EP2327933A1 - Burner assembly - Google Patents
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- EP2327933A1 EP2327933A1 EP09177514A EP09177514A EP2327933A1 EP 2327933 A1 EP2327933 A1 EP 2327933A1 EP 09177514 A EP09177514 A EP 09177514A EP 09177514 A EP09177514 A EP 09177514A EP 2327933 A1 EP2327933 A1 EP 2327933A1
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- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- 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
- F23R2900/00005—Preventing fatigue failures or reducing mechanical stress in gas turbine components
Definitions
- the present invention relates to a burner assembly and more particularly to a burner assembly for gas turbines.
- a gas turbine comprises as essential components a compressor, a turbine with moving blades and at least one combustion chamber.
- the blades of the turbine are arranged as blade rings on a shaft extending mostly through the entire gas turbine, which is coupled to a consumer, such as a generator for power generation.
- the shaft provided with the blades is also called turbine runner or rotor. Between the blade rings are vanes, which serve as nozzles for guiding the working fluid through the turbine.
- the combustion chamber is supplied with compressed air from the compressor.
- the compressed air is mixed with a fuel, such as oil or gas, and the mixture burned in the combustion chamber.
- the hot combustion exhaust gases are finally supplied as a working medium via a combustion chamber outlet of the turbine, where they transmit momentum to the blades under relaxation and cooling and thus do work.
- the vanes serve to optimize the momentum transfer.
- a typical burner assembly for gas turbines as shown in US 6,082,111 is described and how it is used in particular in so-called tube combustion chambers, usually has an annular support with uniformly distributed around the circumference of the ring nozzle lances.
- fuel nozzle openings are arranged, with which fuel can be injected into an air supply channel.
- the fuel nozzles represent a main stage of the burner, which is used to generate a premix flame, ie a flame, in which the air and the fuel mix before igniting become, serve.
- premix burners are operated with lean air-fuel mixtures, that is, with mixtures containing relatively little fuel.
- pilot burner Through the center of the annular fuel distributor ring typically extends a pilot burner, which is designed as a diffusion burner, i. it produces a flame in which the fuel is injected directly into the flame without first being mixed with air.
- the pilot burner in addition to starting the gas turbine, also serves to stabilize the premix flame which, to minimize emissions, is often operated in a range of air to fuel mixing ratio which could lead to flame instabilities without assistive pilot flame.
- the fuel distributor ring is characterized by a short service life.
- the burner arrangement comprises a fuel distributor ring ring and a number of fuel nozzles which are mounted in the flow direction to the fuel distributor ring.
- the fuel distributor ring has an annular surface in the flow direction.
- the fuel distributor ring an outer side facing the middle of the ring and an opposite outer side.
- At least one slot is now present on the surface between the fuel nozzles.
- This discharge slot results in a better heat distribution in the material of the fuel distributor, whereby the voltages are reduced and sets a longer life expectancy.
- the relief slot can vary in depth, width and length and be adapted to the respective Brennstoffverteilerring.
- the at least one slot extends on the surface from the outside to the inside.
- stress relief is provided over a wide surface area.
- a plurality of fuel nozzles are present, wherein between each adjacent fuel nozzle, a slot is present.
- the entire surface ring of the fuel distributor ring is coated with relief slots.
- the at least one slot is substantially Y-shaped.
- the at least one Y-shaped slot comprises two arms and one leg, wherein the two arms of the substantially Y-shaped slot point to the outside of the fuel distributor ring.
- the two arms of the substantially y-shaped slot may also face towards the inside of the fuel distributor ring.
- At least one recess is arranged on the surface. Due to the at least one recess, especially in connection with the slots, an optimized geometry results, which results in a better heat distribution in the material of the fuel distributor ring. Due to the better heat distribution no locally excessive voltages occur and the required service life cycles can be achieved. The voltage can thus be reduced in this range from originally over 950MPa to 600MPa.
- the at least one recess preferably also partially includes the outside of the fuel distributor ring.
- the at least one recess is substantially round.
- the at least one recess may have a radius, wherein the radius decreases seen in the flow direction.
- the fuel distributor ring preferably comprises at least one nickel alloy, in particular a nickel-molybdenum alloy, or a nickel-chromium-iron-molybdenum alloy. These alloys are particularly resistant to high temperatures.
- the fuel distributor ring comprises in its interior at least two fuel channels for two combustion stages A and B.
- the two fuel channels comprise two supply connections.
- the fuel nozzles can be supplied separately and separately depending on the load state of the engine fuels.
- the burner arrangement is provided in particular in a gas turbine.
- FIG. 1 showing a highly schematic sectional view of a gas turbine, explaining the structure and function of a gas turbine.
- the gas turbine 1 comprises a compressor section 3, a combustion section 4, which in the present embodiment comprises a plurality of tube combustion chambers 5 with burners 6 arranged thereon, but in principle may also comprise an annular combustion chamber, and a turbine section 7.
- a rotor 9, also called a runner, extends extending through all sections and carries in the compressor section 3 compressor blade rings 11 and the turbine section 7 turbine blade rings 13.
- FIG. 2 shows a burner 6 of the combustion section 4 in a perspective view.
- the burner 6 comprises a fuel distributor ring 27, eight fuel nozzles 29 extending from the fuel distributor ring 27 and eight swirlers 31 arranged in the region of the tips of the fuel nozzles 29.
- the fuel distributor ring 27 and the fuel nozzles 29 together form a burner housing through which fuel lines extend to Eindüsö réelleen disposed within the swirl generator 31.
- the fuel nozzles 29 may be welded to the fuel distributor ring 27.
- the burner can be connected to fuel supply lines.
- the burner 6 can be attached to a tube combustion chamber so that the fuel nozzles 29 point towards the interior of the combustion chamber.
- burner 6 has eight fuel nozzles 29, it is also possible to equip it with a different number of fuel nozzles 29.
- the number of fuel nozzles 29 may be greater than or less than eight, for example, six fuel nozzles 29 or twelve fuel nozzles 29 may be present, each having its own swirl generator.
- a pilot fuel nozzle is usually arranged in the center of the burner. The pilot fuel nozzle is in for clarity FIG. 2 not shown.
- air from the compressor is passed through the swirl generators 31 where it is mixed with fuel. Subsequently, the air-fuel mixture is then burned in the combustion zone of the combustion chamber 5 to form the working medium.
- the fuel distributor ring 27 has the task of distributing the fuel to the fuel nozzles 29. It is internally provided with two fuel channels 41, 42 each of which supplies a number of nozzles 29 (4 nozzles 29 in this particular case) with fuel as a stage A and a stage B ( FIG. 3 and FIG. 4 ).
- the two fuel passages 41 and 42 include two supply ports 51, 52 for supplying fuel. These can also be different types of fuel.
- the fuel distributor ring 27 flows from the outside with up to 500 ° C warm compressor air, but from the inside with cold fuel, which in extreme cases can only have a temperature of 20 ° C. As a result, very high voltages occur at the fuel distributor ring 27. Especially on the nozzles 29 facing surface side 45 of the fuel distributor ring 27 occur very high voltages, so that the life can not be achieved.
- the fuel distributor ring 27 there are a number of fuel nozzles 29, which are mounted in the flow direction on the fuel distributor ring 27.
- the fuel distributor ring 27 in the flow direction, an annular surface 54 and a ring-facing outer inner side 56 and an outer opposite outer side 58 on.
- At least one slot 60 is present on the surface 45 between the fuel nozzles 29.
- This is essentially y-shaped ( FIG. 3 and FIG. 5 ).
- substantially Y-shaped means that all forms are here encompassed which approximately remind one of the letter Y, that is to say have two arms 62 and one leg 63.
- all spaces on the surface 45 between the nozzles 29 are provided with such slots 60.
- the slot 60, and in particular the y-shaped slot 60 may extend on the surface 54 from the outside 58 to the inside 56.
- the two arms 62 of the substantially Y-shaped slot 60 can advantageously be arranged on the outside 58 of the surface 54 of the fuel distributor ring 27.
- recesses 66 may be arranged on the surface 54 ( FIG. 5 ).
- These recesses 66 are arranged on the surface 54 such that they partially also comprise the outside 58 of the fuel distributor ring 27, that is, there is a recess from the outside 58 of the fuel distributor 27.
- the recess 66 may vary in depth and shape. However, this is preferably a substantially circular recess 66.
- the recesses 66 may have a radius and the radius seen in the flow direction decrease. This makes it even more effective to avoid the high thermal gradient during operation and the resulting stresses.
- the fuel distributor ring 27 preferably comprises at least one nickel alloy, in particular a nickel-molybdenum alloy. This material is particularly heat-resistant and therefore particularly suitable for burners.
- the burner assembly according to the invention can be used in particular in a gas turbine.
- slots 60 and recesses 66 according to the invention can be built into existing fuel distributor rings 27 in terms of production technology, since they do not require any far-reaching conversions and are therefore easy to implement in terms of manufacturing technology. Even on the previous aero performance of the burner creates only minimal impact.
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brenneranordnung und insbesondere eine Brenneranordnung für Gasturbinen.The present invention relates to a burner assembly and more particularly to a burner assembly for gas turbines.
Eine Gasturbine umfasst als wesentliche Bestandteile einen Verdichter, eine Turbine mit Laufschaufeln sowie wenigstens eine Brennkammer. Die Laufschaufeln der Turbine sind als Laufschaufelkränze an einer sich zumeist durch die gesamte Gasturbine erstreckende Welle angeordnet, die mit einem Verbraucher, etwa einem Generator zur Stromerzeugung, gekoppelt ist. Die mit den Laufschaufeln versehene Welle wird auch Turbinenläufer oder Rotor genannt. Zwischen den Laufschaufelkränzen befinden sich Leitschaufelkränze, die als Düsen zum Leiten des Arbeitsmediums durch die Turbine dienen.A gas turbine comprises as essential components a compressor, a turbine with moving blades and at least one combustion chamber. The blades of the turbine are arranged as blade rings on a shaft extending mostly through the entire gas turbine, which is coupled to a consumer, such as a generator for power generation. The shaft provided with the blades is also called turbine runner or rotor. Between the blade rings are vanes, which serve as nozzles for guiding the working fluid through the turbine.
Im Betrieb der Gasturbine wird der Brennkammer verdichtete Luft aus dem Verdichter zugeführt. Die verdichtete Luft wird mit einem Brennstoff, beispielsweise Öl oder Gas, vermischt und das Gemisch in der Brennkammer verbrannt. Die heißen Verbrennungsabgase werden schließlich als Arbeitsmedium über einen Brennkammerausgang der Turbine zugeführt, wo sie unter Entspannung und Abkühlung Impuls auf die Laufschaufeln übertragen und so Arbeit leisten. Die Leitschaufeln dienen dabei zum Optimieren des Impulsübertrags.During operation of the gas turbine, the combustion chamber is supplied with compressed air from the compressor. The compressed air is mixed with a fuel, such as oil or gas, and the mixture burned in the combustion chamber. The hot combustion exhaust gases are finally supplied as a working medium via a combustion chamber outlet of the turbine, where they transmit momentum to the blades under relaxation and cooling and thus do work. The vanes serve to optimize the momentum transfer.
Eine typische Brenneranordnung für Gasturbinen, wie sie in
Durch das Zentrum des ringförmigen Brennstoffverteilerrings erstreckt sich typischerweise ein Pilotbrenner, der als Diffusionsbrenner ausgebildet ist, d.h. er erzeugt eine Flamme, bei welcher der Brennstoff direkt in die Flamme eingedüst wird, ohne vorher mit Luft vermischt zu werden. Der Pilotbrenner dient außer zum Anfahren der Gasturbine auch zum Stabilisieren der Vormischflamme, die zum Minimieren des Schadstoffausstoßes häufig in einem Bereich des Mischungsverhältnisses von Luft zu Brennstoff betrieben wird, der ohne unterstützende Pilotflamme zu Flammeninstabilitäten führen könnte.Through the center of the annular fuel distributor ring typically extends a pilot burner, which is designed as a diffusion burner, i. it produces a flame in which the fuel is injected directly into the flame without first being mixed with air. The pilot burner, in addition to starting the gas turbine, also serves to stabilize the premix flame which, to minimize emissions, is often operated in a range of air to fuel mixing ratio which could lead to flame instabilities without assistive pilot flame.
Bei hohen Verbrennungstemperaturen zeichnet sich der Brennstoffverteilerring durch eine geringe Lebensdauer aus.At high combustion temperatures, the fuel distributor ring is characterized by a short service life.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine vorteilhafte Brenneranordnung mit einem Brennstoffverteilerring zur Verfügung zu stellen, welche eine besonders hohe Lebensdauer aufweist. Es ist eine weitere Aufgabe eine vorteilhafte Gasturbine mit einer solchen Brenneranordnung zur Verfügung zu stellen.It is therefore an object of the present invention to provide an advantageous burner arrangement with a fuel distributor ring which has a particularly long service life. It is a further object to provide an advantageous gas turbine with such a burner arrangement available.
Diese Aufgabe wird durch eine Brenneranordnung nach Anspruch 1 gelöst. Die auf die Gasturbine bezogene Aufgabe wird durch die Angabe einer Gasturbine nach Anspruch 15 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.This object is achieved by a burner assembly according to
Dabei umfasst die Brenneranordnung einen Brennstoffverteilerringring sowie eine Anzahl von Brennstoffdüsen welche in Strömungsrichtung an den Brennstoffverteilerring montiert sind. Der Brennstoffverteilerring weist in Strömungsrichtung eine ringförmige Oberfläche auf. Zudem weist der Brennstoffverteilerring eine zur Ringmitte weisende äußere Innenseite und eine gegenüberliegende äußere Außenseite auf.In this case, the burner arrangement comprises a fuel distributor ring ring and a number of fuel nozzles which are mounted in the flow direction to the fuel distributor ring. The fuel distributor ring has an annular surface in the flow direction. In addition, the fuel distributor ring an outer side facing the middle of the ring and an opposite outer side.
Da der Brennstoffverteilerring von außen, das heißt an den jeweiligen Außenseiten, jedoch mit bis zu 500°C warmer Verdichterendluft umströmt, aber im Innen mit kaltem Brennstoff durchströmt wird, der im Extremfall lediglich 20°C aufweist, wurde erkannt, dass dadurch am Brennstoffverteilerring hohe thermische Gradienten und damit verbunden sehr hohe Spannungen auftreten. Dadurch wird die Lebensdauer des Bauteils wesentlich beeinflusst. Insbesondere an der Oberfläche des Brennstoffverteilerrings treten hohe Spannungen auf.Since the fuel distributor ring from the outside, that is at the respective outer sides, but flows around with up to 500 ° C warm Verdichterendluft, but is traversed inside with cold fuel, which has only 20 ° C in extreme cases, it was recognized that thereby high fuel distributor ring thermal gradients and associated very high voltages occur. This significantly affects the life of the component. In particular, high voltages occur on the surface of the fuel distributor ring.
Erfindungsgemäß ist nun auf der Oberfläche zwischen den Brennstoffdüsen zumindest ein Schlitz vorhanden. Durch diesen Entlastungsschlitz ergibt sich eine bessere Wärmeverteilung in dem Werkstoff des Brennstoffverteilers, wodurch die Spannungen reduziert werden und sich eine höhere Lebenserwartung einstellt. Der Entlastungsschlitz kann dabei in Tiefe, Breite und Länge variieren und auf den jeweiligen Brennstoffverteilerring angepasst werden.According to the invention, at least one slot is now present on the surface between the fuel nozzles. Through this discharge slot results in a better heat distribution in the material of the fuel distributor, whereby the voltages are reduced and sets a longer life expectancy. The relief slot can vary in depth, width and length and be adapted to the respective Brennstoffverteilerring.
Bevorzugt erstreckt sich der zumindest eine Schlitz auf der Oberfläche von der Außenseite bis zur Innenseite. Somit wird über einen weiten Oberflächenbereich für Spannungsentlastung gesorgt.Preferably, the at least one slot extends on the surface from the outside to the inside. Thus, stress relief is provided over a wide surface area.
In bevorzugter Ausgestaltung sind mehrere Brennstoffdüsen vorhanden, wobei zwischen jeder benachbarten Brennstoffdüse ein Schlitz vorhanden ist. Somit wird der gesamte Oberflächenring des Brennstoffverteilerrings mit Entlastungsschlitzen überzogen.In a preferred embodiment, a plurality of fuel nozzles are present, wherein between each adjacent fuel nozzle, a slot is present. Thus, the entire surface ring of the fuel distributor ring is coated with relief slots.
Bevorzugt ist der zumindest eine Schlitz im Wesentlichen y-förmig. Dabei umfasst der zumindest eine y-förmige Schlitz zwei Arme und ein Bein, wobei die zwei Arme des im Wesentlichen y-förmigen Schlitzes zu der Außenseite des Brennstoffverteilerrings weisen. Alternativ oder zusätzlich, z.B. in alternierender Reihenfolge, können die zwei Arme des im Wesentlichen y-förmigen Schlitzes auch zu der Innenseite des Brennstoffverteilerrings weisen.Preferably, the at least one slot is substantially Y-shaped. In this case, the at least one Y-shaped slot comprises two arms and one leg, wherein the two arms of the substantially Y-shaped slot point to the outside of the fuel distributor ring. Alternatively or additionally, eg in alternating order, the two arms of the substantially y-shaped slot may also face towards the inside of the fuel distributor ring.
Bevorzugt ist zumindest eine Aussparung an der Oberfläche angeordnet. Durch die zumindest eine Aussparung entsteht vor allem in Verbindung mit den Schlitzen eine optimierte Geometrie, durch die sich eine bessere Wärmeverteilung in dem Werkstoff des Brennstoffverteilerrings ergibt. Durch die bessere Wärmeverteilung treten keine lokal überhöhten Spannungen mehr auf und die verlangten Lebensdauerzyklen können erreicht werden. Die Spannung kann somit in diesem Bereich von ursprünglich von über 950MPa auf 600MPa reduziert werden.Preferably, at least one recess is arranged on the surface. Due to the at least one recess, especially in connection with the slots, an optimized geometry results, which results in a better heat distribution in the material of the fuel distributor ring. Due to the better heat distribution no locally excessive voltages occur and the required service life cycles can be achieved. The voltage can thus be reduced in this range from originally over 950MPa to 600MPa.
Bevorzugt umfasst die zumindest eine Aussparung teilweise auch die Außenseite des Brennstoffverteilerrings. In bevorzugter Ausgestaltung ist die zumindest eine Aussparung im Wesentlichen rund.The at least one recess preferably also partially includes the outside of the fuel distributor ring. In a preferred embodiment, the at least one recess is substantially round.
Die zumindest eine Aussparung kann dabei einen Radius aufweisen, wobei der Radius in Strömungsrichtung gesehen abnimmt.The at least one recess may have a radius, wherein the radius decreases seen in the flow direction.
Bevorzugt umfasst der Brennstoffverteilerring zumindest eine Nickellegierung, insbesondere eine Nickel-MolybdänLegierungen, oder eine Nickel-Chrom-Eisen- MolybdänLegierungen. Diese Legierungen sind besonders hochtemperaturbeständig.The fuel distributor ring preferably comprises at least one nickel alloy, in particular a nickel-molybdenum alloy, or a nickel-chromium-iron-molybdenum alloy. These alloys are particularly resistant to high temperatures.
Bevorzugt umfasst der Brennstoffverteilerring in seinem Inneren zumindest zwei Brennstoffkanäle für zwei Verbrennungsstufen A und B. In vorteilhafter Ausgestaltung umfassen die zwei Brennstoffkanäle zwei Versorgungsanschlüsse. Dadurch können den Brennstoffdüsen jeweils separat und in Abhängigkeit vom Lastzustand der Maschine Brennstoffe zugeführt werden.Preferably, the fuel distributor ring comprises in its interior at least two fuel channels for two combustion stages A and B. In an advantageous embodiment, the two fuel channels comprise two supply connections. As a result, the fuel nozzles can be supplied separately and separately depending on the load state of the engine fuels.
Die Brenneranordnung ist insbesondere in einer Gasturbine vorgesehen.The burner arrangement is provided in particular in a gas turbine.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.
Figur 1- zeigt eine Gasturbine in einer stark schematisierten Darstellung,
Figur 2- zeigt einen Gasturbinenbrenner mit Brenneranordnung in einer perspektivischen Darstellung,
Figur 3- zeigt einen Gasturbinenbrenner mit erfindungsgemäßer Brenneranordnung in einer perspektivischen Darstellung,
Figur 4- zeigt eine erfindungsgemäße Brenneranordnung im Schnitt,
Figur 5- zeigt eine erfindungsgemäße Brenneranordnung in der Draufsicht.
- FIG. 1
- shows a gas turbine in a highly schematic representation,
- FIG. 2
- shows a gas turbine burner burner assembly in a perspective view,
- FIG. 3
- shows a gas turbine burner with burner assembly according to the invention in a perspective view,
- FIG. 4
- shows a burner assembly according to the invention in section,
- FIG. 5
- shows a burner assembly according to the invention in plan view.
Nachfolgend wird anhand von
Im Betrieb der Gasturbine 1 wird Luft durch einen Lufteinlass 21 in den Verdichterabschnitt 3 eingesaugt. Dort wird die Luft durch die rotierenden Verdichterlaufschaufeln 11 komprimiert und zu den Brennern 6 im Verbrennungsabschnitt 4 geleitet. In den Brennern 6 wird die Luft mit einem gasförmigen oder flüssigen Brennstoff gemischt und die Mischung in den Brennkammern 5 verbrannt. Die unter hohem Druck stehenden heißen Verbrennungsabgase werden dann als Arbeitsmedium dem Turbinenabschnitt 7 zugeführt. Auf ihrem Weg durch den Turbinenabschnitt übertragen die Verbrennungsabgase Impuls auf die Turbinenlaufschaufeln 13, wobei sie entspannen und abkühlen. Schließlich verlassen die entspannten und abgekühlten Verbrennungsabgase den Turbinenabschnitt 7 durch einen Auspuff 23. Der übertragene Impuls führt zu einer Rotationsbewegung des Rotors, die den Verdichter und einen Verbraucher, beispielsweise einen Generator zum Erzeugen elektrischen Stroms oder eine industrielle Arbeitsmaschine antreibt. Die Kränze von Turbinenleitschaufeln 17 dienen dabei als Düsen zum Leiten des Arbeitsmediums, um den Impulsübertrag auf die Turbinenlaufschaufeln 13 zu optimieren.During operation of the
Obwohl der in
Beim Verbrennungsprozess wird Luft aus dem Verdichter durch die Drallerzeuger 31 geleitet, wo sie mit Brennstoff gemischt wird. Anschließend wird das Luft-Brennstoff-Gemisch dann in der Verbrennungszone der Brennkammer 5 verbrannt, um das Arbeitsmedium zu bilden.During the combustion process, air from the compressor is passed through the
Der Brennstoffverteilerring 27 hat die Aufgabe den Brennstoff auf die Brennstoffdüsen 29 zu verteilen. Er ist dazu im inneren mit zwei Brennstoffkanälen 41,42 versehen, wovon jeder eine Anzahl von Düsen 29 (in diesem speziellen Fall jeweils 4 Düsen 29) mit Brennstoff als eine Stufe A und eine Stufe B versorgt (
Erfindungsgemäß ist eine Anzahl von Brennstoffdüsen 29 vorhanden, welche in Strömungsrichtung an den Brennstoffverteilerring 27 montiert sind. Zudem weist der Brennstoffverteilerring 27 in Strömungsrichtung eine ringförmige Oberfläche 54 und eine zur Ringmitte weisende äußere Innenseite 56 und eine gegenüberliegende äußere Außenseite 58 auf.According to the invention, there are a number of
Erfindungsgemäß ist nun auf der Oberfläche 45 zwischen den Brennstoffdüsen 29 zumindest ein Schlitz 60 vorhanden. Dieser ist wesentlich y-förmig (
Somit lässt sich der hohe thermische Gradient bei Betrieb und dadurch entstehende Spannungen vermeiden. Damit wird die Lebensdauer der Brenneranordnung, insbesondere des Brennstoffverteilerrings 27 wesentlich erhöhen.Thus, the high thermal gradient during operation and thus resulting voltages can be avoided. Thus, the life of the burner assembly, in particular the
Dabei können die zwei Arme 62 des im Wesentlichen y-förmigen Schlitzes 60 vorteilhafterweise an der Außenseite 58 der Oberfläche 54 des Brennstoffverteilerrings 27 angeordnet sind. Es können aber auch die zwei Arme 62 des im Wesentlichen y-förmigen Schlitzes 60 zu der Innenseite 56 der Oberfläche 54 des Brennstoffverteilerrings 27 weisen. Auch alternierende Reihenfolgen sind möglich.In this case, the two
Zusätzlich oder Alternativ können Aussparungen 66 an der Oberfläche 54 angeordnet sein (
Diese Aussparungen 66 sind an der Oberfläche 54 so angeordnet, dass sie teilweise auch die Außenseite 58 des Brennstoffverteilerrings 27 umfassen, dass heißt, es ist eine Aussparung von der Außenseite 58 des Brennstoffverteilers 27 vorhanden. Die Aussparung 66 kann in ihrer Tiefe und in Form variieren. Bevorzugt handelt es sich dabei jedoch um eine im Wesentlichen runde Aussparung 66.These
Dabei kann die Aussparungen 66 einen Radius aufweisen und der Radius in Strömungsrichtung gesehen abnehmen. Somit lässt sich noch effektiver der hohe thermische Gradient bei Betrieb und dadurch entstehende Spannungen vermeiden.In this case, the
Bevorzugt umfasst der Brennstoffverteilerring 27 zumindest eine Nickellegierung, insbesondere eine Nickel-MolybdänLegierungen. Dieser Werkstoff ist besonders hitzebeständig und damit für Brenner besonders gut geeignet.The
Die erfindungsgemäße Brenneranordnung kann insbesondere in einer Gasturbine eingesetzt werden.The burner assembly according to the invention can be used in particular in a gas turbine.
Durch den zumindest einen erfindungsgemäßen Schlitz 60 auf der Oberfläche 45 des Brennstoffverteilerrings 27 zwischen den Brennstoffdüsen 29 und der Aussparung lassen sich betriebsbedingte hohe Spannungen am Brennstoffverteilerring 27 vermeiden.By virtue of the at least one
Durch diese wesentlich bessere Geometrie des Brennstoffverteilerrings 27 ergibt sich eine verbesserte Wärmeverteilung in dem Brennstoffverteilerring-Werkstoff. Durch die bessere Wärmeverteilung treten lokal keine überhöhten Spannungen mehr auf. Wesentlich verlängerte Lebenszyklen sind die Folge.This significantly better geometry of the
Es ist daher möglich, die Spannungen in diesem Bereich von über 950 MPa auf 600 MPa zu verbessern.It is therefore possible to improve the stresses in this range from over 950 MPa to 600 MPa.
Diese erfindungsgemäßen Schlitze 60 und Aussparungen 66 können fertigungstechnisch in bereits bestehende Brennstoffverteilerringe 27 eingebaut werden, da sie keine tiefgreifenden Umbauten erfordert und ist somit fertigungstechnisch leicht umzusetzen. Auch auf die bisherige Aero-Performance des Brenners entsteht lediglich minimaler Einfluss.These
Claims (15)
dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche (45) zwischen den Brennstoffdüsen (29) zumindest ein Schlitz (60) vorhanden ist.
characterized in that on the surface (45) between the fuel nozzles (29) at least one slot (60) is present.
dadurch gekennzeichnet, dass sich der zumindest eine Schlitz (60) auf der Oberfläche (54) von der Außenseite (58) bis zur Innenseite (56) erstreckt.Burner arrangement according to claim 1,
characterized in that the at least one slot (60) extends on the surface (54) from the outside (58) to the inside (56).
dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Brennstoffdüsen (29) vorhanden sind, wobei zwischen jeder benachbarten Brennstoffdüse (29) ein Schlitz (60) vorhanden ist.Burner arrangement according to Claim 1 or 2,
characterized in that a plurality of fuel nozzles (29) are present, wherein between each adjacent fuel nozzle (29) has a slot (60) is present.
dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Schlitz(60) im Wesentlichen y-förmig ist.Burner arrangement according to claim 1 -3,
characterized in that the at least one slot (60) is substantially Y-shaped.
dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine y-förmige Schlitz zwei Arme (62) und ein Bein (63) umfasst und die zwei Arme (62) des im Wesentlichen y-förmigen Schlitzes (60) zu der Außenseite (58) des Brennstoffverteilerrings (27) weisen.Burner arrangement according to Claim 4,
characterized in that the at least one y-shaped slot comprises two arms (62) and one leg (63) and the two arms (62) of the substantially y-shaped slot (60) are connected to the outside (58) of the fuel distributor ring (27 ) point.
dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine y-förmige Schlitz (60) zwei Arme (62) und ein Bein (63) umfasst und die zwei Arme (62) des im Wesentlichen y-förmigen Schlitzes (60) zu der Innenseite (56) des Brennstoffverteilerrings(27) weisen.Burner arrangement according to Claim 5,
characterized in that the at least one y-shaped slot (60) comprises two arms (62) and one leg (63) and the two arms (62) of the substantially y-shaped slot (60) to the inside (56) of the Fuel distribution rings (27) have.
dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Aussparung (66) teilweise auch die Außenseite (58) des Brennstoffverteilers (27) umfasst.Burner arrangement according to claim 7,
characterized in that the at least one recess (66) partially also the outside (58) of the fuel distributor (27).
dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Aussparung (66) im Wesentlichen rund ist.Burner arrangement according to Claim 7 or 8,
characterized in that the at least one recess (66) is substantially round.
dadurch gekennzeichnet,dass die zumindest eine Aussparung (66) einen Radius aufweist und der Radius in Strömungsrichtung gesehen abnimmt.Burner arrangement according to claim 9,
characterized in that the at least one recess (66) has a radius and the radius decreases seen in the flow direction.
dadurch gekennzeichnet,dass der Brennstoffverteilerring (27) zumindest eine Nickel-Molybdän-Legierungen umfasst.Burner arrangement according to claim 11,
characterized in that the fuel distributor ring (27) comprises at least one nickel-molybdenum alloy.
Priority Applications (7)
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