EP2769147A1 - Brennstoffdüse für zwei brennstoffe - Google Patents

Brennstoffdüse für zwei brennstoffe

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EP2769147A1
EP2769147A1 EP12786963.4A EP12786963A EP2769147A1 EP 2769147 A1 EP2769147 A1 EP 2769147A1 EP 12786963 A EP12786963 A EP 12786963A EP 2769147 A1 EP2769147 A1 EP 2769147A1
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EP
European Patent Office
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outlet openings
fuel nozzle
fuel
inner tube
groove
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12786963.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Olga Deiss
Berthold Köstlin
Jaap Van Kampen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to EP12786963.4A priority Critical patent/EP2769147A1/de
Publication of EP2769147A1 publication Critical patent/EP2769147A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
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    • F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
    • F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
    • F23D14/24—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other at least one of the fluids being submitted to a swirling motion
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00002—Gas turbine combustors adapted for fuels having low heating value [LHV]

Definitions

  • the invention relates to a fuel nozzle for two fuels for a gas turbine and a burner, in particular a jet burner for a gas turbine.
  • a fuel nozzle for two fuels for a gas turbine and a burner in particular a jet burner for a gas turbine.
  • the injection of different fuels is combined. This is done by means of a dual fuel nozzle (Dual Fuel Nozzle), which consists of two nested pipes. Through the outer tube is first by means of a Lobe mixer
  • a fuel nozzle for two fuels with an inner tube with radi al aligned outlet openings for a first fuel and with an inner tube surrounding the inner tube with axially aligned outlet openings for a second fuel, an axially extending groove on an outer surface of the Inner tube and an engaging in the groove as anti-rotation projection of the outer tube, which is arranged between two axial outlet openings.
  • the second fuel may be of the same type or identical to the first fuel.
  • first and second fuel are chosen for better distinction and are not necessarily functional.
  • the axially aligned outlet openings of the outer tube can be designed as a so-called Lobe mixer, in which the outlet openings between see pressed or reduced in the circumference areas of the outer tube are formed so that club-shaped injection areas arise.
  • the rotation prevents rotation of the two nozzles and thus allows a permanent stable positioning of the two nozzles or outlet openings to each other and a stable operation with two fuels, such as natural gas and synthesis gas.
  • the simple structure and easy installation allow a cost-effective implementation.
  • the groove may be formed in a circular segment and the projection may have a corresponding rounding. This counteracts the natural form of a lobe mixer and allows easy implementation and good integration into existing systems.
  • the outer tube may have radial recesses in the region of the radial outlet openings. These recesses, which may, for example, be circular-segment-shaped, prevent the radial outlet openings from being obscured by the outer tube or the lobe mixer due to the thermal expansions during operation.
  • the recesses may each be arranged between two axial outlet openings, preferably in the middle.
  • the axial outlet openings can be twisted and the groove can extend from an axial outlet opening into an adjacent axial outlet opening.
  • the servers- Swirling construction is also referred to as Twisted Lobe Mixer. Since the projection of the outer tube as a result of the twisting extends over a larger peripheral region, the groove is correspondingly increased, in order to ensure an optimal anti-rotation in this case.
  • the axial outlet openings can be twisted and the groove can be twisted with identical or similar helix angle as the axial outlet openings.
  • the groove and projection mesh directly with each other, even in the Twisted Lobe Mixer design.
  • a fuel nozzle for two fuels having an inner tube with radially aligned outlet openings for a first fuel and with an outer tube surrounding the inner tube with axially aligned outlet openings for a second fuel, an axially extending projection on an outer surface of the inner tube, which engages in an axially aligned outlet opening as rotation.
  • the projection is attached to the inner tube and engages in an axially aligned outlet opening.
  • the invention is directed to a burner, in particular a jet burner, for a gas turbine, wherein the burner has a fuel nozzle as described above.
  • the invention is directed to a gas turbine having a combustion chamber and a flow direction, comprising a burner as described above.
  • a gas turbine having a combustion chamber and a flow direction, comprising a burner as described above.
  • FIG. 1 shows a simplified illustration of a fuel nozzle according to the invention.
  • Figures 2 to 6 show a first example of a fuel nozzle with straight lobe according to the invention.
  • FIGS. 7 to 11 show a second example of a twisted lobe fuel nozzle according to the invention.
  • FIGS. 12 to 16 show a third example of a twisted lobe fuel nozzle according to the invention.
  • Figure 17 shows an exemplary assembly process of a fuel nozzle according to the invention.
  • FIG. 1 shows a simplified illustration of a part of a gas turbine 1 with a fuel nozzle 2.
  • Nozzle 2 for example, twelve or sixteen, are arranged concentrically to a flow direction S of the gas turbine 1.
  • the fuel nozzle 2 is suitable for simultaneous injection of two fuels, for example of natural gas and synthesis gas.
  • the fuel nozzle 2 is directed into a combustion chamber or vestibule 3 of the gas turbine.
  • An air inlet 4 can surround the fuel nozzle 2, so that downstream of or in the region of the fuel nozzle 2, that is to say in the direction of the flow direction S, a mixing of the fuel with the air takes place.
  • FIGS. 2, 4 and 6 show views of the fuel nozzle 2 in the assembled state, in FIGS. 3 and 5 are outer tubes 6 and inner tube 5 shown separately.
  • the inner tube 5 has radially aligned outlet openings 7 for a first fuel, for example natural gas, which are preferably distributed over the circumference at the same distance from each other.
  • a first fuel for example natural gas
  • six outlet openings 7 are provided, depending on the application, the number can be chosen differently.
  • the radially aligned outlet openings 7 are arranged upstream of a nozzle tip 8, in which the inner tube 5 ends.
  • the inner tube 5 may be either an end region which is applied to a supply pipe 9 and which comprises the nozzle tip 8 and the radially aligned discharge openings 7, or the end region plus feed pipe 9 or a part thereof.
  • the outer tube 6 has axially aligned outlet openings 10 for a second fuel, for example synthesis gas.
  • the terms axial and radial refer to the longitudinal direction or axes of rotation of the two tubes 5 and 6 or the Strö- mung direction S. Both tubes are arranged parallel to the flow direction S.
  • the outer tube 5 has a so-called Lobe mixer 11.
  • the lobe mixer 11 or the axially aligned outlet openings 10 inject the fuel in the axial direction, so that mixing takes place with the fuel injected radially from the inner tube 5.
  • the outer tube 6 can be either an end region which is applied to a feed pipe 12 and which includes the Lobe mixer 11 and the axially aligned discharge openings 10, or the end region plus feed pipe 12 or a part thereof.
  • the axially aligned outlet openings 10 extend from the outer circumference of the outer tube 6 or of the generally somewhat reduced Lobe mixer 11 to an open central region 13, through which the inner tube 5 is guided.
  • the axially aligned outlet openings 10 are connected to the middle area 13, so that a star-shaped opening in the plan view is formed (FIG. 6).
  • the axially aligned outlet openings may also be separated from the central region 13.
  • the axially aligned outlet openings 10 are arranged between pressed in the radial direction or deep-drawn sections 14. The sections 14 start in the upstream region on the outer peripheral surface and extend in the direction of the downstream end side to the central central region 13.
  • the sections 14 have at their radially inner end or on the inside curves 15. In the area of these curves 15, radial openings or recesses 16 are provided, which proceed from the downstream
  • Front side are semicircular. These openings 16 are arranged such that, when the fuel nozzle 2 is assembled, they are in the region of the radially aligned Outlet openings 7 are. This ensures that, in the case of thermal expansion during operation of the fuel nozzle 2, the fuel can escape from the inner tube 5 unhindered through the radially aligned outlet openings 7.
  • the fuel nozzle 2 is provided with an anti-rotation device 17, which ensures that the inner tube 5 and the outer tube 6 can not be rotated against each other, ie are always in an optimal position, so that the radially aligned outlet openings 7 and the axially aligned outlet openings 10 always optimally aligned with each other.
  • the anti-rotation has a projection or a spring and a groove or recess which engage with each other and thus prevent rotation in the circumferential direction.
  • a part of the rotation 17 is on the inner tube 5 and the other part is provided on the outer tube 6.
  • an axially extending groove 18 are provided on an outer surface of the inner tube 5 and an engaging in the groove 18 as a rotation projection 19 of the outer tube 6.
  • the projection 19 is arranged between two axial outlet openings 10 and is part of the section 14 or the rounding 15.
  • the projection 19 may also correspond to the rounding 15.
  • the groove 18 is circular segment-shaped, wherein the radius of the groove 18 is adapted to the radius of the projection 19. Alternatively, the radius of the projection 19 may be adapted to the radius of the groove 18.
  • the depth, ie extent in the radial direction, of groove 18 and projection 19 is dimensioned such that a rotation of the two tubes 5, 6 against each other in the circumferential direction during operation of the fuel nozzle 2 is prevented.
  • the axial length of the groove 18 is dimensioned to be larger than the axial length of the projection 19, so that even with thermal expansion during operation, a centering, guiding and rotation of the tube 5 is realized against the outer tube 6. The Alignment of the two tubes or fuel assemblies in the circumferential direction is thus automatic.
  • a plurality of grooves 18 and projections 19 are provided.
  • the number of grooves 18 and the protrusions 19 corresponds to the number of the outlets, i.
  • the number of grooves 18 and the projections 19 can be chosen freely, but does not exceed the number of outlet openings.
  • projections or tips 20 are formed, which engage in the axially aligned outlet openings 10. This can also be part of the anti-rotation device 17.
  • an inner tube 5 with radially aligned outlet openings 7 and an outer tube 6 with axially aligned outlet openings 10 are provided.
  • a lobe mixer 11 is also provided on the outer tube 6, but it is not a straight or so-called straight lobe mixer but a twisted or so-called twisted lobe mixer provided.
  • the axial outlet openings 10 are twisted in the circumferential direction, so that the axially open axial outlet openings 10 do not run continuously in the axial direction, but instead contain a peripheral component.
  • the grooves 18 now extend from an axial outlet opening 10 into an adjacent axial outlet opening 10. Or in other words, a groove 18 now comprises a larger peripheral area in comparison to the example shown in FIGS. 2 to 6.
  • projections or tips 20 are formed, which engage in the axially aligned outlet openings 10. This may also be part of the anti-rotation 17.
  • the fuel nozzle 2 of Figures 7 to 11 is identical or similar to the fuel nozzle 2 of Figures 2 to 6.
  • FIGS. 12 to 16 show a further example of a fuel nozzle 2.
  • the axial exit openings 10 are twisted, i. a twisted or so-called Twisted Lobe Mixer is used.
  • the grooves 18 are twisted with identical or similar swirl angle as the axial outlet openings 10. Otherwise, the example shown here corresponds wholly or substantially to the example shown in FIGS. 7 to 11.
  • the inner tube 5 is screwed into the outer tube 6, so to speak.
  • projections or tips 20 are formed, which engage in the axially aligned outlet openings 10. This may also be part of the anti-rotation 17.

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Abstract

Eine Brennstoffdüse (2) für zwei Brennstoffe, mit einem Innenrohr (5) mit radial ausgerichteten Austrittsöffnungen (7) für einen ersten Brennstoff und mit einem das Innenrohr (5) umgebenden Außenrohr (6) mit axial ausgerichteten Austritts- öffnungen (10) für einen zweiten Brennstoff, umfasst eine axial verlaufende Nut (18) an einer Außenfläche des Innenrohrs (5) und einen in die Nut (18) als Verdrehsicherung (17) eingreifenden Vorsprung (19) des Außenrohrs (6), der zwischen zwei axialen Austrittsöffnungen (10) angeordnet ist.

Description

Beschreibung
Brennstoffdüse für zwei Brennstoffe
Die Erfindung betrifft eine Brennstoffdüse für zwei Brennstoffe für eine Gasturbine und einen Brenner, insbesondere einen Strahlbrenner für eine Gasturbine. Für die bessere Verfügbarkeit von Brennstoffen und die Nutzung alternativer Brennstoffe in den Gasturbinen wird die Eindüsung unterschiedlicher Brennstoffe kombiniert. Dies geschieht mittels einer doppelten Brennstoffdüse (Dual Fuel Nozzle) , die aus zwei ineinander steckenden Rohren besteht. Durch das Außenrohr wird mittels eines Lobe Mixers erster
Brennstoff eingedüst . Durch das innere Rohr wird senkrecht zu der Luftströmung (cross in flow) zweiter Brennstoff beigemischt. Für einen stabilen Betrieb ist die Position des Lobe Mixers gegenüber der inneren Düse entscheidend.
Es ist Aufgabe der Erfindung, den Aufbau und den Betrieb einer Gasturbine zu verbessern.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 8 be- ziehungsweise 10 und 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst eine Brennstoffdüse für zwei Brennstoffe, mit einem Innenrohr mit radi- al ausgerichteten Austrittsöffnungen für einen ersten Brennstoff und mit einem das Innenrohr umgebenden Außenrohr mit axial ausgerichteten Austrittsöffnungen für einen zweiten Brennstoff, eine axial verlaufende Nut an einer Außenfläche des Innenrohrs und einen in die Nut als Verdrehsicherung ein- greifenden Vorsprung des Außenrohrs, der zwischen zwei axialen Austrittsöffnungen angeordnet ist. Der zweite Brennstoff kann vom gleichen Typ oder identisch mit dem ersten Brennstoff sein. Die Bezeichnungen erster und zweiter Brennstoff sind zur besseren Unterscheidung gewählt und haben nicht unbedingt funktionalen Bezug. Die axial ausgerichteten Austrittsöffnungen des Außenrohres können als sogenannter Lobe Mixer ausgeführt sein, bei dem die Austrittsöffnungen zwi- sehen eingepressten oder im Umfang reduzierten Bereichen des Außenrohrs ausgebildet sind, so dass keulenförmige Injektionsbereiche entstehen.
Die Verdrehsicherung verhindert eine Verdrehung der beiden Düsen und erlaubt so eine dauerhafte stabile Positionierung der beiden Düsen oder Austrittsöffnungen zueinander und einen stabilen Betrieb mit zwei Brennstoffen, wie beispielsweise Erdgas und Synthesegas . Der einfache Aufbau und die einfache Montage erlauben eine kostengünstige Realisierung.
Mehrere Nuten und Vorsprünge können vorgesehen sein. Dies kann die Robustheit und Ausfallsicherheit erhöhen. Es kann vorgesehen sein, dass zwischen allen axialen Austrittsöffnungen Vorsprünge und entsprechende Nuten angeordnet sind.
Die Nut kann kreissegmentförmig ausgebildet sein und der Vorsprung kann eine korrespondierende Rundung aufweisen. Dies kommt der natürlichen Form eines Lobe Mixers entgegen und erlaubt eine einfache Realisierung und gute Integration in be- stehende Systeme.
Das Außenrohr kann im Bereich der radialen Austrittsöffnungen radiale Ausnehmungen aufweisen. Diese Ausnehmungen, die zum Beispiel kreissegmentförmig sein können, verhindern, dass aufgrund der thermischen Ausdehnungen im Betrieb die radialen Austrittsöffnungen von dem äußeren Rohr bzw. dem Lobe Mixer verdeckt werden. Die Ausnehmungen können jeweils zwischen zwei axialen Austrittsöffnungen, vorzugsweise in der Mitte, angeordnet sein.
Die axialen Austrittsöffnungen können verdrallt sein und die Nut kann sich von einer axialen Austrittsöffnung bis in eine benachbarte axiale Austrittsöffnung erstrecken. Dieser ver- drallte Aufbau wird auch als Twisted Lobe Mixer bezeichnet. Da der Vorsprung des Außenrohrs infolge der Verdrallung sich über einen größeren Umfangsbereich erstreckt, wird die Nut entsprechend vergrößert, um auch in diesem Fall eine optimale Verdrehsicherung zu gewährleisten.
Die axialen Austrittsöffnungen können verdrallt sein und die Nut kann mit identischem oder ähnlichem Drallwinkel wie die axialen Austrittsöffnungen verdrallt sein. So greifen die Nut und Vorsprung auch bei dem Twisted Lobe Mixer Design direkt ineinander .
Eine axiale Positionierung von Innenrohr zu Außenrohr kann mittels einer Rohrverschraubung oder einer ähnlichen Schraub- Verbindung erfolgen. Bei der axialen Positionierung wird der Abstand zwischen den radialen Austrittsöffnungen und dem Außenrohr bzw. Lobe Mixer eingestellt, um thermische Ausdehnungen im Betrieb auszugleichen. Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst eine Brennstoffdüse für zwei Brennstoffe, mit einem Innenrohr mit radial ausgerichteten Austrittsöffnungen für einen ersten Brennstoff und mit einem das Innenrohr umgebenden Außenrohr mit axial ausgerichteten Austrittsöffnungen für einen zweiten Brennstoff, einen axial verlaufenden Vorsprung an einer Außenfläche des Innenrohrs, der in eine axial ausgerichtete Austrittsöffnung als Verdrehsicherung eingreift. Bei diesem Aufbau ist der Vorsprung an dem Innenrohr angebracht und greift in eine axial ausgerichtete Austrittsöffnung ein. Für bestimmte Anwendungen kann dieser Aufbau einfacher sein. Ansonsten gelten die gleichen Vorteile und Modifikationen wie oben beschrieben.
Mehrere Vorsprünge können vorgesehen sein. Dies kann die Ro- bustheit und Ausfallsicherheit erhöhen. Es kann vorgesehen sein, dass für alle axialen Austrittsöffnungen Vorsprünge vorgesehen sind. Gemäß einem weiteren Aspekt ist die Erfindung auf einen Brenner, insbesondere einen Strahlbrenner, für eine Gasturbine gerichtet, wobei der Brenner eine wie zuvor beschriebene Brennstoffdüse aufweist. Es gelten die gleichen Vorteile und Modifikationen wie oben beschrieben.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt ist die Erfindung auf eine Gasturbine mit einem Brennraum und einer Strömungsrichtung, aufweisend einen wie zuvor beschriebenen Brenner gerichtet. Es gelten die gleichen Vorteile und Modifikationen wie oben beschrieben .
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben, in denen zeigen:
Figur 1 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer Brennstoffdüse gemäß der Erfindung.
Figuren 2 bis 6 zeigen ein erstes Beispiel einer Brennstoff- düse mit Straight Lobe gemäß der Erfindung.
Figuren 7 bis 11 zeigen ein zweites Beispiel einer Brennstoffdüse mit Twisted Lobe gemäß der Erfindung. Figuren 12 bis 16 zeigt ein drittes Beispiel einer Brennstoffdüse mit Twisted Lobe gemäß der Erfindung.
Figur 17 zeigt einen beispielhaften Montagevorgang einer Brennstoffdüse gemäß der Erfindung.
Die Zeichnungen dienen lediglich der Erläuterung der Erfindung und schränken diese nicht ein. Die Zeichnungen und die einzelnen Teile sind nicht notwendigerweise maßstäblich.
Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche oder ähnliche Teile.
Figur 1 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines Teils einer Gasturbine 1 mit einer Brennstoffdüse 2. Mehrere Brennstoff- düsen 2, zum Beispiel zwölf oder sechzehn, sind konzentrisch zu einer Strömungsrichtung S der Gasturbine 1 angeordnet .
Die Brennstoffdüse 2 ist zum gleichzeitigen Eindüsen von zwei Brennstoffen geeignet, zum Beispiel von Erdgas und Synthesegas. Die Brennstoffdüse 2 ist in einen Brennraum oder Vorraum 3 der Gasturbine gerichtet. Eine Lufteinleitung 4 kann die Brennstoffdüse 2 umgeben, so dass stromabwärts oder im Bereich der Brennstoffdüse 2, das heißt in Richtung der Strö- mungsrichtung S, eine Vermischung des Brennstoffes mit der Luft stattfindet.
In den Figuren 2 bis 6 ist eine erste Ausführung der Brennstoffdüse 2 detaillierter dargestellt. Die Brennstoffdüse 2 ist vom Typ eines Straight Lobe Mixers und besteht aus einem Innenrohr 5 und einem das Innenrohr 5 umgebenden Außenrohr 6. Die Figuren 2, 4 und 6 zeigen Ansichten der Brennstoffdüse 2 in montiertem Zustand, in den Figuren 3 und 5 sind Außenrohr 6 und Innenrohr 5 getrennt dargestellt.
Das Innenrohr 5 hat radial ausgerichtete Austrittsöffnungen 7 für einen ersten Brennstoff, zum Beispiel Erdgas, die über den Umfang vorzugsweise mit gleichem Abstand zueinander verteilt sind. Hier sind sechs Austrittsöffnungen 7 vorgesehen, je nach Anwendung kann die Anzahl anders gewählt werden.
Die radial ausgerichteten Austrittsöffnungen 7 sind stromaufwärts von einer Düsenspitze 8 angeordnet, in der das Innenrohr 5 endet. Als Innenrohr 5 kann entweder ein auf ein Zu- leitungsrohr 9 aufgebrachter Endbereich, der die Düsenspitze 8 und die radial ausgerichteten Austrittsöffnungen 7 umfasst, oder der Endbereich plus Zuleitungsrohr 9 oder ein Teil davon bezeichnet werden. Das Außenrohr 6 hat axial ausgerichtete Austrittsöffnungen 10 für einen zweiten Brennstoff, zum Beispiel Synthesegas. Die Begriffe axial und radial beziehen sich auf die Längsrichtung oder Rotationsachsen der beiden Rohre 5 und 6 bzw. die Strö- mungsrichtung S. Beide Rohre sind parallel zu der Strömungsrichtung S angeordnet .
An dem stromabwärts gelegenen Ende weist das Außenrohr 5 ei- nen sogenannten Lobe Mixer 11 auf. Der Lobe Mixer 11 bzw. die axial ausgerichteten Austrittsöffnungen 10 düsen den Brennstoff in axialer Richtung ein, so dass eine Vermischung mit dem radial aus dem Innenrohr 5 eingedüsten Brennstoff stattfindet. Als Außenrohr 6 kann entweder ein auf ein Zuleitungs- rohr 12 aufgebrachter Endbereich, der den Lobe Mixer 11 und die axial ausgerichteten Austrittsöffnungen 10 umfasst, oder der Endbereich plus Zuleitungsrohr 12 oder ein Teil davon bezeichnet werden. Die axial ausgerichteten Austrittsöffnungen 10 verlaufen von dem äußeren Umfang des äußeren Rohrs 6 bzw. des im Umfang meist etwas reduzierten Lobe Mixers 11 bis zu einem offenen Mittelbereich 13, durch den das Innenrohr 5 geführt ist. Die axial ausgerichteten Austrittsöffnungen 10 sind mit dem Mit- telbereich 13 verbunden, so dass eine in der Draufsicht sternförmige Öffnung entsteht (Figur 6) . Die axial ausgerichteten Austrittsöffnungen können auch von dem Mittelbereich 13 getrennt sein. Die axial ausgerichteten Austrittsöffnungen 10 sind zwischen in radialer Richtung eingedrückten oder tiefgezogenen Abschnitten 14 angeordnet. Die Abschnitte 14 beginnen im stromaufwärts liegenden Bereich an der äußeren Umfangsfläche und verlaufen in Richtung der stromabwärts gelegenen Stirnseite bis zu dem zentralen Mittelbereich 13.
Die Abschnitte 14 weisen an ihrem radial innenliegenden Ende oder an der Innenseite Rundungen 15 auf. Im Bereich dieser Rundungen 15 sind radiale Öffnungen oder Ausnehmungen 16 vor- gesehen, welche ausgehend von der stromabwärts gelegenen
Stirnseite halbkreisförmig ausgebildet sind. Diese Öffnungen 16 sind derart angeordnet, dass sie bei zusammengebauter Brennstoffdüse 2 in dem Bereich der radial ausgerichteten Austrittsöffnungen 7 liegen. So ist sichergestellt, dass bei thermischer Ausdehnung im Betrieb der Brennstoffdüse 2 der Brennstoff aus dem Innenrohr 5 ungehindert durch die radial ausgerichteten Austrittsöffnungen 7 austreten kann.
Die Brennstoffdüse 2 ist mit einer Verdrehsicherung 17 versehen, welche sicherstellt, dass das Innenohr 5 und das Außenrohr 6 nicht gegeneinander verdreht werden können, sich also stets in optimaler Position befinden, so dass die radial aus- gerichteten Austrittsöffnungen 7 und die axial ausgerichteten Austrittsöffnungen 10 stets optimal zu einander ausgerichtet sind .
Die Verdrehsicherung hat einen Vorsprung oder eine Feder und eine Nut oder Ausnehmung, die ineinander greifen und so eine Verdrehung in Umfangsrichtung verhindern. Ein Teil der Verdrehsicherung 17 ist am Innenrohr 5 und der andere Teil ist am Außenrohr 6 vorgesehen. Hier sind eine axial verlaufende Nut 18 an einer Außenfläche des Innenrohrs 5 und ein in die Nut 18 als Verdrehsicherung eingreifender Vorsprung 19 des Außenrohrs 6 vorgesehen. Der Vorsprung 19 ist zwischen zwei axialen Austrittsöffnungen 10 angeordnet und ist Bestandteil des Abschnitts 14 bzw. der Rundung 15. Der Vorsprung 19 kann auch der Rundung 15 entsprechen. Die Nut 18 ist kreissegmentförmig, wobei der Radius der Nut 18 an den Radius des Vorsprungs 19 angepasst ist. Alternativ kann der Radius des Vorsprungs 19 an den Radius der Nut 18 angepasst sein. Die Tiefe, d.h. Erstreckung in radia- 1er Richtung, von Nut 18 und Vorsprung 19 ist derart bemessen, dass eine Verdrehung der beiden Rohre 5, 6 gegeneinander in Umfangsrichtung im Betrieb der Brennstoffdüse 2 unterbunden ist. Die axiale Länge der Nut 18 ist größer bemessen als die axiale Länge des Vorsprungs 19, so dass auch bei thermischer Ausdehnung im Betrieb eine Zentrierung, Führung und Verdrehsicherung des Rohrs 5 gegen das Außenrohr 6 realisiert ist. Die Ausrichtung der beiden Rohre bzw. Brennstoff assagen in Um- fangsrichtung erfolgt damit automatisch.
Über den Umfang verteilt sind mehrere Nuten 18 und Vorsprünge 19 vorgesehen. In diesem Fall entspricht die Anzahl der Nuten 18 und der Vorsprünge 19 der Anzahl der Austrittsöffnungen, d.h. es sind sechs Nuten 18 und sechs Vorsprünge 19 vorgesehen. Die Anzahl der Nuten 18 und der Vorsprünge 19 kann frei gewählt werden, überschreitet jedoch nicht die Anzahl der Austrittsöffnungen.
Zwischen den Nuten 18 sind Vorsprünge oder Spitzen 20 gebildet, die in die axial ausgerichteten Austrittsöffnungen 10 eingreifen. Dies kann ebenfalls Bestandteil der Verdrehsiche- rung 17 sein. Alternativ ist es möglich, an dem Innenrohr 5 anstelle der Nuten Vorsprünge oder Spitzen 20 vorzusehen, welche in die axial ausgerichteten Austrittsöffnungen 10 eingreifen. Auch hier ist es möglich lediglich eine oder mehrere Spitzen 20 vorzusehen.
In den Figuren 7 bis 11 ist ein weiteres Beispiel einer
Brennstoffdüse 2 mit Verdrehsicherung 17 gezeigt. Wie bei der in den Figuren 2 bis 6 dargestellten Brennstoffdüse ist ein Innenohr 5 mit radial ausgerichteten Austrittsöffnungen 7 und ein Außenrohr 6 mit axial ausgerichteten Austrittsöffnungen 10 vorgesehen.
Es ist ebenfalls ein Lobe Mixer 11 an dem Außenrohr 6 vorgesehen, es ist jedoch kein gerader oder so genannter Straight Lobe Mixer sondern ein verdrallter oder so genannter Twisted Lobe Mixer vorgesehen. Hier sind die axialen Austrittsöffnungen 10 in Umfangsrichtung verdrallt, so dass die axial geöffneten axialen Austrittsöffnungen 10 nicht durchgängig in axialer Richtung verlaufen, sondern eine Umfangskomponente ent- halten. Das gleiche gilt für die Abschnitte 14 zwischen den axialen Austrittsöffnungen 10 mit den Rundungen 15 bzw. den Vorsprüngen 19. Die Nuten 18 erstrecken sich nun von einer axialen Austrittsöffnung 10 bis in eine benachbarte axiale Austrittsöffnung 10. Oder anders ausgedrückt umfasst eine Nut 18 nun einen größeren Umfangsbereich im Vergleich zu dem in den Figuren 2 bis 6 gezeigten Beispiel. Während bei der Brennstoffdüse aus den Figuren 2 bis 6 in der äußeren Umfangsfläche des Innenrohrs 5 einzelne Nuten 18 ausgenommen sind, zwischen denen sich jeweils eine Umfangsfläche befindet, reiht sich bei der Brennstoffdüse aus den Figuren 7 bis 11 eine Nut 18 direkt an eine weitere Nut 18 an. Dies erlaubt ein Einschieben des Innenrohrs 5 in das Außenrohr 6 in axialer Richtung.
Zwischen den Nuten 18 sind Vorsprünge oder Spitzen 20 gebildet, die in die axial ausgerichteten Austrittsöffnungen 10 eingreifen. Dies kann ebenfalls Bestandteil der Verdrehsicherung 17 sein. Alternativ ist es möglich, an dem Innenrohr 5 anstelle der Nuten Vorsprünge oder Spitzen 20 vorzusehen, welche in die axial ausgerichteten Austrittsöffnungen 10 eingreifen. Auch hier ist es möglich lediglich eine oder mehrere Spitzen 20 vorzusehen.
Hinsichtlich der Austrittsöffnungen 7, 10 und den Öffnungen 16, welche eine thermische Ausdehnung kompensieren, ist die Brennstoffdüse 2 der Figuren 7 bis 11 identisch oder ähnlich zu der Brennstoffdüse 2 der Figuren 2 bis 6.
In den Figuren 12 bis 16 ist ein weiteres Beispiel einer Brennstoffdüse 2 gezeigt. Hier sind wiederum, wie in den Figuren 7 bis 11 dargestellt, die axialen Austrittsöffnungen 10 verdrallt, d.h. es wird ein verdrallter oder so genannter Twisted Lobe Mixer verwendet.
Nun sind die Nuten 18 mit identischem oder ähnlichem Drall - winkel wie die axialen Austrittsöffnungen 10 verdrallt. An- sonsten entspricht das hier gezeigte Beispiel ganz oder im Wesentlichen dem in den Figuren 7 bis 11 gezeigten Beispiel. Bei der Montage der Brennstoffdüse 2, das heißt bei dem Zu- sammensetzen des Innenrohrs 5 und des Außenrohres 6, wird das Innenrohr 5 gewissermaßen in das Außenrohr 6 eingeschraubt.
Zwischen den Nuten 18 sind Vorsprünge oder Spitzen 20 gebil- det, die in die axial ausgerichteten Austrittsöffnungen 10 eingreifen. Dies kann ebenfalls Bestandteil der Verdrehsicherung 17 sein. Alternativ ist es möglich, an dem Innenrohr 5 anstelle der Nuten Vorsprünge oder Spitzen 20 vorzusehen, welche in die axial ausgerichteten Austrittsöffnungen 10 ein- greifen. Auch hier ist es möglich lediglich eine oder mehrere Spitzen 20 vorzusehen.
In Figur 17 ist die Montage oder der Zusammenbau der Brennstoffdüse 2 gezeigt. Nach Fertigstellung des Innenrohrs 5 (links im Bild) und des Außenrohrs 6 (einen Schritt weiter) , was zum Beispiel durch Schweißvorgänge realisiert werden kann, werden die beiden Rohre 5, 6 in einem dritten Schritt ineinandergeschoben, wobei die Verdrehsicherung 17 ineinander greift, um so die Position der beiden Rohre in Umfangsrich- tung zu definieren.
Danach wird der Abstand in axialer Richtung zwischen dem Innenrohr 5, bzw. den radial ausgerichteten Austrittsöffnungen 7, und dem Außenrohr 6, bzw. den radial ausgerichteten Aus- trittsöffnungen 7, eingestellt. Dadurch können thermische Ausdehnungen im Betrieb ausgeglichen werden.
Anschließend wird eine Verbindung zwischen den beiden Rohren 5, 6 über eine Schraubverbindung 21, wie zum Beispiel eine Rohrverschraubung, hergestellt. Danach wird die Brennstoffdü- se 2 in die Gasturbine 1 eingebaut.

Claims

Patentansprüche
1. Brennstoffdüse für zwei Brennstoffe, mit einem Innenrohr (5) mit radial ausgerichteten Austrittsöffnungen (7) für ei- nen ersten Brennstoff und mit einem das Innenrohr (5) umgebenden Außenrohr (6) mit axial ausgerichteten Austrittsöffnungen (10) für einen zweiten Brennstoff, gekennzeichnet durch eine axial verlaufende Nut (18) an einer Außenfläche des Innenrohrs (5) und einen in die Nut (18) als Verdrehsicherung (17) eingreifenden Vorsprung (19) des Außenrohrs (6), der zwischen zwei axialen Austrittsöffnungen (10) angeordnet ist.
2. Brennstoffdüse nach Anspruch 1, wobei mehrere Nuten (18) und Vorsprünge (19) vorgesehen sind.
3. Brennstoffdüse nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Nut (18) kreissegmentförmig ausgebildet ist und der Vorsprung (19) eine korrespondierende Rundung (15) aufweist.
4. Brennstoffdüse nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis
3, wobei das Außenrohr (6) im Bereich der radialen Austritts- Öffnungen (7) radiale Ausnehmungen (16) aufweist.
5. Brennstoffdüse nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis
4, wobei die axialen Austrittsöffnungen (10) verdrallt sind und die Nut (19) sich von einer axialen Austrittsöffnung (10) bis in eine benachbarte axiale Austrittsöffnung (10) erstreckt .
6. Brennstoffdüse nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die axialen Austrittsöffnungen (10) verdrallt sind und die Nut (19) mit identischem oder ähnlichem Drallwinkel wie die axialen Austrittsöffnungen (10) verdrallt ist.
7. Brennstoffdüse nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine axiale Positionierung von Innenrohr (5) zu Außenrohr (6) mittels einer Rohrverschraubung (21) erfolgt.
8. Brennstoffdüse für zwei Brennstoffe, mit einem Innenrohr (5) mit radial ausgerichteten Austrittsöffnungen (7) für einen ersten Brennstoff und mit einem das Innenrohr (5) umgebenden Außenrohr (6) mit axial ausgerichteten Austrittsöffnungen (10) für einen zweiten Brennstoff, gekennzeichnet durch einen axial verlaufenden Vorsprung (20) an einer Außenfläche des Innenrohrs (5) , der in eine axial ausgerichtete Aus- trittsöffnung (10) als Verdrehsicherung (17) eingreift.
9. Brennstoffdüse nach Anspruch 8, wobei mehrere Vorsprünge (19) vorgesehen sind.
10. Brenner, insbesondere Strahlbrenner, aufweisend mindestens eine Brennstoffdüse (2) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9.
11. Gasturbine mit einem Brennraum (3) und einer Strömungs- richtung (S) , aufweisend mindestens einen Brenner nach Anspruch 10.
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