudinal axes 38 of the tubes 34 extend at an angle ⁇ to the longitudinal axis 5 of the nozzle and the swirl generator.
  • the tubes 34 extend over a length such that they protrude beyond the tip of the nozzle.
  • the outer wall of the end portions of the tubes are each preferably rounded.
  • FIG. 3b shows a second variant in which two or more tubes 34 'extend only slightly beyond the outer wall of the nozzle 10, so that they extend less far into the swirl generator than the nozzle tip itself.
  • the nozzle tip is rounded.
  • the flow of air introduced through inlet channels directly along the nozzle is positively affected by this type of nozzle tip in the region and subsequently the nozzle.
  • air recirculations in the area of the nozzle and subsequently the nozzle are reduced, which improves the mixing of fuel and air and reduces the NO x emission values.
  • FIG. 3c shows the inner geometry of the nozzle tubes 34 in detail. In an initial part, these have a first cylindrical path 35 leading away from the interior of the nozzle. In the flow direction follows a conical, narrowing transition section 36 with a cone half-angle ⁇ wall of the constriction with respect to the longitudinal axis 38 of the tube smaller than 45 °, which opens into a second, narrower cylindrical path 37 with a narrower diameter.
  • the length of the second cylindrical section 37 is preferably at most five times the diameter of the outlet opening.
  • a further embodiment of the fuel atomizing nozzle 10 according to FIG. 4 has an inner space 20, which is conical in the flow direction toward the end of the nozzle. From the conically formed tapered end wall 21 of the inner space 20, two or more outlet channels 22 each lead to a first cylindrical section 23, one conical narrowing 24 following in the flow direction and a second narrower cylindrical section 25 which finally leads to an outlet opening 26.
  • the arrows indicate the flow direction of the liquid fuel.
  • the longitudinal axes 27 of the outlet channels which are equal to the longitudinal axes of the resulting spray cone, extend at an angle ⁇ with respect to the longitudinal axis 5 of the nozzle and the swirl generator.
  • the outlet openings 26 are arranged in particular in the radially outer half of the nozzle. Preferably, they have a diameter of 0.5 - 1.5 mm.
  • the nozzle tip 28 is externally conical in the embodiment shown.
  • FIG. 5 shows an application of the high-pressure atomizer nozzle according to the invention in a premix burner with a cone-shaped
  • the swirl generator wherein no mixing section follows the swirl generator, but the swirl generator opens directly into a combustion chamber.
  • the atomizer nozzle extends to half the length of the interior of the swirl generator or further.
  • the nozzle has one of the embodiments with outlet channels according to the figures 3a-c and 4.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)

Abstract

Ein Vormischbrenner, beispielsweise für eine Gasturbine, mit einem kegelförmigen Drallerzeuger (1) und einer in Strömungsrichtung darauffolgenden zylindrischen Mischstrecke (2) weist eine Hochdruck-Zerstäuberdüse (10) auf mit einem oder mehreren Brennstoffzufuhrkanälen. Die Hochdruck-Zerstäuberdüse (10) weist mindestens zwei Austrittskanäle auf, durch die flüssiger Brennstoff in den Drallerzeuger (1) tritt, wobei diese Kanäle bezüglich der Längsachse der Düse dezentral angeordnet sind und so ausgestaltet sind, dass der Sprühkegel (11) des Brennstoffs in einem Winkel (β) bezüglich der Längsachse des Drallerzeugers (1) ausgerichtet ist, der kleiner als der Kegelhalbwinkel (α) des Drallerzeugers (1). Die Austrittskanäle weisen insbesondere eine Innengeometrie mit einer konischen Verengung auf.

Description

Brenner für Gasturbine
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Vormischbrenner für eine Gasturbine, insbesondere eine Düse zur Zerstäubung von flüssigem Brennstoff in einem Vormischbrenner mit einem kegelförmigen Drallerzeuger und einer darauffolgenden, zylindrischen Mischstrecke.
Stand der Technik
Vormischbrenner mit einem kegelförmigen Drallerzeuger und einer darauffolgenden zylindrischen Mischstrecke sind zum Beispiel aus EP 918191 bekannt. Der Drallerzeuger, der als Vormischstrecke dient, weist kegelförmige ineinander geschachtelte Teilkörper auf, deren Längsachsen jeweils voneinander versetzt sind. Komprimierte Verbrennungsluft gelangt durch tangentiale Einströmungskanäle zwischen den Wandungen der kegelförmigen Teilkörper in den Mischraum des Drallerzeugers. Ein Brennstoff wird über eine oder mehrere Düsen oder auch über Brennstoffleitungen entlang der tangentialen Lufteinströmungskanäle in den Mischraum eingebracht und dort mit der Luft vermischt. Eine weitere Vormischung von Luft und Brennstoff wird in der darauffolgenden Mischstrecke erzielt, indem sie dank verlustfreier
Strömungsführung eine hohe Mischungsgüte bewirkt. Die Mischstrecke erfüllt ausserdem die Funktion, ein Rückschlagen der Flamme aus der Brennkammer, in den die Mischstrecke mündet, zu vermeiden.
Ein weiterer Vormischbrenner dieser Art ist in DE 103 55 930 offenbart. Der Auslassbereich der Mischstrecke ist dort mit Wellungen ausgestaltet, die axiale Wirbel erzeugen und dadurch die Turbulenz im Auslassbereich und die Strömungsstabilität beeinflussen. Der Brennstoff wird axial über eine Düse in den kegelförmigen Drallerzeuger eingebracht, wobei die Düsenöffnung auf der Längsachse des Vormischbrenners liegt. DE 197 30 617 offenbart eine zweistufige Druckzerstäuberdüse zur Anwendung in der Verbrennungstechnik mit zwei koaxialen Rohren und einer Mischkammer, in die zwei Zuführkanäle führen. Eine Düsenaustrittsbohrung liegt auf der Achse der Düsenrohre und besitzt einen Durchmesser in gegebenem Verhältnis zum Durchmesser der Zuführkanäle.
DE 4440 558 offenbart einen Vormischbrenner mit einem kegelförmigen Drallerzeuger. Der Brennstoff wird über eine Düse mit Öffnungen, die nicht auf der Längsachse der Düse liegen, eingebracht. Der Winkel zwischen den resultierenden Sprühkegeln und der Längsachse der Düse ist insbesondere grösser als der Ausbreitungswinkels des Kegelteils des Drallerzeugers. Die genannte Brennstoffdüse ist spezifisch für einen Vormischbrenner ohne zylindrische Mischstrecke ausgebildet.
EP 899 508 offenbart einen Vormischbrenner mit einem Drallerzeuger mit zylindrisch gebildeter Mischstrecke wie eingangs beschrieben und insbesondere eine Brennstoffdüse mit Düsenrohren 104, welche je einen Brennstoffstrahl mit einem Eindüsungswinkel gegenüber der zentralen Achse der Brennstoffdüse erzeugen, der gleich dem Ausbreitungswinkel des Kegels des Drallerzeugers ist.
EP 902233 offenbart eine kombinierte Druckzerstäuberdüse für einen Gasturbinenbrenner mit Drallerzeuger, dessen Düsenkörper zwei separate Zuführkanäle aufweist, von denen je eine Austrittsöffnung in den Mischraum des Brenners führt. Der Düsenkörper besitzt also zwei unterschiedliche Düsen, eine radial äussere Mehrloch-Düse mit dezentral angeordneten Austrittsöffnungen und eine zentrale, auf der Längsachse liegende Düse mit einer zentral angeordneten Austrittsöffnung. Die dezentral angeordneten Austrittsöffnungen sind so positioniert, dass die Sprühkegel in den Nachlauf der Kegelschalen des Drallerzeugers gerichtet sind. Diese Düse wird bei Vollast über die dezentral positionierten Austrittsöffnungen betrieben. Bei Teillast wird die Düse auf die zentralen Austrittsöffnungen umgeschaltet, um eine Auftragung von Brennöltröpfchen an den Wandungen des Drallerzeugers zu vermeiden.
DE 19536837 offenbart eine Vorrichtung zum Einspritzen von Brennstoffen mit einer Drallkammer innerhalb der Einspritzvorrichtung oder Düse. Ein axial verlaufender Luftzufuhrkanal 5 sowie ein parallel zur Längsachse der Düse verlaufender Brennstoffkanal 2 führt in diese Drallkammer 1 , in der Luft und Brennstoff in einer ersten Phase bereits innerhalb der Düse vermischt werden. Die Drallkammer weist in Strömungsrichtung eine konusförmige Verengung auf, durch die das Luft-Brennstoffgemisch strömt und schliesslich über eine auf der Längsachse der Düse liegenden Austrittsöffnung in einen Brennermischraum gelangt. Die einzige Austrittsöffnung aus der Düse ist auf der Längsachse der Düse angeordnet.
Darstellung der Erfindung
Es ist aus dem genannten Stand der Technik der vorliegenden Erfindung die Aufgabe gestellt, für einen Vormischbrenner der eingangs genannten Art mit kegelförmigem Drallerzeuger und darauffolgender zylindrischer Mischstrecke, die in eine Brennkammer mündet, sowie Öffnungen für eine Lufteinströmung entlang den Kegelteilen des Drallerzeugers, eine geeignete Hochdruck-Zerstäuberdüse zu schaffen. Insbesondere soll die Düse in Anbetracht des genannten Standes der Technik so weiterentwickelt werden, dass
- eine Tröpfchengrössenverteilung des zerstäubten Flüssigbrennstoffs erzielt wird, die eine vollständige Verdampfung der Tröpfchen ermöglicht, bevor es zur Verbrennung in der Brennkammer kommt,
- eine genügende Eindringtiefe der Brennstofftröpfchen im Mischraum des Vormischbrenners garantiert ist,
- durch die ersten zwei Eigenschaften tiefe Schadstoffemissionen, insbesondere von NOx, erreicht werden, - möglichst keine Tröpfchen an die Wände des Vormischbrenners gelangen.
Für den oben genannten Vormischbrenner ist erfindungsgemäss eine Hochdruck- Zerstäuberdüse vorgeschlagen, die einen oder mehrere Brennstoffkanäle für die Zuführung von flüssigem Brennstoff in einen Innenraum der Düse aufweist, wobei der Flüssigbrennstoff unter einem Druck von mehr als 50 bar bei Vollast ist. Die Hochdruck-Zerstäuberdüse weist mindestens zwei Austrittskanäle und -Öffnungen, durch die der Flüssigbrennstoff von einem einzigen Innenraum in der Düse in den Mischraum des Drallerzeugers austritt, wobei die Austrittskanäle bezüglich der Längsachse der Düse dezentral angeordnet sind, sodass der austretende Sprühkegel auf den Nachlauf der einzelnen Kegelschalen gerichtet ist. Erfindungsgemäss sind die Austrittskanäle und -Öffnungen der Düse so angeordnet und ausgebildet, dass die von den Austrittsöffnungen ausgehenden Sprühkegel eine Längsachse aufweisen, die in einem Winkel bezüglich der Längsachse des Drallerzeugers und der Mischstrecke verlaufen, der kleiner als der Kegelhalbwinkel des Drallerzeugers ist.
Die erfindungsgemässe Anordnung der Austrittsöffnungen in dem genannten Winkelbereich erbringt den Vorteil, dass die Brennstofftröpfchen nicht an die Wände des Vormischbrenners gelangen und ein Verkoken von Brennöltröpfchen an den Wänden des Drallerzeugers vermieden wird. Zusätzlich wird erzielt, dass der Brennstoffkegel in einem Scherwinkel auf die zwischen den Kegelteilen des Drallerzeugers einströmende Luft trifft, der klein genug ist, dass der zerstäubte Brennstoffstrom ein hohe Geschwindigkeit beibehält und dadurch eine hohe Eindringtiefe in den Vormischbrenner und in die Brennkammer erzielt. Ein zu grosser Ausrichtungswinkel der Sprühkegel bezüglich der Längsachse des Drallerzeugers würde hingegen dazu führen, dass der zerstäubte Brennstoff schon früher auf die Lufteinströmung trifft und durch die Luftströmung zum Zentrum des Drallerzeugers gelenkt würde. Die Ausrichtung der Austrittsöffnungen in dem genannten Winkel bezüglich der Längsachse des Vormischbrenners zusammen mit dem hohen Druck des Brennstoffs führt dazu, dass auf die erste Zerstäubung beim Düsenaustritt eine zweite Zerstäubung, also eine sehr hoher Grad der Zerstäubung, erzielt wird und dadurch kleine Tröpfchengrössen und eine rasche Verdampfung resultieren. Diese Merkmale der Zerstäubung führen zu einer direkten Vermischung des Brennstoffs mit der komprimierten Luft im Kegelteil des Vormischbrenners sowie zu einer guten homogenen Mischung mit der komprimierten Verbrennungsluft am Ende der Mischstrecke. Diese Merkmale führen insgesamt zu tiefen Schademissionswerten.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Austrittskanäle so ausgerichtet, dass die Längsachsen der einzelnen resultierenden Sprühkegel in einem Winkel bezüglich der Längsachse des Drallerzeugers verlaufen, der kleiner als der Halbwinkel der Kegelschalen und grösser 10° ist. In einer spezifischen Ausführung liegt dieser Winkel in einem Bereich von 10° bis 18°.
Ein Minimalwert für diesen Winkel bewirkt, dass der Brennstoffsprühkegel nicht zu nahe in das Zentrum des Drallerzeugers reicht. Gelangt nämlich der zerstäubte Brennstoff zu nahe ins Zentrum ergeben sich für den Vormischbrenner höhere Schadstoffemissionswerte.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung weist die Düse in ihrem Inneren einen Zufuhrkanal für Brennstoff auf, der in einen einzigen Innenraum der Düse führt. Dieser Innenraum ist über die mindestens zwei Austrittskanäle mit dem Innenraum des Drallerzeugers verbunden. Die mindestens zwei Austrittskanäle der Düse sind vorzugsweise bezüglich der Düsenachse in der radial äusseren Hälfte bezüglich der Längsachse der Düse angeordnet. Dies bewirkt, dass Brennstoff weniger ins Zentrum des Drallerzeugers gelangt. Zweckmässigerweise sind die Öffnungen symmetrisch bezüglich der Längs- oder Zentralachse der Düse positioniert, sodass insgesamt ein achs-symmetrischer hohler Sprühkegel gebildet wird. Die Ausrichtung der einzelnen Sprühkegel ist wiederum in einem Winkel kleiner als der Kegelwinkel des Drallerzeugers.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung weisen die Hochdruck- Zerstäuberdüse und insbesondere ihre Austrittskanäle eine spezifische Innengeometrie auf, die zu den gewünschten Stabilität des Sprühkegels und Eindringtiefen beiträgt. Hierzu weist die Düse Austrittskanäle auf, die von ihrem Innenraum durch die Düsenwandung in den Innenraum des Drallerzeugers führen, wobei die Austrittskanäle in Strömungsrichtung eine erste zylindrische Strecke, eine konisch gebildete Verengung und schliesslich eine zweite zylindrische Strecke aufweisen. Die Verengung besitzt dabei einen vorgegebenen Winkel zur Längsachse des Austrittskanals. Vorzugsweise beträgt dieser Halbwinkel der konischen Verengung weniger als 45°. Die Längsachsen der Austrittskanäle verlaufen jeweils in einem Winkel zur Düsenlängsachse, der kleiner ist als der Halbwinkel der Kegelteile des Drallerzeugers. Die innere Geometrie der Austrittskanäle erbringt den Vorteil einer Vermeidung von Turbulenzen sowie von Kavitationseffekten.
Die erfindungsgemässe Hochdruck-Zerstäuberdüse unterscheidet sich vom Stand der Technik, beispielsweise von EP 9022333 dadurch, dass die Düse insgesamt stark vereinfacht ausgebildet ist. Ihr Innenraum besteht nur aus einer einzigen Innenkammer, was zu reduzierter Turbulenz am Düsenaustritt und einem stabileren Sprühkegel führt. Sie verfügt lediglich über eine Gruppe von Austrittsöffnungen, durch die der Flüssigbrennstoff für alle verschiedenen Betriebssituationen und Lasten versprüht wird. Hierzu verfügen die Austrittsöffnungen jedoch über die spezifische, erfindungsgemässe Innengeometrie sowie Ausrichtung bezüglich der Längsachse des Vormischbrenners.
In einer ersten spezifischen und bevorzugten Ausführung bestehen die Austrittskanäle aus Rohren, die vom Innenraum der Düse durch deren Wandung führen und sich über die Oberfläche der Düse hinaus erstrecken. In einer ersten Variante besitzen die Rohre eine Länge, sodass sie nur über die Oberfläche der Düse hinausragen, jedoch kürzer als die Düsenspitze sind. In einer weiteren Variante erstrecken sie sich über die Spitze der Düse hinaus.
In einer zweiten spezifischen Ausführung führen die Austrittskanäle mit genannten zylindrischen Strecken und konischer Verengung vom Innenraum der Düse durch die Wandung, wobei die Austrittsöffnung an der Aussenoberfläche der Düse liegt. In dieser Ausführung ist die Aussenwand der Düsenspitze konisch gebildet.
Die Innengeometrie der Austrittskanäle und insbesondere die Verengung von gegebenem Winkel vor der Austrittsöffnung in den Drallerzeuger bewirkt eine Reduktion von Turbulenzen im Sprühkegel sowie einen kleineren Ausbreitungswinkel des Sprühkegels. Dies ermöglicht einen Sprühkegel mit einem gleichmässigeren Geschwindigkeitsprofil. Schliesslich ermöglicht die erhöhte Strömungsstabilität im Sprühkegel zu einer verbesserten Platzierung des Brennstoffs im Vormischbrenner und damit zu verbesserten Flammenbedingungen.
In einer weiteren Ausführung besitzen die zweiten zylindrischen Strecken der Austrittskanäle jeweils eine Länge, die maximal das Fünffache des Durchmessers der Austrittsöffnungen beträgt. Ein solches Verhältnis von Länge zu Durchmesser trägt einer Verbesserung des Strömungsprofils sowie der Strömungsstabilität bei. In einer spezifischen Ausführung die Austrittsöffnungen einen Durchmesser von 0.5 - 1.5 mm auf.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist zusammen mit den genannten Innengeometrien der Austrittskanäle der Düse die Aussenwand der Düsenspitze gerundet ausgebildet, vorzugsweise im Querschnitt ovalförmig. Die gerundete Form erbringt hinsichtlich der Lufteinströmung weitere Vorteile, indem die Luftströmung dieser Form der Aussenwand der Düse gleichmässig folgen kann und sich nach der Düse entsprechend wenig Wirbel oder Rezirkulationen bilden. Dies erhöht die Homogenität der Vermischung von Luft und Brennstoff, was eine Senkung der NOx-Emissionswerte bewirkt.
Eine reduzierte Rezirkulation nachfolgend der Düse beeinflusst schliesslich auch den Drall am Ende der zylindrischen Mischstrecke und führt zu einer aerodynamischen Stabilisierung der Flamme in der Brennkammer. Eine solche Stabilisierung ermöglicht eine grossere Freiheit in den Betriebsparametern des Brenners.
In einer Variante der Erfindung weist der Vormischbrenner in der Zylinderwand der Mischstrecke, die dem Drallerzeuger in Strömungsrichtung folgt, weitere Öffnungen für den Einlass von komprimierter Luft auf.
In einer weiteren Variante weist der Vormischbrenner weitere Lufteinlasskanäle auf, die unmittelbar entlang der Hochdruck-Zerstäuberdüse verlaufen und dort Luft in den Mischraum des Drallerzeugers führen. Durch diese Massnahme wird eine Rezirkulationszone erst nach der Mischstrecke gebildet, was eine weitere Stabilisierung der Flamme herbeiführt.
Die Hochdruck-Zerstäuberdüse gemäss der Erfindung eignet sich nicht nur zur Anwendung in einem Vormischbrenner mit Drallerzeuger mit darauffolgender Mischstrecke, sondern auch für einen Vormischbrennen mit Drallerzeuger allein ohne Mischstrecke. In einer Anwendung dieser Art, ist die Hochdruck- Zerstäuberdüse so angeordnet, dass ihre Spitze bis zur Hälfte der Länge des Drallerzeugers oder über deren Hälfte hinaus ragt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen
Figur 1 einen Längsschnitt durch einen Vormischbrenner mit einem kegelförmigen
Drallerzeuger und darauffolgender Mischstrecke,
Figur 2 einen Schnitt durch den Vormischbrenner und Düsenspitze gemäss M-Il in
Figur 1 , Figur 3a einen Längsschnitt einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemässen Düse,
Figur 3b eine Detailansicht der Innengeometrie der Düse von Figur 3a,
Figur 3c eine Variante der Ausführung von Figur 3a
Figur 4 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführung der Hochdruck- Zerstäuberdüse und ihrer Innengeometrie,
Figur 5 eine Anwendung der Düse in einem Vormischbrenner mit kegelförmigem
Drallerzeuger ohne darauffolgende Mischstrecke. Ausführung der Erfindung
Figur 1 zeigt einen Vormischbrenner, beispielsweise für eine Gasturbine. Er weist einen kegelförmigen Drallerzeuger 1 und eine darauffolgende zylindrische Mischstrecke 2 auf, die in einen Brennkammerraum 3 mündet. Der Drallerzeuger 1 besteht in diesem Beispiel aus vier ineinander geschachtelten Kegelteilen 4a, 4b,4c, 4d, von denen in Figur 1 die Kegelteile 4b und 4d ersichtlich sind. Die individuellen Längsachsen der Kegelteile sind jeweils voneinander sowie von der Längsachse 5 des Drallerzeugers versetzt angeordnet, wie aus Figur 2 entnehmbar. Die Kegelteile 4a-d verlaufen jeweils in einem Winkel α zur Längsachse 5 des Drallerzeugers 1. Sie bilden miteinander entlang ihrer Längskanten jeweils Zwischenräume 6, die zur Einbringung von komprimierter Verbrennungsluft verwendet werden, deren Strömungsverlauf durch die Pfeile 7 angedeutet ist. Am Auslass des Drallerzeugers 1 sind Bleche 8 angeordnet zwecks Bildung von Übergangskanälen in die Mischstrecke 2. Eine Hochdruck-Zerstäuberdüse 10 ist zur Einbringung von flüssigem Brennstoff in den Drallerzeuger 1 in der Anfangspartie des kegelförmigen Drallerzeugers angeordnet. Diese ist gemäss den folgenden Figuren 3a-c und Figur 4 so ausgebildet, dass eine Ausrichtung der erzeugten Sprühkegel 11 in einem Winkel ß bezüglich der Längsachse 5 des Drallerzeugers erzielt wird, wobei der Winkel ß kleiner als der Winkel α, oder dem Halbwinkel der Kegelteile des Drallerzeugers, ist. Durch diese Ausrichtung der Sprühkegel wird eine Benetzung der Wände des Drallerzeugers durch Brennöltröpfchen und ein Verkoken der Wände vermieden. In der Figur 1 sind weitere Öffnungen 14 in der Aussenwand der zylindrischen Mischstrecke 2 zur Zufuhr von Luft in die Mischstrecke angeordnet. Diese bewirken eine Stabilisierung der Flamme und vermeiden einen Flammenrückschlag.
Figur 2 zeigt im Querschnitt H-Il den Drallerzeuger 1 mit Kegelteilen 4a-d und der zentral auf der Längsachse des Drallerzeugers angeordneten Hochdruck- Zerstäuberdüse 10. Pfeile 7 deuten die Lufteinströmung in den Innenraum des Drallerzeugers an. Auf der Düse 10 sind Positionen 12a-d dezentral der Längsachse der Brennstoffdüse 10 angezeigt, an denen Brennstoff austritt. Im gezeigten Beispiel sind vier Öffnungspositionen dargestellt, wobei beispielsweise auch zwei oder beliebig mehr Positionen möglich sind. Die Austrittsöffnungen sind derart positioniert, dass der austretende Sprühkegel zum Nachlauf der einzelnen Kegelteile 4a-d gerichtet ist. Hierzu sind die Austrittsöffnungen jeweils auf Hilfslinien 13a-d angeordnet, die in einem rechten Winkel zur Tangente des Endteils der Kegelschalen 4a-d verlaufen. Diese Positionierung der Austrittsöffnungen und Sprühkegel bewirkt, dass die Sprühkegel von den eintretenden Luftströmungen 7 so erfasst werden, dass der versprühte Brennstoff eine grosse Eindringtiefe im Vormischbrenner erreicht. Eine andere Positionierung der Sprühkegel würde andererseits dazu führen, dass die Sprühkegel im Vergleich zur gezeigten Ausrichtung früher von den Luftströmungen erfasst würden und eher ins Zentrum des Vormischbrenners gelenkt würden, was zu höheren Emissionswerten führt.
Figur 3a zeigt eine bevorzugte Hochdruck-Zerstäuberdüse gemäss der Erfindung mit äusserer gerundeter Spitze 31 und einem Innenraum 32, der zur Spitze hin eine konisch geformte Innenwand 33 aufweist. Vom Innenraum 32 führen zwei oder mehr Rohre 34 durch die Düsenwandung in den Innenraum des Drallerzeugers, wobei die Längsachsen 38 der Rohre 34 in einem Winkel ß zur Längsachse 5 der Düse und des Drallerzeugers verlaufen. In einer ersten Variante erstrecken sich die Rohre 34 über eine Länge, sodass sie über die Spitze der Düse hinausragen. Die Aussenwand der Endpartien der Rohre sind jeweils vorzugsweise gerundet ausgebildet.
Figur 3b zeigt eine zweite Variante, bei der zwei oder mehr Rohre 34' sich nur knapp über die Aussenwand der Düse 10 sich erstrecken, sodass sie sich weniger weit in den Drallerzeuger erstrecken als die Düsenspitze selbst.
In beiden Varianten ist die Düseπspitze gerundet gebildet. Die Strömung von Luft, die durch Einlasskanäle unmittelbar entlang der Düse eingebracht wird, wird durch diese Art Düsenspitze im Bereich und nachfolgend der Düse positiv beeinflusst. Insbesondere werden Luftrezirkulationen im Bereich der Düse und nachfolgend der Düse reduziert, wodurch die Vermischung von Brennstoff und Luft verbessert und die NOx-Emissionswerte reduziert werden.
Figur 3c zeigt im Detail die Innengeometrie der Düsenrohre 34. Diese weisen in einer Anfangspartie eine vom Innenraum der Düse wegführende erste zylindrische Strecke 35 auf. In Strömungsrichtung folgt eine konisch gebildete, verengende Übergangsstrecke 36 mit einem Konushalbwinkel δ Wandung der Verengung bezüglich der Längsachse 38 des Rohres kleiner als 45°, die in eine zweite, engere zylindrische Strecke 37 mit engerem Durchmesser mündet. Die Länge der zweiten zylindrischen Strecke 37 beträgt vorzugsweise maximal das Fünffache des Durchmesser der Austrittsöffnung.
Eine weitere Ausführungsform der Brennstoff-Zerstäuberdüse 10 gemäss Figur 4 weist einen Innenraum 20 auf, der zum Ende der Düse hin in der Strömungsrichtung konisch ausgebildet ist. Von der konisch gebildeten zugespitzten Endwand 21 des Innenraums 20 führen zwei oder mehr Austrittskanäle 22 mit je einer ersten zylindrischen Strecke 23, je einer in Strömungsrichtung darauf folgenden konischen Verengung 24 und einer zweiten engeren zylindrischen Strecke 25, die schliesslich zu einer Austrittsöffnung 26 mündet. Die Pfeile deuten die Strömungsrichtung des flüssigen Brennstoffs an. Die Längsachsen 27 der Austrittskanäle, die gleich der Längsachsen der resultierenden Sprühkegel sind, verlaufen in einem Winkel ß bezüglich der Längsachse 5 der Düse und des Drallerzeugers. Die Austrittsöffnungen 26 sind insbesondere in der radial äusseren Hälfte der Düse angeordnet. Vorzugsweise besitzen sie einen Durchmesser von 0.5 - 1.5 mm auf.
Die Düsenspitze 28 ist äusserlich in der gezeigten Ausführung konisch ausgebildet.
Figur 5 zeigt eine Anwendung der erfindungsgemässen Hochdruck- Zerstäuberdüse in einem Vormischbrenner mit einem kegelförmigen
Drallerzeuger, wobei keine Mischstrecke auf den Drallerzeuger folgt, sondern der Drallerzeuger direkt in eine Brennkammer mündet. Insbesondere, erstreckt sich in diesem Vormischbrenner die Zerstäuberdüse bis zur Hälfte der Länge des Innenraums des Drallerzeugers oder weiter hinaus. Die Düse weist dabei eine der Ausführungen mit Austrittskanälen gemäss der Figuren 3a-c und 4 auf.
Bezugszeichenliste
1 Drallerzeuger
2 Mischstrecke
3 Innenraum Brennkammer 4a-4d Kegelteile Drallerzeuger
5 Längsachse Drallerzeuger
6 Kanäle Lufteinströmung
7 Luftströmung
8 Umlenkteile
10 Hochdruck-Brennstoffdüse
12a-d Öffnungen in Düsenspitze
13a-d Hilfslinien senkrecht zu Tangente am Ende der Kegelschalen
14 Lufteinlassöffnungen in Mischstrecke
20 Innenraum Düse konisches Spitzenteil
21 Innenwand
22 Austrittskanal
23 erste zylindrischer Strecke
24 Konische Verengung
25 zweite zylindrische Strecke
26 Austrittsöffnung
27 Längsachse des Austrittskanals und Sprühkegels
28 konisch gebildete Düsenspitze
31 gerundete Düsenspitze
32 Innenraum Düse
33 Innenwände Düse
34,34' Rohr
35 erste zylindrische strecke
36 konische Übergangsstrecke
37 zweite zylindrische Strecke
38 Längsachse Rohr
40 Trennwand
41 Spitzenteil Düse
42 Innenraum Düse
43 Öffnung in Trennwand
44 Zufuhrstrecke
45 Öffnungen in Düsenspitze

Claims

Patentansprüche
1. Vormischbrenner mit einem aus Kegelschalen (4a-4d) bestehenden
Drallerzeuger (1) mit einem Kegelhalbwinkel (α) und einer auf den Drallerzeuger (1 ) in Strömungsrichtung folgenden Mischstrecke (2), die in einen Innenraum (3) einer Brennkammer mündet, und mit Kanälen (6) für die Zufuhr von komprimierter Verbrennungsluft in den Drallerzeuger (1 ), und mit einer Hochdruckdüse (10) zur Zerstäubung von flüssigem Brennstoff mit mindestens einem Brennstoffkanal für die Zufuhr von Brennstoff in einen Innenraum (20, 32) der Hochdruckdüse (10), wobei die Hochdruckdüse (10) mindestens zwei Austrittskanäle (22, 34, 34') aufweist, die vom Innenraum (20, 32) der Hochdruckdüse (10) zum Innenraum des Drallerzeugers (1) führen und bezüglich der Längsachse (5) der Düse (10) dezentral angeordnet sind und so ausgerichtet sind, dass von den Austrittskanälen (22, 34, 34') austretende Sprühkegel (11) auf den Nachlauf der einzelnen Kegelschalen gerichtet sind dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittskanäle (22, 34, 34') so ausgebildet sind, dass die austretenden Sprühkegel (11) jeweils eine Längsachse besitzen, die in einem Winkel (ß) zur Längsachse (5) des Drallerzeugers verlaufen, der kleiner ist als der Kegelhalbwinkel (α) des Drallerzeugers (1).
2. Vormischbrenner nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (ß) zwischen den Längsachsen (26, 37) der Sprühkegel (11 ) und der
Längsachse (5) des Drallerzeugers (1) kleiner als der Kegelhalbwinkel (α) des
Drallerzeugers (1 ) und grösser 10° ist.
3. Vormischbrenner nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (ß) zwischen den Längsachsen (26, 37) der Sprühkegel (11 ) und der Längsachse (5) des Drallerzeugers (1 ) in einem Bereich von 10° bis 18° liegt.
4. Vormischbrenner nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die zwei oder mehr Austrittsöffnungen (24, 25, 34, 34') zur Zerstäubung des
Brennstoffs bezüglich der Längsachse (5) der Hochdruckdüse (10) in der radial äusseren Hälfte der Hochdruckdüse (10) und bezüglich der Längsachse der
Hochdruckdüse (10) rotationssymmetrisch angeordnet sind.
5. Vormischbrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittskanäle (22, 34, 34') in Strömungsrichtung des flüssigen Brennstoffs eine erste zylindrische Strecke (23, 35), eine konische Verengung (24, 36) und eine zweite zylindrische Strecke (25, 37) aufweisen.
6. Vormischbrenner nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittskanäle Rohre (34) aufweisen, die über die Spitze der Hochdruckdüse (10) hinausragen.
7. Vormischbrenner nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittskanäle Rohre (34') aufweisen, die über die Aussenoberfläche der Hochdruckdüse (10) hinausragen, wobei die Spitze der Hochdruckdüse (10) weiter in den Drallerzeuger hinausragt als die Rohre (34').
8. Vormischbrenner nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass ein Halbwinkel (δ) der konischen Verengung (36) zwischen der Wandung der konisch ausgebildeten Strecke (36) und der Längsachse (38) der Austrittskanäle (34, 34') kleiner als 45° ist.
9. Vormischbrenner nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die zweite zylindrische Strecke (25) jeweils zu einer Austrittsöffnung (26) an der Aussenoberfläche der Hochdruckdüse (10) führt.
10. Vormischbrenner nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die konische Verengung (24) einen Konushalbwinkel im Bereich von 30°-45c besitzt.
11. Vormischbrenner nach einem der Ansprüche 6-10 dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze der Hochdruckdüse (10) gerundet ausgebildet ist.
12. Vormischbrenner nach einem der Ansprüche 6-10 dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze der Hochdruckdüse (10) konisch ausgebildet ist.
13. Vormischbrenner nach einem der Ansprüche 5-10 dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der zweiten zylindrischen Strecken (25, 37) jeweils maximal das Fünffache des Durchmessers der Austrittsöffnungen beträgt.
14. Vormischbrenner nach einem der Ansprüche 1-13 dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnungen (25) der Austrittskanäle einen Durchmesser in einem Bereich von 0.5 bis 1.5 mm besitzen.
15. Vormischbrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Vormischbrenner in der Aussenwand der zylindrischen Mischstrecke (2) Öffnungen (14) für den Einlass komprimierter Luft aufweist.
16. Vormischbrenner mit einem aus Kegelschalen bestehenden Drallerzeuger, der in einen Innenraum einer Brennkammer mündet, und mit Kanälen für die Zufuhr von komprimierter Verbrennungsluft in den Drallerzeuger, und mit einer Hochdruckdüse (10) zur Zerstäubung von flüssigem Brennstoff mit einem oder mehr Brennstoffkanälen für die Zufuhr von Brennstoff in einen Innenraum (20, 32) der Hochdruckdüse (10) und die Hochdruckdüse (10) mindestens zwei Austrittskanäle (22, 34, 34') zur Zerstäubung des Brennstoffs aufweist, die von dem Innenraum (20, 32) der Hochdruckdüse (10) zum Innenraum des Drallerzeugers führen und bezüglich der Längsachse der Düse (10) dezentral angeordnet sind dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittskanäle (22, 34, 34') so ausgebildet sind, dass Sprühkegel (11 ), die von den Austrittskanälen austreten eine Längsachse (5) besitzen, die in einem Winkel (ß) zur Längsachse des Vormischbrenners verlaufen, der kleiner ist als der Kegelhalbwinkel (α) des Drallerzeugers, und die Austrittskanäle (22, 34, 34') in Strömungsrichtung des flüssigen Brennstoffs eine erste zylindrische Strecke (23, 35), eine konische Verengung (24, 36) und eine zweite zylindrische Strecke (25, 37) aufweisen und die Spitze der Hochdruckdüse (10) zur Hälfte der Länge des Innenraums des Drallerzeugers oder über dessen Hälfte hinaus reicht.
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