EP2260238B1 - Verfahren zum Betrieb eines Vormischbrenners - Google Patents

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EP2260238B1
EP2260238B1 EP09717497.3A EP09717497A EP2260238B1 EP 2260238 B1 EP2260238 B1 EP 2260238B1 EP 09717497 A EP09717497 A EP 09717497A EP 2260238 B1 EP2260238 B1 EP 2260238B1
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EP
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fuel
mixing pipe
premix burner
section
swirl generator
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EP09717497.3A
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Richard Carroni
Alexander Ni
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General Electric Technology GmbH
Original Assignee
Alstom Technology AG
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/02Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F23C7/002Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/286Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/07002Premix burners with air inlet slots obtained between offset curved wall surfaces, e.g. double cone burners
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/9901Combustion process using hydrogen, hydrogen peroxide water or brown gas as fuel

Definitions

  • the present invention relates to the field of combustion technology. It relates to a method for operating a premix burner according to the preamble of claim 1.
  • Fig. 1 along a burner axis 15 comprise a premix burner 11 producing an air / fuel mixture 12 in the form of a double-cone burner and a subsequent mixing tube 13 opening into a combustion chamber 14 ( EP-A2-0 704 657 . EP-A1-0 913 630 . US-A-6,045,351 . WO-A1-2006 / 069861 DE-A1-4417538 . EP-A2-0694740 . EP-A2-1207350 ).
  • Essential for the invention is a mixing tube which has a constriction, wherein at the height of the constriction means are provided for the injection of highly reactive, in particular H2-rich fuel.
  • the constriction (as constriction) can be moved upstream.
  • the highly reactive fuel is then injected directly at the bottleneck.
  • An embodiment of the invention is characterized in that the mixing tube tapers conically in a first mixing pipe section from the swirl generator to constriction, and that the mixing tube in a second mixing pipe section from the constriction to the combustion chamber in diameter significantly smaller than at the output of the swirl generator Case is ..
  • the second mixing pipe section starting at the constriction can have a constant diameter up to the combustion chamber.
  • the second mixing pipe section can also be slightly conical up to the combustion chamber.
  • the means for injecting highly reactive, in particular H2-rich, fuel in the region of the constriction comprise nozzles which take over a fuel feed.
  • premix burner As far as the design of the premix burner is concerned, it is readily possible to provide it without a transition section between the swirl generator and the mixing tube. Such a premix burner goes out EP-A1-0 321 809 out.
  • a further embodiment of the premix burner provides, in a transition region between the swirl generator and the mixing tube, transition channels for transferring a swirl flow formed in the swirl generator into the flow cross section of the mixing tube arranged downstream of these transition channels.
  • Such a design goes out EP-0 704 657 A1 out.
  • a further embodiment of the premix burner provides to provide a cylindrical or quasi-cylindrical tube, which consists of partial shells, and in which the combustion air flow flows through tangentially arranged air inlet slots or channels in the interior.
  • the desired swirling of the combustion air stream to maximize the desired premix with at least one fuel injected at a suitable point is achieved by a conical or quasi-conically extending in the flow direction of the inner body. mitbewerkstelligt. Such a configuration is for example EP-0 777 081 A1 out.
  • the inventive method is advantageously used to operate a gas turbine plant with at least one combustion chamber.
  • this configuration allows a safe (i.e., greatly reduced flashback probability) lean premix combustion of highly reactive fuels.
  • the injection of the high-reactive fuel takes place via fuel feeds 19 and nozzles 22 directly or in the vicinity of the constriction 18 (see the arrows), where the air velocities of the combustion air are greatest.
  • the cylindrical mixing tube portion 17b downstream of the constriction 18 with its significantly reduced diameter is characterized by high air velocities, which prevent flashback.
  • This section also represents at the same time the mixing section, which allows a good air / fuel mixture at the outlet of the burner assembly 17.
  • An additional important feature of this burner assembly 17 is the utilization of the Venturi effect.
  • the lower static pressure at the throat 18, i. at the point where the fuel is injected means that it is possible to achieve sufficient fuel injection and penetration with relatively low fuel pressures, thereby substantially reducing the use of costly fuel compression.
  • the premix burner is still suitable for lean standard premix operation with natural gas and oil, provided that care is taken that the fuel does not accumulate on the walls of the converging first mixing pipe portion 17a.
  • the burner assembly 16 according to Fig. 2 enables operation with 3 fuels ("tri-fuel operation").
  • Benefits also arise when an improvement of the radial distribution of the fuel due to the divergent streamlines is sought.
  • the method for operating a premix burner according to the invention is particularly suitable for hot gas generation in gas turbine plants, in which fuels are burned with a high H2 content.

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Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Verbrennungstechnik. Sie betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Vormischbrenners gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Stand der Technik
  • Aus dem Stand der Technik sind seit Längerem Brenneranordnungen bekannt, die gemäss Fig. 1 entlang einer Brennerachse 15 einen eine Luft/Brennstoff-Mischung 12 erzeugenden Vormischbrenner 11 in Form eines Doppelkegelbrenners und ein nachfolgendes, in eine Brennkammer 14 mündendes Mischrohr 13 umfassen ( EP-A2-0 704 657 , EP-A1-0 913 630 , US-A-6,045,351 , WO-A1-2006/069861 DE-A1-4417538 , EP-A2-0694740 , EP-A2-1207350 ). Diese bekannten, als AEV-Brenner bezeichneten Brenneranordnungen 10 sind für die Verbrennung von Erdgas und/oder Öl ausgelegt, sind jedoch nicht für die Verbrennung von hoch-reaktiven Brennstoffen, insbesondere von Brennstoffen mit hohem H2-Anteil, geeignet, weil es zu einer Rückzündung (Flammenrückschlag) von der Brennkammer in das Innere des Vormischbrenners kommen kann. Es wurden daher bereits Modifikationen vorgeschlagen, bei denen der ganze H2-reiche Brennstoff durch Löcher in den Schalen des Vormischbrenners 11 eingedüst wird. Hierdurch ist es möglich hohe Wasserstoffkonzentrationen zu verbrennen. Andererseits ist dafür jedoch ein hohes Mass an Verdünnung notwendig. Darüber hinaus trat eine Rückzündung auf, sobald die Lufttemperatur auf über 460 °C anstieg, was die sichere Verbrennung von H2-reichen Brennstoffen bei Gasturbinen ausschliesst, wobei dies jede Gasturbine betrifft, seien die Gasturbinen mit einer Brennkammer oder mit sequentieller Verbrennung ausgestattet. Es ist aber auch eine axial abgestufte Eindüsung des Brennstoffs denkbar, wobei ein Teil des Brennstoffes über die den Vormischbrenner bildenden Teilkörper eingespritzt und der Rest in das Mischrohr eingedüst wird.
  • Es ist auch vorgeschlagen worden, H2-reiche Brennstoffe in einem Übergangsabschnitt, der zur Überführung einer stromauf gebildeten Strömung dient, zwischen Drallerzeuger und Mischrohr einzudüsen. Neuere Untersuchungen haben ergeben, dass die Sicherheit erhöht werden kann, wenn der grösste Anteil des Brennstoffs stromabwärts dieses Übergangsabschnitts, d.h. über innerhalb des Mischrohres, eingedüst wird. Die experimentellen Daten und nachfolgenden Überlegungen zur Ausgestaltung der Brenneranordnung weisen darauf hin, dass sehr hohe Brennstoff-Einspritzgeschwindigkeiten notwendig sind, um sicherzustellen, dass der Brennstoff nicht an den Wänden des Mischrohres haften bleibt bzw. sich dort eindiffundieren kann. Die Einbringung insbesondere eines hochreaktiven Brennstoffes in unmittelbarer Nähe der inneren Wände des Mischrohres muss auf alle Fälle vermieden werden, insbesondere wenn es sich um Brennstoffe mit einem hohen Anteil an H2 handelt, weil sonst der Flammenrückschlag geradezu begünstigt wird.
  • Interne Untersuchungen legen den Schluss nahe, dass das Mischrohr eines Vormischbrenners von einer zylindrischen Gestalt in eine sich konisch verjüngende Konfiguration überführt werden kann, um Folgendes zu erreichen:
    • Eine Erhöhung der Brennergeschwindigkeit stromaufwärts der zentralen Rückströmzone am Brennerausgang, um die Wahrscheinlichkeit eines Flammenrückschlags zu verringern.
    • Eine Verringerung der Stärke der zentralen Rückströmzone am Brennerausgang, um die Wahrscheinlichkeit eines Rückschlags der Flamme zu verringern.
    • Eine Verschiebung der zentralen Rückströmzone weiter stromabwärts, um die Wahrscheinlichkeit eines Rückschlags der Flamme zu verringern.
    • Eine Verhinderung der Ausbreitung von Stosswellen, die von Druck- und Massen-Störungen bei der Einbringung der Verbrennungsluft und/oder der Brennstoffe in den Vormischbrenner herrühren, und so die Wahrscheinlichkeit eines Rückschlages der Flamme verringern.
  • Diese Massnahmen sind vor allem für den Betrieb mit einem üblichen gasförmigen Brennstoff geeignet. Hinsichtlich H2-reicher Brennstoffe bestehen dagegen die Bedenken, dass im Falle einer stromaufwärts der Düsenengstelle einsetzenden Zündung die Flammenfront fest innerhalb des Vormischbrenners verankert würde, wobei die Verbrennungsluftströmung dann nicht mehr in der Lage wäre, diese Flammenfront rasch stromabwärts ausserhalb des Vormischbrenners zu verlagern
  • Es ist in einem anderen Zusammenhang aus der WO-A1-2004/071637 bekannt geworden, zum Mischen zweier Medien, insbesondere Luft und einen Brennstoff, eine Mischvorrichtung zu verwenden, die in Strömungsrichtung nacheinander einen konvergierenden Abschnitt, eine Engstelle und einen divergierenden Abschnitt aufweist, wobei stromauf des konvergierenden Abschnitts ein Wirbelerzeuger angeordnet ist und das zweite Medium (Brennstoff) in dem konvergierenden Abschnitt selbst oder davor eingedüst wird.
  • Darstellung der Erfindung
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Brenneranordnung anzugeben, welche einen sicheren mageren Vormischbetrieb mit hoch-reaktiven, insbesondere H2 enthaltenden Brennstoffen ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Wesentlich für die Erfindung ist ein Mischrohr, das eine Einschnürung aufweist, wobei auf der Höhe der Einschnürung Mittel zur Eindüsung von hoch-reaktivem, insbesondere H2-reichen Brennstoff vorgesehen sind. Ausgehend von der o.g. konischen Form des Mischrohres, bei der die Engstelle am Ausgang des Rohres angeordnet ist, kann die Engstelle (als Einschnürung) stromaufwärts verschoben werden. Der hoch-reaktive Brennstoff wird dann direkt an der Engstelle eingedüst.
  • Eine Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich das Mischrohr in einem ersten Mischrohrabschnitt vom Drallerzeuger zur Einschnürung hin konisch verjüngt, und dass das Mischrohr dann in einem zweiten Mischrohrabschnitt von der Einschnürung zur Brennkammer hin im Durchmesser deutlich kleiner als dies am Ausgang des Drallerzeugers der Fall ist..
  • Der zweite Mischrohrabschnitt, beginnend bei der Einschnürung kann dabei einen konstanten Durchmesser bis zur Brennkammer aufweisen. Der zweite Mischrohrabschnitt kann sich aber auch bis zur Brennkammer leicht konisch erweitern.
  • Es hat sich dabei für die sichere Verbrennung als günstig erwiesen, wenn die Einschnürung in einem mittleren Bereich des Mischrohres angeordnet ist.
  • Gemäss einer anderen Ausgestaltung umfassen die Mittel zur Eindüsung von hoch-reaktivem, insbesondere H2-reichen Brennstoff im Bereich der Einschnürung angeordnete Düsen, welche eine Brennstoffzuführung übernehmen.
  • Was die Gestaltung des Vormischbrenners betrifft, ist es ohne weiteres möglich, diesen ohne Übergangsabschnitt zwischen Drallerzeuger und Mischrohr vorzusehen. Ein solcher Vormischbrenner geht aus EP-A1-0 321 809 hervor. Eine weitere Ausgestaltung des Vormischbrenners sieht vor, in einem Übergangsbereich zwischen Drallerzeuger und Mischrohr Übergangskanäle zur Überführung einer im Drallerzeuger gebildeten Drallströmung in den stromab dieser Übergangskanäle nachgeschalteten Durchflussquerschnitt des Mischrohres vorzusehen. Eine solche Ausgestaltung geht aus EP-0 704 657 A1 hervor.
  • Eine weitere Ausgestaltung des Vormischbrenners sieht vor, ein zylindrisches oder quasi-zylindrisches Rohr vorzusehen, welches aus Teilschalen besteht, und in welches der Verbrennungsluftstromes über tangential angeordnete Lufteintrittsschlitze oder Kanäle in den Innenraum strömt. Die erwünschte Drallbildung des Verbrennungsluftstromes zur Maximierung der angestrebten Vormischung mit mindestens einem an passender Stelle eingedüsten Brennstoff wird durch einen in Strömungsrichtung konisch oder quasi-konisch verlaufenden Innenkörper erreicht resp. mitbewerkstelligt. Eine solche Ausgestaltung geht beispielsweise aus EP- 0 777 081 A1 hervor.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren wird mit Vorteil zum Betrieb einer Gasturbinenanlage mit mindestens einer Brennkammer eingesetzt.
  • Im folgenden wird anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Alle für das unmittelbare Verständnis der Erfindung nicht wesentlichen Merkmale sind fortgelassen. Gleiche Elemente sind in den verschiedenen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Strömungsrichtung der verschiedenen Medien ist mit Pfeilen angegeben,
  • Die Ausführungsbeispiele dienen der Illustration der Erfindung und sollen nicht in einschränkender Weise bei der Interpretation des Schutzgegenstandes, wie er aufgrund der Ansprüche definiert ist, hinzugezogen werden.
  • Kurze Erläuterung der Figuren
  • Es zeigt:
  • Fig. 1
    in stark schematisierter Darstellung eine an sich bekannte Brenneranordnung eines Vormischbrenners mit einem Drallerzeuger und einem nachfolgenden Mischrohr;
    Fig. 2
    in einer zu Fig. 1 vergleichbaren Darstellung eine Brenneranordnung gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
    Fig. 3
    in einer zu Fig. 1 vergleichbaren Darstellung eine Brenneranordnung gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    Wege zur Ausführung der Erfindung
  • In Fig. 2 ist in einer zu Fig. 1 vergleichbaren Darstellung eine Brenneranordnung gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben. Die Brenneranordnung 16 umfasst einen Vormischbrenner 11, dessen Form aus der obengenannten Druckschrift EP-A1-0 321 809 hervorgeht. Die tangential in das innere des Vormischbrenners 11 einströmende Luft wird mit einem Brennstoff angereichert, und die sich dort bildende Drallbewegung entsteht ein Gemisch 12.. An den Vormischbrenner 11 schliesst sich stromabwärts ein Mischrohr 17 an, das in zwei (in diesem Beispiel annähernd gleich lange) Mischrohrabschnitte 17a und 17b unterteilt ist. Zwischen den beiden Mischrohrabschnitten 17a, 17b ist eine Einschnürung 18 ausgebildet. Im ersten Mischrohrabschnitt 17a vom Vormischbrenner 11 zur Einschnürung 18 hin verjüngt sich das Mischrohr 17 konisch oder quasi-konisch. Im zweiten Mischrohrabschnitt 17b von der Einschnürung 18 zur Brennkammer 14 hin ist das Mischrohr 17 im Durchmesser deutlich kleiner als dies am Anfang (Eingang) des ersten Mischrohrabschnitts 17a der Fall ist, wobei es stromab der genannten Einschnürung 18 einen konstanten oder quasikonstanten Durchmesser aufweist. Mit dieser Konfiguration lassen sich alle eingangs aufgezählten Vorteile eines durchgehenden konischen Mischrohres erreichen, nämlich:
    • Eine Erhöhung der Brennergeschwindigkeit stromaufwärts der zentralen Rückströmzone, welche sich im Bereich des Ausgangs des Vormischbrenners, also am Anfang der Brennkammer 14, bildet, womit der Strömungsdynamik eines Flammenrückschlages in das Innere des Vormischbrenners entgegen gewirkt wird.
    • Eine Verringerung der Stärke der zentralen Rückströmzone am Brennerausgang, womit der Strömungsdynamik eines Flammenrückschlages in das Innere des Vormischbrenners entgegen gewirkt wird.
    • Eine Verschiebung der zentralen Rückströmzone weiter stromabwärts des Vormischbrenners, womit der Strömungsdynamik eines Flammenrückschlages in das Innere des Vormischbrenners entgegengewirkt wird.
    • Massnahmen zur Verhinderung der Entstehung und Ausbreitung von Pulsationen, die von Störungen bei der Zuführung der Verbrennungsluft und/oder Eindüsung des Brennstoffes entstehen, womit ebenfalls gegen einem Flammenrückschlages in das innere des Vormischbrenners entgegen gewirkt wird.
  • Gleichzeitig erlaubt diese Konfiguration (der stromaufwärts verschobenen Einschnürung) eine sichere (d.h. mit stark reduzierter Rückschlagwahrscheinlichkeit verbundene) magere Vormisch-Verbrennung von hoch-reaktiven Brennstoffen. Die Eindüsung des hoch-reaktiven Brennstoffs erfolgt über Brennstoffzuführungen 19 und Düsen 22 direkt oder in der Nähe der Einschnürung 18 (siehe die Pfeile), wo die Luftgeschwindigkeiten der Verbrennungsluft am grössten sind.
  • Der zylindrische Mischrohrabschnitt 17b stromabwärts der Einschnürung 18 mit seinem deutlich verkleinerten Durchmesser ist durch hohe Luftgeschwindigkeiten charakterisiert, die einen Flammenrückschlag verhindern. Dieser Abschnitt stellt auch gleichzeitig die Mischstrecke dar, die eine gute Luft/Brennstoff-Mischung am Ausgang der Brenneranordnung 17 ermöglicht. Eine zusätzlich wichtige Eigenschaft dieser Brennanordnung 17 ist die Ausnutzung des Venturi-Effekts. Der niedrigere statische Druck an der Einschnürung 18, d.h. an der Stelle, wo der Brennstoff eingedüst wird, bedeutet, dass es möglich ist, eine ausreichende Brennstoffeindüsung und -durchdringung mit relativ geringen Brennstoffdrücken zu erreichen, wodurch der Einsatz mit einer kostspieligen Brennstoffkompression wesentlich verringert wird.
  • Aufgrund der höheren Sicherheit wird eine geringere Verdünnung des Brennstoffs mit N2 und/oder H2O benötigt.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin, dass der Vormischbrenner unverändert für den mageren Standard-Vormischbetrieb mit Erdgas und Öl geeignet ist, vorausgesetzt, dass darauf geachtet wird, dass der Brennstoff sich nicht an den Wänden des konvergierenden ersten Mischrohrabschnitts 17a ansammelt. Mit anderen Worten, die Brenneranordnung 16 gemäss Fig. 2 ermöglicht einen Betrieb mit 3 Brennstoffen ("tri-fuel operation").
  • Es kann aber auch vorteilhaft sein, gemäss Fig. 3 bei einer Brenneranordnung 20 mit dem Mischrohr 21 und den beiden Mischrohrabschnitten 21 a und 21 b den hinteren Mischrohrabschnitt 21 b nicht zylindrisch, sondern sich zur Brennkammer 14 hin leicht konisch oder quasi-konisch erweiternd auszubilden. Eine solche Geometrie verringert die Neigung des Brennstoffs, sich in unmittelbarer Nähe der Wände des Mischabschnitts (21 b) anzusammeln und erhöht so den Widerstand gegen einen Flammenrückschlag.
  • Es ist auch vorteilhaft die Druckdifferenz im Vormischbrenner zu reduzieren, insbesondere hinsichtlich der hohen Geschwindigkeiten entlang der Gesamtlänge des Mischrohres
  • Vorteile ergeben sich auch, wenn eine Verbesserung der Radialverteilung des Brennstoffes aufgrund der auseinander laufenden Stromlinien angestrebt wird.
  • Das Verfahren zum Betrieb eines Vormischbrenners gemäss der Erfindung ist besonders geeignet zur Heissgaserzeugung in Gasturbinenanlagen, in denen Brennstoffe mit hohem H2-Anteil verbrannt werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 10,16,20
    Brenneranordnung
    11
    Vormischbrenner (Doppelkegel)
    11 a
    Drallerzeuger
    12
    Luft/Brennstoff-Mischung (bzw. Luft)
    13
    Mischrohr
    14
    Brennkammer
    15
    Brennerachse
    17
    Mischrohr
    17a,b
    Mischrohrabschnitt
    18
    Einschnürung
    19
    Brennstoffzuführung
    21
    Mischrohr
    21 a,b
    Mischrohrabschnitt
    22
    Düse

Claims (11)

  1. Verfahren zum Betrieb eines Vormischbrenners mit einem oder mehreren Brennstoffen, wobei der Vormischbrenner im wesentlichen aus einem Drallerzeuger besteht oder kopfseitig mit einem Drallerzeuger ausgerüstet ist, wobei der Vormischbrenner Mittel zur Einspeisung eines Brennstoffes sowie Mittel zur Einbringung eines Verbrennungsluftstromes mindestens in den Drallerzeuger aufweist, wobei stromab des Vormischbrenners resp. Drallerzeugers mindestens ein Mischrohr wirkt, welches in eine Brennkammer mündet und stromab des zum Vormischbrenner (11) gehörenden Drallerzeugers (11a) eine querschnittsbedingte Einschnürung (18) aufweist, und wobei die Mündung des Mischrohres in die Brennkammer (14) durch einen Querschnittssprung gegeben ist, der die Verbrennungsfront der Brennkammer mit einer Rückströmzone bildet, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich dieser Einschnürung (18) Mittel (19, 22) zur Eindüsung eines hochreaktiven Brennstoffes (19) angeordnet sind, durch die ein H2-reicher Brennstoff eingedüst wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Querschnitt des Mischrohres (17,21) in einem ersten Mischrohrabschnitt (17a, 21a) vom Ausgang des Vormischbrenners (11) bis zu der Einschnürung (18) hin konisch verjüngt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischrohr (17, 21) in einem zweiten Mischrohrabschnitt (17b, 21 b) von der Einschnürung (18) zur Brennkammer (14) hin im Querschnitt deutlich kleiner ist als der Querschnitt am Ausgang des Vormischbrenners (11) im ersten Mischrohrabschnitt (17a, 21 a).
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Mischrohrabschnitt (17b) einen konstanten Querschnitt aufweist.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Querschnitt des zweiten Mischrohrabschnitts (21 b) bis zur Brennkammer (14) hin leicht konisch erweitert.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Eindüsung des hochreaktiven Brennstoffes im Bereich der Einschnürung (18) durch dort angeordnete Düsen (22) erfolgt, und dass die Düsen eine zugehörige Brennstoffzuführung (19) umfassen.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass flüssiger Brennstoff über eine zentrale Brennstoffdüse (5) und/oder gasförmiger Brennstoff (13) an den tangentialen Lufteintrittsschlitzen des jeweiligen Drallerzeugers eingebracht wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Übergangsbereich zwischen Drallerzeuger (11 a) und Mischrohr (13, 17, 21) Übergangskanäle vorgesehen sind, mittels der eine im Drallerzeuger gebildete Verbrennungsluftströmung in den stromab der Übergangskanäle nachgeschalteten Durchflussquerschnitt des Mischrohres (13, 17, 21) überführt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Betrieb in einer mit mindestens einer Brennkammer betreibbaren Gasturbinenanlage.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 8 zum Betrieb in einer sequentiell befeuerten Gasturbinenanlage.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 8 zum Betrieb in einer Kombianlage.
EP09717497.3A 2008-03-07 2009-02-12 Verfahren zum Betrieb eines Vormischbrenners Not-in-force EP2260238B1 (de)

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CH3482008 2008-03-07
PCT/EP2009/051632 WO2009109448A1 (de) 2008-03-07 2009-02-12 Brenneranordnung sowie anwendung einer solchen brenner-anordnung

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Publication Number Publication Date
EP2260238A1 EP2260238A1 (de) 2010-12-15
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US (1) US20110056205A1 (de)
EP (1) EP2260238B1 (de)
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WO (1) WO2009109448A1 (de)

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