EP2606281A1 - Gas-turbine combustion chamber with fuel nozzle, burner with such a fuel nozzle and fuel nozzle - Google Patents

Gas-turbine combustion chamber with fuel nozzle, burner with such a fuel nozzle and fuel nozzle

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EP2606281A1
EP2606281A1 EP11767233.7A EP11767233A EP2606281A1 EP 2606281 A1 EP2606281 A1 EP 2606281A1 EP 11767233 A EP11767233 A EP 11767233A EP 2606281 A1 EP2606281 A1 EP 2606281A1
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EP
European Patent Office
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nozzle
fuel
passage openings
gas turbine
turbine combustor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11767233.7A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Jaap Van Kampen
Timothy A. Fox
Steven Williams
Ulrich Wörz
Uwe Gruschka
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2606281A1 publication Critical patent/EP2606281A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/22Fuel supply systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23DBURNERS
    • F23D11/00Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/10Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour
    • F23D11/12Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour characterised by the shape or arrangement of the outlets from the nozzle
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    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
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    • 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
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    • F23D2900/14003Special features of gas burners with more than one nozzle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00002Gas turbine combustors adapted for fuels having low heating value [LHV]

Definitions

  • the invention relates to a gas turbine combustion chamber with at least one fuel nozzle according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a burner with such a fuel nozzle according to claim 10. In addition, the invention relates to a fuel nozzle according to claim 11.
  • burners and operating methods for burners have been developed in recent years, which have particularly ge ⁇ rings emissions of nitrogen oxides (NOx).
  • NOx nitrogen oxides
  • such burners in each case not only with a fuel, but preferably with different fuels, such as oil, natural gas and / or subsidiarykalo ⁇ step fuels, which are also referred to as synthesis gas, either individually or in combination are operable to increase the security of supply and flexibil ⁇ ty during the operation.
  • Synthesis gas burners are characterized by the fact that synthesis gas is used as fuel in them. Compared with the traditional gas turbine fuels natural gas and petroleum, which consist essentially of hydrocarbon compounds, the combustible constituents of synthesis gas are essentially carbon monoxide and hydrogen.
  • the burner in the combustion chamber associated with the gas turbine must then be designed as two or multi-fuel burner, which are acted upon with both the synthesis gas and with the secondary fuel, for example natural gas as needed can.
  • the design of a burner as a multi-fuel burner is also responsible for the availability of the gas turbine power in the event of fluctuations in the heating tes in the synthesis gas, necessary.
  • the respective fuel is in this case supplied via a fuel passage in the burner of Burn ⁇ drying zone.
  • Previous multi-fuel burners have a fuel nozzle, which is a nozzle tube, the gas supply with a first Brennstoffzu-, hereinafter referred to as natural gas, in conjunction, and a nozzle cover with a center ⁇ point and passage openings through which the natural gas flow into a combustion chamber can.
  • the passage openings are arranged in the circumferential direction on a circular line arranged in the nozzle cover. Between the passage openings in the nozzle cover, a so-called web with a sufficient web width is formed in the nozzle cover.
  • the first object is achieved by the indication of an internal ⁇ material nozzle according to claim 11.
  • the second object is achieved by specifying a gas turbine combustor according to claim 1.
  • the third object is achieved by the specification of a burner according to claim 10.
  • the gas turbine combustor according to the invention according to claim 1 has at least one fuel nozzle, wherein at least one fuel nozzle according to claim 1 is formed.
  • said at least one fuel nozzle on a nozzle cover having a center wherein the nozzle ⁇ lid comprises a plurality of passage openings through which exits the air flowed into the nozzle pipe fluid and wherein the passage openings are arranged on at least two circular lines with different radial distance to the center.
  • Fig. 1 shows a fuel nozzle according to the invention in cross ⁇ section .
  • Fig. 2 shows a nozzle cover according to the invention.
  • Fig. 3 shows the fuel nozzle according to the invention schematically ⁇ table with the different opening angles of the passage openings.
  • Fig. 4 shows a detail of a nozzle cover with through ⁇ lassö réelle and an inlet trumpet with Brennstoffin ector according to a first embodiment.
  • Fig. 5 shows a detail of a nozzle cover with passage opening and an inlet trumpet with Brennstoffin ector according to a second embodiment.
  • Fig. 6 shows a detail of a nozzle cover with through ⁇ lassö réelle and an inlet trumpet.
  • Fig. 7 shows a fuel nozzle in a synthesis gas burner.
  • Fig. 8 shows a fuel nozzle in a gas turbine combustor.
  • Fig. 1 shows a fuel nozzle with a cylindrical SI ⁇ senrohr 1 and a convex nozzle cover 2.
  • the Brennstoffdü ⁇ s 1 has a cylinder axis 7.
  • a fluid, in particular a fuel is introduced, wel ⁇ cher then exits through the passage openings 4a, 4b in a downstream, not shown combustion chamber.
  • Fig. 2 shows a nozzle cover 2 from the front.
  • the nozzle cover 2 has a center 3.
  • the nozzle cover 2 also has a plurality of passage openings 4a, 4b.
  • the through-holes 4a, 4b are at least two circular lines 5a, 5b is arranged ⁇ with under ⁇ stanlichem radial distance Rl, R2 to the center. 3
  • the passage openings 4a are arranged on the Kreisli ⁇ never 5a with a radius Rl to the center 3. Since ⁇ at the circular line 5a is indicated by the smaller radius Rl as a radially inner circular line 5a. Compared with the
  • Nozzle of the prior art is now transported by the passage openings 4a, which lie on the radially inner circle 5a, more fuel or, if the fuel is premixed, more fuel-air mixture to the center 3 of the Düsende-.
  • This prevents overheating of the Dü ⁇ sendeckels 2, in particular around the center 3 around.
  • this prevents a flashback.
  • the temperature of the nozzle cover 2 in comparison to the nozzle in the State of the art reduced.
  • the distance of the passage openings 4a and 4b in the nozzle cover 2 is thus increased compared to the nozzle of the prior art. This also increases the web width between the passage openings 4a and 4b. This reduces the risk of cracking.
  • the number of the total passage openings 4a, 4b is higher than that of the nozzle of the prior art.
  • the diameter of the passage openings 4a and 4b can be increased without the web width between the passage openings 4a and 4b becoming too small relative to each other.
  • Another advantage of the fuel nozzle according to the invention is that the arrangement of the passage openings on the various circular lines 5a, 5b, the total pressure loss at the passage openings 4a, 4b is lower than the total pressure loss at the passage openings of the fuel nozzle of the prior art. This results in a more stable combustion.
  • the passage openings 4a, 4b on a circular line 5a, 5b have an equidistant spacing from each other. This results in a symmetrical inflow of the fuel into the downstream combustion chamber (not shown). This is necessary for a uniform combustion of the fuel.
  • the passage openings 4a on one circular line 5a are offset relative to the passage openings 4b on the other circular line 5b by an angle.
  • the number of through ⁇ openings 4a, 4b on the two circular lines 5a, 5b may be the same but also different (not shown).
  • the passage openings 4a, 4b may have different or equal diameters (not shown).
  • Fig. 3 shows a schematic cross section through a
  • FIG. 3 also shows that the passage openings 4a, 4b, 5b respectively ⁇ a different opening angle ß form on the different circle lines 5a, with the cylinder axis 7.
  • the passage openings 4a have on the radially inner circle 5a a larger opening angle ⁇ than the through-holes 4b, which are arranged on the radially externa ⁇ ßeren circular line 5b.
  • the opening angle of the passage openings 4a, 4b on the different circular lines 5a, 5b is always chosen so that the natural-.
  • Leaves 4a on the circular line 5a has the same radial inflow of the fluid into the combustion chamber (not shown) as the passage openings 4b on the circular line 5b.
  • Fig. 4 shows an example representative of a plurality of, in particular ⁇ sondere all passage openings 4a, 4b (Fig. 2) has a passage opening 4, which comprises upstream of an inlet trumpet 20 ( "bell mouth").
  • a fuel in can ector point 22 which from a centrally located in the nozzle tube 1 (Fig.l) arranged fuel supply line 24.
  • the fluid which is passed through the nozzle tube 1 (Fig. 1), here is compressor air 30.
  • FIG. 6 shows a passage opening 4 with inlet trumpet 20 without Brennstoffinj ector 22 ( Figures 4 and 5).
  • a fuel-air mixture 45 is introduced as a fluid through the passage opening 4 into the combustion chamber (not shown), that is, it already found mixing in the nozzle tube 1 (FIG. 1) or even upstream of the nozzle tube 1 (FIG. 1) of fuel with air instead.
  • An inlet trumpet 20, as has been shown, for example, in FIGS. 4-6, causes no recirculation to take place in the passage opening 4. This avoids flashback.
  • Fuel for example natural gas, synthesis gas or liquid fuel ⁇ pass through the passage opening 4 with the inlet trumpet 20.
  • FIG. 7 shows the fuel nozzle according to the invention as a multi-fuel nozzle.
  • the nozzle tube 1 stands with a first fuel supply line connected for supplying a first fuel, such as natural gas with steam, is spaced in the SI ⁇ senrohr 1.
  • a first fuel such as natural gas with steam
  • an Au JOmantel arranged 16 which is connected to the nozzle pipe 1 forms an annular gap 17 forms with an annular gap outlet opening 18.
  • the annular gap 17 communicates with a second supply ⁇ line, for example a synthesis gas feed line, in conjunction, for feeding synthesis gas into the annular gap 17, wherein the natural gas and the synthesis gas through the fürlassöff ⁇ voltages 4a, 4b and the annulus outlet opening 18 (into a combustion chamber not shown) can be flowed.
  • the fuel nozzle in a gas turbine combustion chamber.
  • the fuel nozzle comprising a nozzle tube 1 and passage openings 4a, 4b arranged in the central portion of a tube 12 which opens at one end to a combustion chamber ⁇ (not shown) out.
  • a plurality of main burners 14 are arranged around the fuel nozzle with respect to the radial direction.
  • the main burner 14 include in the
  • Combustion chamber (not shown) main outlet openings 40.
  • the passage openings 4a, 4b of the fuel nozzle point into the same combustion chamber (not shown).
  • the nozzle cover 2 with the passage openings 4a, 4b upstream of the Hauptaus ⁇ outlet openings 14 is arranged. This stabilizes the Burn ⁇ planning.
  • a cone 35 or a straight wall portion 32 may be used.

Abstract

The invention relates to a gas-turbine combustion chamber with a fuel nozzle comprising a cylindrical nozzle tube (1), into which a fluid is made to flow, and a convexly formed nozzle cover (2), which is arranged downstream of the nozzle tube (1) and has a central point (3), wherein the nozzle cover (2) has a number of through-openings (4a, 4b), through which the fluid that is made to flow into the nozzle tube (1) leaves, wherein the through-openings (4a, 4b) are arranged at different radial distances (R1, R2) from the central point (3) on at least two circular lines (5a, 5b).

Description

Beschreibung description
Gasturbinenbrennkammer mit Brennstoffdüse, Brenner mit einer solchen Brennstoffdüse und Brennstoffdüse Gas turbine combustor with fuel nozzle, burner with such a fuel nozzle and fuel nozzle
Die Erfindung betrifft eine Gasturbinenbrennkammer mit mindestens einer Brennstoffdüse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Brenner mit einer solchen Brennstoffdüse nach dem Anspruch 10. Zudem betrifft die Erfindung eine Brennstoffdüse nach Anspruch 11. The invention relates to a gas turbine combustion chamber with at least one fuel nozzle according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a burner with such a fuel nozzle according to claim 10. In addition, the invention relates to a fuel nozzle according to claim 11.
Im Hinblick auf die weltweiten Bemühungen zur Senkung des Schadstoffausstoßes von Feuerungsanlagen, insbesondere bei Gasturbinen, wurden in den letzten Jahren Brenner und Betriebsverfahren für Brenner entwickelt, welche besonders ge¬ ringe Ausstöße an Stickoxiden (NOx) haben. Dabei wird viel¬ fach Wert darauf gelegt, dass solche Brenner jeweils nicht nur mit einem Brennstoff, sondern möglichst mit verschiedenen Brennstoffen, beispielsweise Öl, Erdgas und/oder niederkalo¬ rischen Brennstoffen, welche nachfolgend auch als Synthesegas bezeichnet werden, wahlweise einzeln oder in Kombination betreibbar sind, um die Versorgungssicherheit und Flexibili¬ tät beim Betrieb zu erhöhen. In view of the worldwide efforts to reduce pollutant emissions from combustion plants, especially in gas turbines, burners and operating methods for burners have been developed in recent years, which have particularly ge ¬ rings emissions of nitrogen oxides (NOx). Besides, a lot ¬ times, it is appreciated that such burners in each case not only with a fuel, but preferably with different fuels, such as oil, natural gas and / or niederkalo ¬ step fuels, which are also referred to as synthesis gas, either individually or in combination are operable to increase the security of supply and flexibil ¬ ty during the operation.
Synthesegas-Brenner zeichnen sich dadurch aus, dass in ihnen Synthesegas als Brennstoff verwendet wird. Verglichen mit den klassischen Gasturbinenbrennstoffen Erdgas und Erdöl, die im Wesentlichen aus Kohlenwasserstoffverbindungen bestehen, sind die brennbaren Bestandteile von Synthesegas im Wesentlichen Kohlenmonoxid und Wasserstoff. Zum wahlweisen Betrieb einer Gasturbine mit Synthesegas aus einer Vergasungseinrichtung und einem Zweit- oder Ersatzbrennstoff muss der Brenner in der der Gasturbine zugeordneten Brennkammer dann als Zweioder Mehrbrennstoffbrenner ausgelegt sein, der sowohl mit dem Synthesegas als auch mit dem Zweitbrennstoff, z.B. Erdgas je nach Bedarf beaufschlagt werden kann. Die Ausbildung eines Brenners als Mehrbrennstoffbrenner ist zudem für die Verfügbarkeit der Gasturbinenleistung bei Schwankungen des Heizwer- tes im Synthesegas, notwendig. Der jeweilige Brennstoff wird hierbei über eine Brennstoffpassage im Brenner der Verbren¬ nungszone zugeführt. Bisherige Mehrbrennstoffbrenner weisen eine Brennstoffdüse auf, welche ein Düsenrohr, das mit einer ersten Brennstoffzu- fuhrleitung für Gas, hier nachfolgend als Erdgas bezeichnet, in Verbindung steht, und einen Düsendeckel mit einem Mittel¬ punkt und Durchlassöffnungen, durch welche das Erdgas in eine Brennkammer einströmen kann. Die Durchlassöffnungen sind dabei in Umfangsrichtung auf einer Kreislinie angeordnet in dem Düsendeckel angebracht. Zwischen den Durchlassöffnungen im Düsendeckel bildet sich im Düsendeckel ein sogenannter Steg mit einer hinreichenden Stegbreite aus. Synthesis gas burners are characterized by the fact that synthesis gas is used as fuel in them. Compared with the traditional gas turbine fuels natural gas and petroleum, which consist essentially of hydrocarbon compounds, the combustible constituents of synthesis gas are essentially carbon monoxide and hydrogen. For selectively operating a gas turbine with syngas from a gasification device and a secondary or substitute fuel, the burner in the combustion chamber associated with the gas turbine must then be designed as two or multi-fuel burner, which are acted upon with both the synthesis gas and with the secondary fuel, for example natural gas as needed can. The design of a burner as a multi-fuel burner is also responsible for the availability of the gas turbine power in the event of fluctuations in the heating tes in the synthesis gas, necessary. The respective fuel is in this case supplied via a fuel passage in the burner of Burn ¬ drying zone. Previous multi-fuel burners have a fuel nozzle, which is a nozzle tube, the gas supply with a first Brennstoffzu-, hereinafter referred to as natural gas, in conjunction, and a nozzle cover with a center ¬ point and passage openings through which the natural gas flow into a combustion chamber can. The passage openings are arranged in the circumferential direction on a circular line arranged in the nozzle cover. Between the passage openings in the nozzle cover, a so-called web with a sufficient web width is formed in the nozzle cover.
Bisher war es nicht notwendig, den Düsendeckel mit den Durch¬ lassöffnungen zu kühlen. Wird nun zusätzlich zum Ergasbetrieb Synthesegas verwendet, so wird radial beabstandet um das Dü¬ senrohr ein Außenmantel angeordnet, welcher mit dem Düsenrohr einen Ringspalt ausbildet. Der Ringspalt steht mit einer zweiten Brennstoffzufuhrleitung zum Zuführen von Synthesegas zu dem Ringspalt in Verbindung. In einer solchen Anordnung erhitzt sich der Düsendeckel stark, insbesondere im Teillast¬ betrieb, da hier der Impuls des durch den Düsendeckel strö- menden Brennstoffs sehr niedrig ist. Durch die Erhitzung erwärmt sich der Düsendeckel derart, dass sich thermische Span¬ nungen in ihm ausbilden, welche zu Verschleiß führen. Dies reduziert die Lebensdauer der gesamten Brennstoffdüse . Es ist daher eine erste Aufgabe der Erfindung eine Brenn¬ stoffdüse anzugeben, die sich durch eine hohe Lebensdauer auszeichnet. Eine weitere Aufgabe ist die Angabe einer Gas¬ turbinenbrennkammer mit einer solchen Brennstoffdüse . Eine dritte Aufgabe ist die Angabe eines Brenners mit einer sol- chen Brennstoffdüse . Until now it was not necessary to cool the nozzle cover with the openings let through ¬. Is now in addition to Ergasbetrieb synthesis gas is used, is disposed around the SI ¬ senrohr an outer casing radially spaced apart, which forms with the nozzle tube an annular gap. The annular gap communicates with a second fuel supply line for supplying synthesis gas to the annular gap. In such an arrangement, the nozzle cover strongly heated, particularly at part load ¬ operation, since the pulse of the currents determined run through the nozzles cover the fuel is very low here. By heating the nozzle cover is heated in such a way that thermal clamping voltages ¬ form in it which lead to wear. This reduces the life of the entire fuel nozzle. It is therefore a first object of the invention to provide an internal ¬ material nozzle, which is distinguished by a long service life. Another object is to provide a gas turbine combustor ¬ with such fuel. A third task is to specify a burner with such a fuel nozzle.
Die erste Aufgabe wird gelöst durch die Angabe einer Brenn¬ stoffdüse nach Anspruch 11. Die zweite Aufgabe wird gelöst durch die Angabe einer Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 1. Die dritte Aufgabe wird gelöst durch die Angabe eines Brenners nach Anspruch 10. The first object is achieved by the indication of an internal ¬ material nozzle according to claim 11. The second object is achieved by specifying a gas turbine combustor according to claim 1. The third object is achieved by the specification of a burner according to claim 10.
Die erfindungsgemäße Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 1 weist mindestens eine Brennstoffdüse auf, wobei mindestens eine Brennstoffdüse gemäß Anspruch 1 ausgebildet ist. The gas turbine combustor according to the invention according to claim 1 has at least one fuel nozzle, wherein at least one fuel nozzle according to claim 1 is formed.
Erfindungsgemäß weist diese mindestens eine Brennstoffdüse einen Düsendeckel mit einem Mittelpunkt auf, wobei der Düsen¬ deckel mehrere Durchlassöffnungen umfasst, durch welche das in das Düsenrohr eingeströmte Fluid austritt und wobei die Durchlassöffnungen auf zumindest zwei Kreislinien mit unterschiedlichem radialen Abstand zum Mittelpunkt angeordnet sind. Dadurch ergibt sich eine bessere Kühlung des Düsende¬ ckels, insbesondere um den Mittelpunkt herum, ohne dass die Stabilität der Verbrennung in einer der Brennstoffdüse stromabwärts angeordneten Brennkammer abnimmt. Somit können thermische Spannungen vermieden werden und die Lebensdauer der Düse erhöht werden. Zudem können nun zur besseren Kühlung mehr Durchlassöffnungen im Düsendeckel, als dies bei der Düse des Stands der Technik der Fall ist, angeordnet werden, da eine hinreichende Stegbreite auch bei mehr Durchlassöffnungen gewährleistet ist. According to the invention said at least one fuel nozzle on a nozzle cover having a center, wherein the nozzle ¬ lid comprises a plurality of passage openings through which exits the air flowed into the nozzle pipe fluid and wherein the passage openings are arranged on at least two circular lines with different radial distance to the center. This results in a better cooling of the Düsende ¬ ckels, particularly around the center, without the stability of the combustion in the fuel nozzle decreases downstream combustion chamber. Thus, thermal stresses can be avoided and the life of the nozzle can be increased. In addition, for improved cooling more passage openings in the nozzle cover, as is the case with the nozzle of the prior art, can be arranged, since a sufficient web width is ensured even with more passage openings.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren 1 bis 8. Further features, properties and advantages of the present invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the accompanying figures 1 to 8.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Brennstoffdüse im Quer¬ schnitt . Fig. 1 shows a fuel nozzle according to the invention in cross ¬ section .
Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Düsendeckel.  Fig. 2 shows a nozzle cover according to the invention.
Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Brennstoffdüse schema¬ tisch mit den verschiedenen Öffnungswinkeln der Durchlassöffnungen . Fig. 4 zeigt ausschnittsweise einen Düsendeckel mit Durch¬ lassöffnung und einer Einlauftrompete mit Brennstoffin ektor nach einem ersten Ausführungsbeispiel.Fig. 3 shows the fuel nozzle according to the invention schematically ¬ table with the different opening angles of the passage openings. Fig. 4 shows a detail of a nozzle cover with through ¬ lassöffnung and an inlet trumpet with Brennstoffin ector according to a first embodiment.
Fig. 5 zeigt ausschnittsweise einen Düsendeckel mit Durch- lassöffnung und einer Einlauftrompete mit Brennstoffin ektor nach einem zweiten Ausführungsbeispiel . Fig. 5 shows a detail of a nozzle cover with passage opening and an inlet trumpet with Brennstoffin ector according to a second embodiment.
Fig. 6 zeigt ausschnittsweise einen Düsendeckel mit Durch¬ lassöffnung und einer Einlauftrompete . Fig. 6 shows a detail of a nozzle cover with through ¬ lassöffnung and an inlet trumpet.
Fig. 7 zeigt eine Brennstoffdüse in einem Synthesegasbrenner . Fig. 7 shows a fuel nozzle in a synthesis gas burner.
Fig. 8 zeigt eine Brennstoffdüse in einer Gasturbinenbrennkammer . Fig. 1 zeigt eine Brennstoffdüse mit einem zylindrischen Dü¬ senrohr 1 und einem konvexen Düsendeckel 2. Die Brennstoffdü¬ se 1 weist eine Zylinderachse 7 auf. In die Brennstoffdüse 1 wird ein Fluid, insbesondere ein Brennstoff eingebracht, wel¬ cher anschließend durch die Durchlassöffnungen 4a, 4b in eine nachgeschaltete, nicht gezeigte Brennkammer austritt. Fig. 8 shows a fuel nozzle in a gas turbine combustor. Fig. 1 shows a fuel nozzle with a cylindrical SI ¬ senrohr 1 and a convex nozzle cover 2. The Brennstoffdü ¬ s 1 has a cylinder axis 7. In the fuel nozzle 1, a fluid, in particular a fuel is introduced, wel ¬ cher then exits through the passage openings 4a, 4b in a downstream, not shown combustion chamber.
Fig. 2 zeigt einen Düsendeckel 2 von vorne. Der Düsendeckel 2 weist einen Mittelpunkt 3 auf. Der Düsendeckel 2 weist zudem mehrere Durchlassöffnungen 4a, 4b auf. Die Durchlassöffnungen 4a, 4b sind auf zumindest zwei Kreislinien 5a, 5b mit unter¬ schiedlichem radialem Abstand Rl, R2 zum Mittelpunkt 3 ange¬ ordnet. Dabei sind die Durchlassöffnungen 4a auf der Kreisli¬ nie 5a mit einem Radius Rl zum Mittelpunkt 3 angeordnet. Da¬ bei wird die Kreislinie 5a mit dem kleineren Radius Rl als radial innere Kreislinie 5a bezeichnet. Verglichen mit derFig. 2 shows a nozzle cover 2 from the front. The nozzle cover 2 has a center 3. The nozzle cover 2 also has a plurality of passage openings 4a, 4b. The through-holes 4a, 4b are at least two circular lines 5a, 5b is arranged ¬ with under ¬ schiedlichem radial distance Rl, R2 to the center. 3 In this case, the passage openings 4a are arranged on the Kreisli ¬ never 5a with a radius Rl to the center 3. Since ¬ at the circular line 5a is indicated by the smaller radius Rl as a radially inner circular line 5a. Compared with the
Düse des Stands der Technik wird durch die Durchlassöffnungen 4a, welche auf der radial inneren Kreislinie 5a liegen, nun mehr Brennstoff oder, falls der Brennstoff vorgemischt ist, mehr Brennstoff-Luftgemisch zu dem Mittelpunkt 3 des Düsende- ckels 2 transportiert. Dies verhindert ein Überhitzen des Dü¬ sendeckels 2, insbesondere um den Mittelpunkt 3 herum. Zudem wird dadurch ein Flammenrückschlag verhindert. Dadurch wird die Temperatur des Düsendeckels 2 im Vergleich zu der Düse im Stand der Technik reduziert. Gleichzeitig weisen die Durch¬ lassöffnungen 4a auf der Kreislinie 5a die gleiche radiale Einströmung wie die Durchlassöffnungen 4b auf der anderen Kreislinie 5b auf. Nozzle of the prior art is now transported by the passage openings 4a, which lie on the radially inner circle 5a, more fuel or, if the fuel is premixed, more fuel-air mixture to the center 3 of the Düsende-. This prevents overheating of the Dü ¬ sendeckels 2, in particular around the center 3 around. In addition, this prevents a flashback. As a result, the temperature of the nozzle cover 2 in comparison to the nozzle in the State of the art reduced. At the same time have the openings through ¬ 4a on the circle 5a on the same radial inflow as the passage openings 4b on the other circular line 5b.
Der Abstand der Durchlassöffnungen 4a bzw. 4b im Düsendeckel 2 wird so im Vergleich zur Düse des Stands der Technik erhöht. Dadurch erhöht sich auch die Stegbreite zwischen den Durchlassöffnungen 4a bzw. 4b. Dies reduziert die Gefahr der Rissbildung. Zudem ist, bei einem gleichbleibenden Umfang des Düsendeckels 2, die Anzahl der gesamten Durchlassöffnungen 4a, 4b höher, als dies bei der Düse des Stands der Technik der Fall ist. Zudem kann der Durchmesser der Durchlassöffnungen 4a bzw. 4b erhöht werden, ohne dass die Stegbreite zwi- sehen den Durchlassöffnungen 4a bzw. 4b zueinander zu gering wird. Durch die größere Anzahl an Durchlassöffnungen 4a, 4b und wahlweise zudem durch den größeren Durchmesser der Durchlassöffnungen 4a, 4b kann eine effizientere Kühlung in dem Düsendeckel 2 durch eine verbesserte Verteilung des durch die Durchlassöffnungen 4a, 4b strömenden Fluids erzielt werden. Dadurch wird eine verbesserte Kühlung, insbesondere um den Mittelpunkt 3 des Düsendeckels 2, erzielt. Zudem wird durch eine größere Anzahl an Durchlassöffnungen 4a, 4b und wahlwei¬ se zudem durch den größeren Durchmesser der Durchlassöffnun- gen 4a, 4b die Düsendeckelflache selbst verkleinert; dass heißt die Flamme in der Brennkammer (nicht gezeigt) hat weni¬ ger Fläche im Düsendeckel 2 an der sie angreifen und auch anhaften könnte und diese dadurch beschädigen könnte. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Brennstoffdüse liegt darin, dass durch die Anordnung der Durchlassöffnungen auf den verschiedenen Kreislinien 5a, 5b der gesamte Druckverlust an den Durchlassöffnungen 4a, 4b niedriger ist als der gesamte Druckverlust an den Durchlassöffnungen der Brenn- stoffdüse des Stands der Technik. Dadurch ergibt sich eine stabilere Verbrennung. Die Durchlassöffnungen 4a, 4b auf einer Kreislinie 5a, 5b weisen zueinander einen äquidistanten Abstand auf. Dadurch ergibt sich eine symmetrische Einströmung des Brennstoffs in die nachgeschaltete Brennkammer (nicht gezeigt) . Dies ist für eine gleichmäßige Verbrennung des Brennstoffs notwendig. The distance of the passage openings 4a and 4b in the nozzle cover 2 is thus increased compared to the nozzle of the prior art. This also increases the web width between the passage openings 4a and 4b. This reduces the risk of cracking. In addition, with a constant circumference of the nozzle cover 2, the number of the total passage openings 4a, 4b is higher than that of the nozzle of the prior art. In addition, the diameter of the passage openings 4a and 4b can be increased without the web width between the passage openings 4a and 4b becoming too small relative to each other. Due to the larger number of passage openings 4a, 4b and optionally also by the larger diameter of the passage openings 4a, 4b, a more efficient cooling in the nozzle cover 2 can be achieved by an improved distribution of the fluid flowing through the passage openings 4a, 4b. As a result, improved cooling, in particular around the center 3 of the nozzle cover 2, is achieved. In addition, 4b and alterna ¬ se is a larger number of through-holes 4a, also by the larger diameter of the holes 4a, 4b, the nozzle cover Flat downsized itself; that is, the flame in the combustion chamber (not shown) has weni ¬ ger surface in the nozzle cover 2 at which they could attack and also adhere and thereby damage them. Another advantage of the fuel nozzle according to the invention is that the arrangement of the passage openings on the various circular lines 5a, 5b, the total pressure loss at the passage openings 4a, 4b is lower than the total pressure loss at the passage openings of the fuel nozzle of the prior art. This results in a more stable combustion. The passage openings 4a, 4b on a circular line 5a, 5b have an equidistant spacing from each other. This results in a symmetrical inflow of the fuel into the downstream combustion chamber (not shown). This is necessary for a uniform combustion of the fuel.
Die Durchlassöffnungen 4a auf der einen Kreislinie 5a sind bezogen die Durchlassöffnungen 4b auf der anderen Kreislinie 5b um einen Winkel versetzt angeordnet. Die Anzahl der Durch¬ lassöffnungen 4a, 4b auf den zwei Kreislinien 5a, 5b können gleich aber auch unterschiedlich sein (nicht gezeigt) . Ebenso können die Durchlassöffnungen 4a, 4b unterschiedliche oder gleiche Durchmesser (nicht gezeigt) aufweisen. The passage openings 4a on one circular line 5a are offset relative to the passage openings 4b on the other circular line 5b by an angle. The number of through ¬ openings 4a, 4b on the two circular lines 5a, 5b may be the same but also different (not shown). Likewise, the passage openings 4a, 4b may have different or equal diameters (not shown).
Fig. 3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Fig. 3 shows a schematic cross section through a
Brennstoffdüse mit Düsenrohr 2 mit Zylinderachse 7 und Düsen¬ deckel 2. Fig. 3 zeigt zudem, dass die Durchlassöffnungen 4a, 4b auf den unterschiedlichen Kreislinien 5a, 5b jeweils einen unterschiedlichen Öffnungswinkel α, ß mit der Zylinderachse 7 ausbilden. Dabei weisen die Durchlassöffnungen 4a auf der ra- dial inneren Kreislinie 5a einen größeren Öffnungswinkel α auf als die Durchlassöffnungen 4b, welche auf der radial äu¬ ßeren Kreislinie 5b angeordnet sind. So können beispielsweise die Durchlassöffnungen 4a einen Öffnungswinkel α = 45 ° und die Durchlassöffnungen 4b einen Öffnungswinkel ß = 30° aufweisen. Dies bewirkt, dass die Durchlassöffnungen 4a auf der Kreisli¬ nie 5a die gleiche radiale Einströmung des Brennstoffs auf¬ weist, wie die Durchlassöffnungen 4b auf der Kreislinie 5b. Dadurch bildet sich in der Brennkammer (nicht gezeigt) eine stabile, heiße Rezirkulationszone des Brennstoffes bzw. des Brennstoff-Luftgemisches aus. Die Rezirkulationszone wird durch das Fluid, welches durch die zusätzlichen Durchlassöff¬ nungen 4a in die Brennkammer (nicht gezeigt) eingeströmt wird, sozusagen vom Düsendeckel 2 weggedrückt. Somit wird ei¬ ne Berührung des Düsendeckels 2 durch die heiße Rezirkulati- onszone weitestgehend vermieden. Dadurch werden sehr hoheFuel nozzle with the nozzle tube 2 with the cylinder axis 7 and nozzle ¬ cover 2. Fig. 3 also shows that the passage openings 4a, 4b, 5b respectively α a different opening angle ß form on the different circle lines 5a, with the cylinder axis 7. The passage openings 4a have on the radially inner circle 5a a larger opening angle α than the through-holes 4b, which are arranged on the radially externa ¬ ßeren circular line 5b. For example, the passage openings 4a have an opening angle α = 45 ° and the passage openings 4b have an opening angle β = 30 °. This causes the passage openings 4a on the Kreisli ¬ never 5a has the same radial inflow of the fuel ¬ , as the passage openings 4b on the circular line 5b. As a result, a stable, hot recirculation zone of the fuel or of the fuel-air mixture is formed in the combustion chamber (not shown). The recirculation zone is, as it were, pushed by the fluid that the additional Durchlassöff ¬ voltages 4a into the combustion chamber (not shown) is flowed from the nozzle cover. 2 Thus ei ¬ ne contact of the nozzle cover 2 by the hot recirculation onszone is largely avoided. This will be very high
Temperaturen im Düsendeckel 2 vermieden. Der Öffnungswinkel der Durchlassöffnungen 4a, 4b auf den unterschiedlichen Kreislinien 5a, 5b wird dabei immer so gewählt, dass die Durch- lassöffnungen 4a auf der Kreislinie 5a die gleiche radiale Einströmung des Fluids in die Brennkammer (nicht gezeigt) aufweist, wie die Durchlassöffnungen 4b auf der Kreislinie 5b. Temperatures in the nozzle cover 2 avoided. The opening angle of the passage openings 4a, 4b on the different circular lines 5a, 5b is always chosen so that the Durch-. Leaves 4a on the circular line 5a has the same radial inflow of the fluid into the combustion chamber (not shown) as the passage openings 4b on the circular line 5b.
Fig. 4 zeigt beispielhaft stellvertretend für mehrere, insbe¬ sondere alle Durchlassöffnungen 4a, 4b (Fig. 2) eine Durchlassöffnung 4, welche stromaufwärts eine Einlauftrompete 20 („bellmouth" ) aufweist. In die Einlauftrompete 20 kann ein Brennstoffin ektor 22 weisen, welcher von einer zentral in dem Düsenrohr 1 (Fig.l) angeordneten Brennstoffzufuhrleitung 24 gespeist wird. Das Fluid, welches durch das Düsenrohr 1 (Fig. 1) geleitet wird, ist hier Verdichterluft 30. Durch den Brennstoffin ektor 22 wird an den Durchlassöffnungen 4 Brenn- stoff in die durch das Düsenrohr 1 (Fig. 1) strömende Verdichterluft 30 eingebracht. Das so entstehende Brennstoff- Luftgemisch tritt dann in die Brennkammer (nicht gezeigt) ein. Dabei kann der Brennstoff, welcher durch den Brennstoff¬ injektor 22 in die Durchlassöffnung 4 eingebracht wird, eine parallele Einströmrichtung 26 zur Verdichterluft 30 aufweisen (Fig. 4) oder eine senkrechte Einströmrichtung 28 (Fig. 5) zur Verdichterluft 30 aufweisen. Liegt eine parallele Ein¬ strömrichtung 26 (Fig. 4) vor, so weist das aus der Brennstoffdüse in die Brennkammer (nicht gezeigt) eintretende Brennstoff-Luftgemisch vorteilhafterweise einen größeren Impuls auf als z.B. bei einer senkrechten Einströmung 28 (Fig. 5), was sich positiv auf die Verbrennung auswirkt. Fig. 4 shows an example representative of a plurality of, in particular ¬ sondere all passage openings 4a, 4b (Fig. 2) has a passage opening 4, which comprises upstream of an inlet trumpet 20 ( "bell mouth"). In the inlet trumpet 20, a fuel in can ector point 22 which from a centrally located in the nozzle tube 1 (Fig.l) arranged fuel supply line 24. The fluid which is passed through the nozzle tube 1 (Fig. 1), here is compressor air 30. Through the Brennstoffin ector 22 is at the passage openings 4 Brenn - material in passing through the nozzle pipe 1 passing the compressor air 30 is introduced the so resulting fuel-air mixture then in the combustion chamber occurs (not shown) in this case, the fuel, which passes through the fuel ¬ injector 22 in the passage opening (Fig. 1).. 4, a parallel inflow direction 26 to the compressor air 30 (FIG. 4) or a vertical inflow direction 28 (FIG. 5) to the compressor air 30 have. If a parallel ¬ A flow direction 26 (Fig. 4), the fuel-air mixture entering the combustion chamber (not shown) from the fuel nozzle advantageously has a greater momentum than, for example, a vertical inflow 28 (Figure 5), which has a positive effect on combustion.
Fig. 6 zeigt eine Durchlassöffnung 4 mit Einlauftrompete 20 ohne Brennstoffinj ektor 22 (Fig.4 und 5) . Hier wird als Fluid ein Brennstoff-Luftgemisch 45 durch die Durchlassöffnung 4 in die Brennkammer (nicht gezeigt) eingebracht, dass heißt, es fand bereits in dem Düsenrohr 1 (Fig. 1) oder noch stromaufwärts des Düsenrohrs 1 (Fig. 1) eine Vermischung von Brenn- stoff mit Luft statt. Dabei bewirkt eine Einlauftrompete 20, wie sie beispielsweise in Fig. 4-6 gezeigt wurde, dass in der Durchlassöffnung 4 keine Rezirkulation stattfindet. Dadurch wird ein Flammenrückschlag vermieden. Ebenso ist es möglich Brennstoff, z.B. Erdgas, Synthesegas oder auch Flüssigbrenn¬ stoff durch die Durchlassöffnung 4 mit der Einlauftrompete 20 hindurchzuführen . Fig. 7 zeigt die erfindungsgemäße Brennstoffdüse als Mehr¬ brennstoffdüse . Das Düsenrohr 1 steht dabei mit einer ersten Brennstoffzufuhrleitung in Verbindung zum Zuführen eines ersten Brennstoffes, beispielsweise Erdgas mit Dampf, in das Dü¬ senrohr 1. Radial beabstandet ist um das Düsenrohr 1 ein Au- ßenmantel 16 angeordnet, welcher mit dem Düsenrohr 1 einen Ringspalt 17 mit einer Ringspaltaustrittsöffnung 18 ausbildet. Dabei steht der Ringspalt 17 mit einer zweiten Zufuhr¬ leitung, beispielsweise einer Synthesegaszufuhrleitung, in Verbindung, zum Zuführen von Synthesegas in den Ringspalt 17, wobei das Erdgas und das Synthesegas über die Durchlassöff¬ nungen 4a, 4b und die Ringspaltaustrittsöffnung 18 in eine Brennkammer (nicht gezeigt) einströmbar sind. In einer solchen Anordnung ist eine effiziente Kühlung des Düsendeckels 2 (Fig.l), wie sie die erfindungsgemäße Brennstoffdüse bietet besonders vorteilhaft. Zudem sind in einer solchen Anordnung mit einer erfindungsgemäßen Brennstoffdüse die NOx-Emissionen geringer. Gleichzeitig wird die Stabilität einer solchen Verbrennungsanordnung erhöht. Dadurch wiederum kann nun der Dampf im Erdgas um 10% reduziert werden. Dies reduziert den gesamten Fluidmassenstrom durch das Düsenrohr 1. Dadurch ergibt sich vorteilafterweise ein geringerer Druckverlust am Düsendeckel 2. Fig. 6 shows a passage opening 4 with inlet trumpet 20 without Brennstoffinj ector 22 (Figures 4 and 5). Here, a fuel-air mixture 45 is introduced as a fluid through the passage opening 4 into the combustion chamber (not shown), that is, it already found mixing in the nozzle tube 1 (FIG. 1) or even upstream of the nozzle tube 1 (FIG. 1) of fuel with air instead. An inlet trumpet 20, as has been shown, for example, in FIGS. 4-6, causes no recirculation to take place in the passage opening 4. This avoids flashback. It is also possible Fuel, for example natural gas, synthesis gas or liquid fuel ¬ pass through the passage opening 4 with the inlet trumpet 20. FIG. 7 shows the fuel nozzle according to the invention as a multi-fuel nozzle. The nozzle tube 1 stands with a first fuel supply line connected for supplying a first fuel, such as natural gas with steam, is spaced in the SI ¬ senrohr 1. radially around the nozzle tube 1, an Au ßenmantel arranged 16, which is connected to the nozzle pipe 1 forms an annular gap 17 forms with an annular gap outlet opening 18. In this case, the annular gap 17 communicates with a second supply ¬ line, for example a synthesis gas feed line, in conjunction, for feeding synthesis gas into the annular gap 17, wherein the natural gas and the synthesis gas through the Durchlassöff ¬ voltages 4a, 4b and the annulus outlet opening 18 (into a combustion chamber not shown) can be flowed. In such an arrangement, efficient cooling of the nozzle cover 2 (FIG. 1), as provided by the fuel nozzle according to the invention, is particularly advantageous. In addition, in such an arrangement with a fuel nozzle according to the invention, the NOx emissions are lower. At the same time, the stability of such a combustion arrangement is increased. As a result, steam in natural gas can now be reduced by 10%. This reduces the total fluid mass flow through the nozzle tube 1. This results in advantageous after a lower pressure drop at the nozzle cover. 2
Fig. 8 zeigt die Brennstoffdüse in einer Gasturbinenbrennkam- mer. Hier wird die Brennstoffdüse, umfassend einem Düsenrohr 1 und Durchlassöffnungen 4a, 4b im mittleren Abschnitt eines Rohrs 12 angeordnet, das sich an einem Ende zu einer Brenn¬ kammer (nicht gezeigt) hin öffnet. Mehrere Hauptbrenner 14 sind im Bezug auf die Radialrichtung um die Brennstoffdüse angeordnet. Dabei umfassen die Hauptbrenner 14 mit in die8 shows the fuel nozzle in a gas turbine combustion chamber. Here, the fuel nozzle, comprising a nozzle tube 1 and passage openings 4a, 4b arranged in the central portion of a tube 12 which opens at one end to a combustion chamber ¬ (not shown) out. A plurality of main burners 14 are arranged around the fuel nozzle with respect to the radial direction. The main burner 14 include in the
Brennkammer (nicht gezeigt) weisende Hauptaustrittsöffnungen 40. Die Durchlassöffnungen 4a, 4b der Brennstoffdüse weisen in dieselbe Brennkammer (nicht gezeigt) . Der Düsendeckel 2 mit den Durchlassöffnungen 4a, 4b ist stromaufwärts der Hauptaus¬ trittsöffnungen 14 angeordnet. Dies stabilisiert die Verbren¬ nung. Um die Hauptbrenner 14 mit der Brennstoffdüse zu verbinden, kann ein Konus 35 oder ein gerader Wandabschnitt 32 verwendet werden. Combustion chamber (not shown) main outlet openings 40. The passage openings 4a, 4b of the fuel nozzle point into the same combustion chamber (not shown). The nozzle cover 2 with the passage openings 4a, 4b upstream of the Hauptaus ¬ outlet openings 14 is arranged. This stabilizes the Burn ¬ planning. To connect the main burners 14 to the fuel nozzle, a cone 35 or a straight wall portion 32 may be used.

Claims

Patentansprüche claims
1. Gasturbinenbrennkammer mit einer Brennstoffdüse, wobei die Brennstoffdüse ein zylindrisches Düsenrohr (1), in welches ein Fluid eingeströmt wird, und ein stromabwärts des Düsenrohrs (1) angeordneter, konvex ausgebildeter Düsendeckel (2) mit einem Mittelpunkt (3) umfasst, wobei der Düsendeckel (2) mehrere Durchlassöffnungen (4a, 4b) aufweist, durch welche das in das Düsenrohr (1) einge¬ strömte Fluid austritt, A gas turbine combustor having a fuel nozzle, the fuel nozzle comprising a cylindrical nozzle tube (1) into which a fluid flows, and a convex nozzle cap (2) having a center (3) and arranged downstream of the nozzle tube (1) nozzle cover (2) has several passage openings (4a, 4b), through which the in the nozzle tube (1) emerges is ¬ flowing fluid,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Durchlassöffnungen (4a, 4b) auf zumindest zwei Kreisli¬ nien (5a, 5b) mit unterschiedlichen radialen Abstand (R1,R2) zum Mittelpunkt (3) angeordnet sind. characterized in that the passage openings (4a, 4b) are arranged on at least two Kreisli ¬ nien (5a, 5b) with different radial distance (R1, R2) to the center (3).
2. Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 1, 2. Gas turbine combustor according to claim 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Durchlassöffnungen (4a, 4b) auf einer Kreislinie (5a, 5b) einen äquidistanten Abstand aufweisen.  d a d u r c h g e k e n e i n e, that the passage openings (4 a, 4 b) have an equidistant spacing on a circular line (5 a, 5 b).
3. Gasturbinenbrennkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 3. Gas turbine combustor according to one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Düsenrohr (1) eine Zylinderachse (7) aufweist und die Durchlassöffnungen (4a, 4b) auf den unterschiedlichen Kreislinien (5a, 5b) jeweils einen unterschiedlichen Öffnungswinkel (α, ß ) mit der Zylinderachse (7) ausbil¬ den . characterized in that the nozzle pipe (1) has a cylinder axis (7) and the passage openings (4a, 4b) on the different circle lines (5a, 5b) each have a different opening angles (α, ß) with the cylinder axis (7) ausbil ¬.
4. Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 3, 4. Gas turbine combustor according to claim 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Durchlassöffnungen (4a) auf derjenigen Kreislinie (5a) mit dem kleineren radialen Abstand (Rl) einen größeren Öffnungswinkel (oc) aufweisen als die Durchlassöffnungen (4b), welche auf der Kreislinie (5b) mit dem größeren radialen Abstand (R2) angeordnet sind. Gasturbinenbrennkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, characterized in that the passage openings (4a) on that circular line (5a) with the smaller radial distance (Rl) have a larger opening angle (oc) than the passage openings (4b), which on the circular line (5b) with the greater radial distance (R2 ) are arranged. Gas turbine combustor according to one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Durchlassöffnungen (4a), welche auf der einen Kreislinie (5a) liegen, bezogen auf die Durchlassöffnungen (4b), welche auf der anderen Kreislinie (5b) liegen, um einen Winkel versetzt angeordnet sind. That is, the passage openings (4a) which lie on the one circular line (5a) are arranged at an angle with respect to the passage openings (4b) which lie on the other circular line (5b).
Gasturbinenbrennkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Gas turbine combustor according to one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s mindestens eine der Durchlassöffnungen (4a, 4b) stromauf¬ wärts eine Einlauftrompete (20) umfasst. characterized in that at least one of the passage openings (4a, 4b) upstream ¬ wards an inlet trumpet (20).
Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 6, Gas turbine combustor according to claim 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s in mindestens eine Einlauftrompete (20) ein Brennstoff¬ injektor (22) weist, welcher von einer in dem Düsenrohr (1) angeordneten Brennstoffzufuhrleitung (24) gespeist wird . characterized in that in at least one inlet trumpet (20) has a fuel ¬ injector (22) which is fed by a in the nozzle tube (1) arranged fuel supply line (24).
Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 7, Gas turbine combustor according to claim 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der Brennstoffin ektor (22) derart ausgebildet ist, dass er Brennstoff parallel und/oder senkrecht zur Strömungs¬ richtung des durch die Durchlassöffnung (4a, 4b) hindurch strömenden Fluids injiziert. characterized in that the Brennstoffin ector (22) is designed such that it injects fuel in parallel and / or perpendicular to the flow ¬ direction of the through the passage opening (4a, 4b) through flowing fluid.
Gasturbinenbrennkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Gas turbine combustor according to one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Brennstoffdüse im mittleren Abschnitt eines RohrsThe fuel nozzle is located in the middle section of a pipe
(12) angeordnet ist, das sich an einem Ende zu einer Brennkammer hin öffnet, sowie mehrerer Hauptbrenner(12) which opens at one end to a combustion chamber and a plurality of main burners
(14), die im Bezug auf die Radialrichtung um die Brennstoffdüse angeordnet sind, wobei die Hauptbrenner (14) mit in die Brennkammer weisende Hauptaustrittsöffnungen(14) disposed about the fuel nozzle with respect to the radial direction, the main burners (14) having main outlets opening into the combustion chamber
(40) umfassen, wobei die Durchlassöffnungen (4a, 4b) der Brennstoffdüse in dieselbe Brennkammer weisen, und der Düsendeckel (2) mit den Durchlassöffnungen (4a, 4b) stromaufwärts der Hauptaustrittsöffnungen (14) angeordnet ist. (40), wherein the passage openings (4a, 4b) of the Have the fuel nozzle in the same combustion chamber, and the nozzle cover (2) with the passage openings (4a, 4b) upstream of the main outlet openings (14) is arranged.
10. Brenner mit einer Brennstoffdüse mit Düsenrohr (1) und Durchlassöffnungen (4a, 4b), wobei das Düsenrohr (1) mit einer ersten Brennstoffzufuhrleitung in Verbindung steht, zum Zuführen eines ersten Brennstoffes in das Dü¬ senrohr (1), wobei radial beabstandet um das Düsenrohr10. Burner with a fuel nozzle with nozzle tube (1) and passage openings (4a, 4b), wherein the nozzle tube (1) is in communication with a first fuel supply line, for supplying a first fuel in the Dü ¬ senrohr (1), wherein radially spaced around the nozzle tube
(1) ein Außenmantel (16) angeordnet ist, welcher mit dem Düsenrohr (1) einen Ringspalt (17) mit einer Ringspalt- austrittsöffnung (18) ausbildet, wobei der Ringspalt(1) an outer jacket (16) is arranged, which forms with the nozzle tube (1) an annular gap (17) with an annular gap outlet opening (18), wherein the annular gap
(17) mit einer zweiten Brennstoffzufuhrleitung in Verbindung steht, zum Zuführen eines zweiten Brennstoffs in den Ringspalt (17), wobei der erste Brennstoff und der zweite Brennstoff über die Durchlassöffnungen (4a, 4b) und die Ringspaltaustrittsöffnung (18) in eine Brennkammer einströmbar sind, (17) is in communication with a second fuel supply line, for supplying a second fuel in the annular gap (17), wherein the first fuel and the second fuel via the passage openings (4a, 4b) and the annular gap outlet opening (18) are flowed into a combustion chamber .
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der Brenner Bestandteil der Gasturbinenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1-9 ist.  The burner is a component of the gas turbine combustor according to any one of claims 1 to 9, in that the burner is part of the gas turbine combustor.
11. Brennstoffdüse mit einem Düsenrohr und einem Düsende¬ ckel, 11. Fuel nozzle with a nozzle tube and a nozzle end ¬ ckel,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Brennstoffdüse Bestandteil der Gasturbinenbrennkam¬ mer nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder des Brenners nach Anspruch 10 ist. characterized in that the fuel nozzle is part of the Gasturbinenbrennkam ¬ mer according to any one of claims 1 to 9 or the burner according to claim 10.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3008390A1 (en) * 2013-10-31 2016-04-20 Siemens Aktiengesellschaft Gas turbine burner hub with pilot burner
US10451282B2 (en) * 2013-12-23 2019-10-22 General Electric Company Fuel nozzle structure for air assist injection
JP6919897B2 (en) * 2015-05-29 2021-08-18 ノストラム エナジー ピーティーイー.リミテッドNostrum Energy Pte.Ltd. Orifice plate of jet collision type fluid injector
DE102015215203A1 (en) * 2015-08-10 2017-02-16 Siemens Aktiengesellschaft Burner lance for a pilot burner
US20180313535A1 (en) * 2015-10-28 2018-11-01 Siemens Energy, Inc. Combustion system with injector assembly including aerodynamically-shaped body and/or ejection orifices
CN107023828B (en) * 2017-05-22 2024-04-16 北京醇能科技有限公司 Nozzle for gaseous fuel mixer
US11156164B2 (en) 2019-05-21 2021-10-26 General Electric Company System and method for high frequency accoustic dampers with caps
US11174792B2 (en) 2019-05-21 2021-11-16 General Electric Company System and method for high frequency acoustic dampers with baffles

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5467754A (en) * 1988-02-03 1995-11-21 Servojet Electronic Systems, Ltd. Accumulator fuel injection system
DE10000574A1 (en) * 2000-01-10 2001-07-19 Bosch Gmbh Robert Fuel injector
US7032566B2 (en) * 2003-05-30 2006-04-25 Caterpillar Inc. Fuel injector nozzle for an internal combustion engine
US20050224605A1 (en) * 2004-04-07 2005-10-13 Dingle Philip J Apparatus and method for mode-switching fuel injector nozzle
DE102006043460A1 (en) * 2006-09-15 2008-03-27 Man Diesel Se Method for optimizing injection nozzle for internal combustion engine, involves sliding nozzle body and needle axially in bore of body, where particle swarm optimization is used for geometric arrangement of nozzle
US7908864B2 (en) * 2006-10-06 2011-03-22 General Electric Company Combustor nozzle for a fuel-flexible combustion system
US8146365B2 (en) * 2007-06-14 2012-04-03 Pratt & Whitney Canada Corp. Fuel nozzle providing shaped fuel spray
US8454350B2 (en) * 2008-10-29 2013-06-04 General Electric Company Diluent shroud for combustor
JP4934696B2 (en) * 2009-03-26 2012-05-16 株式会社日立製作所 Burner and combustor
US9181812B1 (en) * 2009-05-05 2015-11-10 Majed Toqan Can-annular combustor with premixed tangential fuel-air nozzles for use on gas turbine engines
EP2400216B1 (en) * 2010-06-23 2014-12-24 Alstom Technology Ltd Lance of a Reheat Burner
JP5631223B2 (en) * 2011-01-14 2014-11-26 三菱重工業株式会社 Fuel nozzle, gas turbine combustor including the same, and gas turbine including the same
US8955329B2 (en) * 2011-10-21 2015-02-17 General Electric Company Diffusion nozzles for low-oxygen fuel nozzle assembly and method
JP5889754B2 (en) * 2012-09-05 2016-03-22 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Gas turbine combustor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2012045706A1 *

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EP2439447A1 (en) 2012-04-11
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US20130327045A1 (en) 2013-12-12

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