EP4202306B1 - Vormischbrenner für eine gasturbinenanordnung für kraftwerke mit einer durch herkömmliche und hochreaktive brennstoffe gespeisten pilotlanze, verfahren zum betrieb dieses brenners sowie gasturbinenanordnung mit diesem brenner - Google Patents

Vormischbrenner für eine gasturbinenanordnung für kraftwerke mit einer durch herkömmliche und hochreaktive brennstoffe gespeisten pilotlanze, verfahren zum betrieb dieses brenners sowie gasturbinenanordnung mit diesem brenner

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EP4202306B1
EP4202306B1 EP21217779.4A EP21217779A EP4202306B1 EP 4202306 B1 EP4202306 B1 EP 4202306B1 EP 21217779 A EP21217779 A EP 21217779A EP 4202306 B1 EP4202306 B1 EP 4202306B1
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pilot
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gas turbine
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Luis TAY WO CHONG HILARES
Andrea Ciani
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Ansaldo Energia Switzerland AG
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Claims (12)

  1. Gasturbine für ein Kraftwerk, wobei die Gasturbine umfasst:
    - einen Kompressor zum Erzeugen eines Stroms komprimierter Luft;
    - eine Brennkammer zur Zugabe von Brennstoff in die komprimierte Luft und zum Erzeugen eines Heißgasstroms;
    - eine durch den Heißgasstrom angetriebene Turbine;
    - eine erste Gasbrennstoffquelle mit Erdgas-Brennstoff;
    - eine zweite Gasbrennstoffquelle mit H2-basiertem Gasbrennstoff;
    wobei die Brennkammer wenigstens einen Vormischbrenner (34) umfasst, der umfasst:
    - einen Verwirbler (35), der zur Verwirbelung eines Luftstroms (M) konfiguriert ist und mit Vormischdüsen (36) versehen ist, die mit einer ersten Gasbrennstoffquelle verbunden sind;
    - eine Pilotlanze (38);
    wobei die Pilotlanze (38) umfasst:
    - ein zylindrisches Gehäuse (39), das eine Basis aufweist, die mit der ersten Gasbrennstoffquelle verbunden ist, und eine Spitze (40), die mit einer Vielzahl von Gasdüsen (41) versehen ist;
    - wenigstens einen Hauptkanal (42), dessen erstes Ende mit einer Quelle für komprimierte Luft verbunden ist, so dass jeder Hauptkanal (42) ein Kanal für komprimierte Luft ist, der sich innerhalb des Gehäuses (39) von der Basis zur Spitze (40) erstreckt, wobei jeder Hauptkanal (42) ein mit wenigstens einer Pilotdüse (43) versehenes Spitzenende aufweist;
    und dadurch gekennzeichnet, dass die Pilotlanze (38) auch umfasst:
    - wenigstens einen inneren Kanal (44), der sich innerhalb des entsprechenden Hauptkanals (42) erstreckt, wobei jeder innere Kanal (44) ein erstes Ende aufweist, das mit einer zweiten Gasbrennstoffquelle verbunden ist, und ein zweites Ende, das mit einer inneren Düse (45) versehen ist, die stromaufwärts von den Pilotdüsen (43) des entsprechenden Hauptkanals (42) angeordnet ist, so dass zwischen der inneren Düse (45) und der entsprechenden Pilotdüse (42) ein Mischvolumen (46) vorhanden ist, so dass während des Betriebs mit H2-basiertem Gasbrennstoff innerhalb jedes Hauptkanals (42) in dem Mischvolumen (46) zwischen der inneren Düse (45) und den Pilotdüsen (43) der H2-basierte Gasbrennstoff mit Luft gemischt wird, bevor er die entsprechende Pilotdüse (43) erreicht.
  2. Gasturbine nach Anspruch 1, wobei die Lanze einen einzelnen Hauptkanal (42) umfasst, der mit einer Vielzahl von Pilotdüsen (43) und einem einzelnen inneren Kanal (44) versehen ist, der in Bezug auf den Hauptkanal (42) konzentrisch ist.
  3. Gasturbine nach Anspruch 1, wobei die Pilotdüsen (43) nicht parallel zur Achse (A) des Brenners angeordnet sind.
  4. Gasturbine nach Anspruch 1, wobei die Lanze eine Vielzahl von parallelen Hauptkanälen (42) umfasst, jeder Hauptkanal (42) eine einzelne Pilotdüse (43) umfasst und jeder Hauptkanal (42) einen inneren Kanal (44) birgt, der in Bezug auf den entsprechenden Hauptkanal (42) konzentrisch ist.
  5. Gasturbine nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Mischvolumen (46) einen konischen Abschnitt (47) und einen rohrförmigen Abschnitt (48) umfasst.
  6. Gasturbine nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei auch die Vormischdüsen (36) mit der Quelle für H2-basierten Gasbrennstoff verbunden sind.
  7. Gasturbine nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Gasbrennkammer eine sequentielle Brennkammer (22) ist, wobei die sequentielle Brennkammer (22) umfasst:
    - eine erste Brennkammer, die mit einer Vielzahl von Vormischbrennern (12, 24) versehen ist;
    - eine zweite Brennkammer, die mit einer Vielzahl von zweiten Brennern (26, 33) versehen ist und mit Heißgas aus der ersten Brennkammer gespeist wird.
  8. Gasturbine nach Anspruch 7, wobei die erste und die zweite Brennkammer ringförmig gestaltet sind und durch eine Turbinenstufe getrennt sind.
  9. Gasturbine nach Anspruch 7, wobei die sequentielle Brennkammer eine Vielzahl von Dosenbrennern umfasst, wobei jeder Dosenbrenner die erste und die zweite Brennkammer umfasst, die durch einen Verdünnungsluftmischer getrennt sind.
  10. Verfahren zum Betreiben einer Gasturbinenanordnung für ein Kraftwerk; wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
    a) Bereitstellen einer Gasturbinenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche;
    b) Speisen der Vormischdüsen und/oder der Pilotgasdüsen mit Gasbrennstoff aus der ersten Brennstoffquelle, während das Speisen des inneren Kanals der Lanze nicht durchgeführt wird;
    c) Stoppen oder Reduzieren der Speisung der Vormischdüsen und/oder der Pilotgasdüsen aus der ersten Brennstoffquelle und Starten der Speisung des inneren Kanals der Lanze mit dem H2-basierten Brennstoff und des Hauptkanals mit komprimierter Luft.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Verfahren den Schritt umfasst:
    d) Stoppen der Speisung des inneren Kanals der Lanze und erneutes Starten oder Erhöhen der Speisung der Vormischdüsen und/oder der Pilotgasdüsen mit Gasbrennstoff aus der ersten Brennstoffquelle.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Phasen des Stoppens und des Startens in den Schritten c) und/oder d) gleichzeitig durchgeführt werden oder vorübergehend eine doppelte Speisung durchgeführt werden kann.
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