ITMI20122265A1 - BURNER GROUP FOR A GAS TURBINE PROVIDED WITH A HELMHOLTZ RESONATOR - Google Patents
BURNER GROUP FOR A GAS TURBINE PROVIDED WITH A HELMHOLTZ RESONATOR Download PDFInfo
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
“GRUPPO BRUCIATORE PER UNA TURBINA A GAS PROVVISTO DI RISONATORE DI HELMHOLTZ†⠀ œBURNER UNIT FOR A GAS TURBINE FITTED WITH A HELMHOLTZ RESONATORâ €
La presente invenzione à ̈ relativa a un gruppo bruciatore per una turbina provvisto di risonatore di Helmholtz. The present invention relates to a burner unit for a turbine equipped with a Helmholtz resonator.
Come à ̈ noto, nelle turbine a gas di grosse dimensioni, in particolare utilizzate negli impianti per la produzione di energia elettrica, à ̈ necessario risolvere il problema delle oscillazioni termoacustiche, le quali possono causare instabilità di fiamma e un significativo degrado della qualità della combustione. Di conseguenza, le prestazioni della macchina, in termini di potenza e rendimento, e la flessibilità d’impianto sono notevolmente penalizzate. Anche le emissioni possono degradarsi. As is known, in large gas turbines, in particular used in plants for the production of electricity, it is necessary to solve the problem of thermoacoustic oscillations, which can cause flame instability and a significant degradation of the quality of combustion. . Consequently, the performance of the machine, in terms of power and efficiency, and the flexibility of the system are significantly penalized. Emissions can also degrade.
Una soluzione che si va affermando prevede l’utilizzo di risonatori di Helmholtz, che hanno l’effetto di smorzare le oscillazioni acustiche in determinate bande di frequenze. Un risonatore di Helmholtz comprende una camera di risonanza posta in comunicazione fluidica con l’esterno, in particolare con la camera di combustione, attraverso aperture o canali fluidici. Il volume della camera di risonanza e le caratteristiche dei canali fluidici determinano la banda di frequenze in cui il risonatore à ̈ efficace. A solution that is becoming established involves the use of Helmholtz resonators, which have the effect of dampening the acoustic oscillations in certain frequency bands. A Helmholtz resonator comprises a resonance chamber placed in fluidic communication with the outside, in particular with the combustion chamber, through openings or fluidic channels. The volume of the resonance chamber and the characteristics of the fluid channels determine the frequency band in which the resonator is effective.
I risonatori noti sono generalmente installati attorno alla camera di combustione, sugli inserti bruciatore o direttamente sui bruciatori. Known resonators are generally installed around the combustion chamber, on the burner inserts or directly on the burners.
Nel primo caso, i risonatori sono fissati alla parete esterna della camera di combustione e comunicano con l’interno attraverso la parete laterale stessa. Questa soluzione permette di realizzare risonatori di volume elevato, ma, per contro, ha diversi svantaggi. In primo luogo, la camera di combustione deve essere modificata appositamente allo scopo di accogliere i risonatori. Inoltre, la presenza dei risonatori ha ripercussioni sul raffreddamento e comporta un peso notevole che grava sulla struttura. In the first case, the resonators are fixed to the external wall of the combustion chamber and communicate with the interior through the side wall itself. This solution allows to realize high volume resonators, but, on the other hand, it has several disadvantages. First, the combustion chamber must be specially modified in order to accommodate the resonators. In addition, the presence of resonators has repercussions on cooling and involves a considerable weight on the structure.
I risonatori installati a bordo degli inserti sono semplici da applicare, ma consentono di ottenere solo volumi modesti, dato il poco spazio disponibile. The resonators installed on the inserts are simple to apply, but only allow modest volumes to be obtained, given the limited space available.
I risonatori installati a bordo del bruciatore sono disposti in modo che la camera di risonanza sia direttamente in continuità fluidica con l’interno del bruciatore, in particolare con i canali di miscelazione tra aria e combustibile. La connessione à ̈ in genere ottenuta mediante un’apertura a valle degli ugelli di iniezione del combustibile. Questa soluzione à ̈ critica perché agisce direttamente sulle oscillazioni di pressione che dalla zona di combustione si propagano all’interno dei canali di miscelazione. Se il risonatore non à ̈ perfettamente sintonizzato sulla frequenza da smorzare, c’à ̈ il rischio che le oscillazioni di pressione non vengano adeguatamente smorzate o addirittura che vengano amplificate. The resonators installed on the burner are arranged so that the resonance chamber is directly in fluidic continuity with the inside of the burner, in particular with the mixing channels between air and fuel. The connection is generally obtained through an opening downstream of the fuel injection nozzles. This solution is critical because it acts directly on the pressure oscillations that propagate from the combustion zone inside the mixing channels. If the resonator is not perfectly tuned to the frequency to be damped, there is a risk that the pressure oscillations will not be adequately damped or even amplified.
Scopo della presente invenzione à ̈ quindi fornire un gruppo bruciatore per una turbina che permetta di superare le limitazioni descritte. The aim of the present invention is therefore to provide a burner unit for a turbine which allows the limitations described to be overcome.
Secondo la presente invenzione, viene fornito un gruppo bruciatore per una turbina come definito nella rivendicazione 1. According to the present invention, a burner assembly is provided for a turbine as defined in claim 1.
La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano alcuni esempi di attuazione non limitativi, in cui: The present invention will now be described with reference to the attached drawings, which illustrate some non-limiting examples of embodiment, in which:
- la figura 1 Ã ̈ una vista laterale, sezionata lungo un piano longitudinale, di una porzione di un impianto a turbina a gas; - figure 1 is a side view, sectioned along a longitudinal plane, of a portion of a gas turbine plant;
- la figura 2 à ̈ una vista laterale, sezionata lungo un piano longitudinale, di un gruppo bruciatore in accordo a una forma di realizzazione della presente invenzione incorporato nell’impianto di figura 1; - figure 2 is a side view, sectioned along a longitudinal plane, of a burner unit according to an embodiment of the present invention incorporated in the plant of figure 1;
- la figura 3 Ã ̈ una vista prospettica, sezionata lungo un diverso piano longitudinale e con parti asportate per chiarezza, di un particolare ingrandito del gruppo bruciatore di figura 2; e - figure 3 is a perspective view, sectioned along a different longitudinal plane and with parts removed for clarity, of an enlarged detail of the burner unit of figure 2; And
- la figura 4 Ã ̈ una diversa vista prospettica del particolare di figura 3, con parti asportate per chiarezza. - figure 4 is a different perspective view of the detail of figure 3, with parts removed for clarity.
Con riferimento alla figura 1, un impianto a turbina a gas per la produzione di energia elettrica à ̈ indicato nel suo complesso con il numero 1 e comprende un compressore 2, una camera di combustione 3 e una turbina 5. With reference to Figure 1, a gas turbine plant for the production of electrical energy is indicated as a whole with the number 1 and comprises a compressor 2, a combustion chamber 3 and a turbine 5.
Il compressore 2, la camera di combustione 3 e la turbina 5 formano un gruppo turbina che può essere alimentato con combustibili fluidi di vario genere, in particolare, ma non solo, gas naturale, syngas, gasolio. The compressor 2, the combustion chamber 3 and the turbine 5 form a turbine unit which can be fed with fluid fuels of various kinds, in particular, but not limited to, natural gas, syngas, diesel oil.
Il compressore 2 e la turbina 5 sono montati su uno stesso albero a formare un rotore 7 che à ̈ alloggiato in una cassa 8 e si estende lungo un asse A. The compressor 2 and the turbine 5 are mounted on the same shaft to form a rotor 7 which is housed in a casing 8 and extends along an axis A.
Più in dettaglio, il rotore 7 à ̈ provvisto di una pluralità di pale rotoriche di compressore 10 e di pale rotoriche di turbina 11, organizzate in schiere anulari, che sono disposte in successione lungo l’asse A del rotore 7 stesso. More in detail, the rotor 7 is provided with a plurality of compressor rotor blades 10 and turbine rotor blades 11, organized in annular arrays, which are arranged in succession along the axis A of the rotor 7 itself.
Schiere di pale statoriche di compressore 12 e di pale statoriche di turbina 13 sono fissate alla cassa 8 e sono intervallate rispettivamente alle pale rotoriche di compressore 10 e alle pale rotoriche di turbina 11. Arrays of stator blades of compressor 12 and stator blades of turbine 13 are fixed to the casing 8 and are alternated respectively with the rotor blades of the compressor 10 and the rotor blades of the turbine 11.
Nella forma di realizzazione qui descritta, la camera di combustione 3 à ̈ di tipo toroidale ed à ̈ disposta attorno al rotore 7, fra il compressore 2 e la turbina 5. Ciò non si deve tuttavia considerare limitativo, in quanto l’invenzione può essere vantaggiosamente utilizzata anche con camere di combustione di tipo diverso, in particolare del tipo a silo. In the embodiment described here, the combustion chamber 3 is of the toroidal type and is arranged around the rotor 7, between the compressor 2 and the turbine 5. However, this should not be considered as limiting, as the invention can advantageously also be used with combustion chambers of different types, in particular of the silo type.
La camera di combustione 3 comprende una pluralità di gruppi bruciatore 15, i quali sono disposti su una circonferenza e sono angolarmente spaziati fra loro in modo uniforme. I gruppi bruciatore 15 sono montati a rispettive sedi bruciatore 16 della camera di combustione mediante rispettivi inserti bruciatore 17. The combustion chamber 3 comprises a plurality of burner groups 15, which are arranged on a circumference and are angularly spaced between them in a uniform manner. The burner units 15 are mounted on respective burner seats 16 of the combustion chamber by means of respective burner inserts 17.
La figura 2 mostra in dettaglio uno dei gruppi bruciatore 15 utilizzati per alimentare combustibile, in particolare un gas, alla camera di combustione 3. Il gruppo bruciatore 15 si estende lungo un asse B e comprende un bruciatore principale 20 periferico, un bruciatore pilota 21 centrale, coassiale al bruciatore principale 20, e un risonatore di Helmholtz 22. Figure 2 shows in detail one of the burner groups 15 used to feed fuel, in particular a gas, to the combustion chamber 3. The burner group 15 extends along an axis B and comprises a peripheral main burner 20, a central pilot burner 21 , coaxial to the main burner 20, and a Helmholtz resonator 22.
Il bruciatore principale 20 à ̈ del tipo a premiscelazione, à ̈ disposto attorno al bruciatore pilota 21 ed à ̈ fissato al rispettivo inserto bruciatore 17. Più in dettaglio, il bruciatore principale 20 si estende attraverso un’apertura 17a centrale dell’inserto bruciatore 17, in modo che l’uscita del bruciatore principale 20 si trovi all’interno della camera di combustione 3. The main burner 20 is of the pre-mixing type, is arranged around the pilot burner 21 and is fixed to the respective burner insert 17. More in detail, the main burner 20 extends through a central opening 17a of the insert burner 17, so that the outlet of the main burner 20 is inside the combustion chamber 3.
Il bruciatore principale 20 Ã ̈ provvisto di un dispositivo generatore di vortici o di turbolenza, denominato vorticatore diagonale o swirler e indicato con il numero 23. The main burner 20 is equipped with a vortex or turbulence generator device, called the diagonal vortex or swirler and indicated with the number 23.
Il vorticatore diagonale 23 si estende attorno all’asse B ed à ̈ definito radialmente fra un corpo interno 25 e un corpo esterno 26 del bruciatore principale 20. Il corpo interno 25 presenta una cavità assiale cilindrica nella quale à ̈ alloggiato il bruciatore pilota 21 e, verso l’esterno, ha forma sostanzialmente troncoconica. Il corpo esterno 26 à ̈ assialmente cavo e comprende una parete troncoconica 26a e una parete cilindrica 26b, collegate fra loro da una porzione di raccordo 26c. La parete troncoconica 26a alloggia il corpo interno 25, cosicché fra la parete troncoconica 26a del corpo esterno 26 e il corpo interno 25 à ̈ definito uno spazio sostanzialmente anulare, formante un passaggio per l’alimentazione di miscela ariacombustibile. The diagonal vortex 23 extends around the axis B and is defined radially between an internal body 25 and an external body 26 of the main burner 20. The internal body 25 has a cylindrical axial cavity in which the pilot burner 21 is housed and, towards the outside, it has a substantially truncated cone shape. The external body 26 is axially hollow and comprises a frusto-conical wall 26a and a cylindrical wall 26b, connected to each other by a connecting portion 26c. The truncated cone wall 26a houses the internal body 25, so that a substantially annular space is defined between the truncated cone wall 26a of the external body 26 and the internal body 25, forming a passage for the supply of air-fuel mixture.
Il vorticatore diagonale 23 comprende, inoltre, una schiera di palette 28 che si estendono nello spazio fra il corpo interno 25 e il corpo esterno 26 e definiscono tra loro rispettivi canali di miscelazione 30 per convogliare, con andamento diagonale rispetto all’asse B, una miscela di aria comburente e combustibile verso la camera di combustione 3. Le palette 28 sono fissate al corpo esterno 26 mediante appositi dadi 29a disposti attraverso rispettivi fori 29b praticati nella parete troncoconica 26a lungo una circonferenza. Guarnizioni 29c garantiscono il disaccoppiamento fluidico tra il volume del risonatore 35 e il canale di premiscelazione 30. L’imbocco 31 dei canali di miscelazione 30 à ̈ definito in corrispondenza di una base maggiore della parete troncoconica 26a del corpo esterno 26 e permette l’ingresso di un flusso d’aria proveniente dal compressore 2. Ugelli 32, disposti in prossimità dell’imbocco 31 dei canali di miscelazione 30, sono connessi a una linea di alimentazione premix (non mostrata) e permettono l’iniezione di una portata di combustibile controllata all’interno dei canali di miscelazione 30 stessi. In una forma di realizzazione, gli ugelli 32 sono posti sulle palette 28. L’aria proveniente dal compressore 2 e il combustibile iniettato attraverso gli ugelli 32 si mescolano nei canali di miscelazione 30. Il flusso della miscela aria-combustibile così prodotta si sviluppa verso la parete cilindrica 26b, che sbocca nella camera di combustione 3. The diagonal vortexer 23 also comprises an array of vanes 28 which extend into the space between the internal body 25 and the external body 26 and define respective mixing channels 30 to convey, with a diagonal course with respect to axis B, a mixture of combustion air and fuel towards the combustion chamber 3. The vanes 28 are fixed to the external body 26 by means of suitable nuts 29a arranged through respective holes 29b made in the frusto-conical wall 26a along a circumference. Seals 29c ensure fluid decoupling between the volume of the resonator 35 and the premixing channel 30. The inlet 31 of the mixing channels 30 is defined at a larger base of the truncated cone wall 26a of the external body 26 and allows the Inlet of an air flow coming from compressor 2. Nozzles 32, arranged near the inlet 31 of the mixing channels 30, are connected to a premix supply line (not shown) and allow the injection of a controlled flow of fuel inside the mixing channels 30 themselves. In one embodiment, the nozzles 32 are placed on the vanes 28. The air coming from the compressor 2 and the fuel injected through the nozzles 32 mix in the mixing channels 30. The flow of the air-fuel mixture thus produced is develops towards the cylindrical wall 26b, which opens into the combustion chamber 3.
Il risonatore di Helmholtz 22 comprende una camera di risonanza 35, provvista di colli 36 per la connessione fluidica con l’esterno. The Helmholtz resonator 22 comprises a resonance chamber 35, provided with necks 36 for the fluidic connection with the outside.
La camera di risonanza 35 presenta forma sostanzialmente anulare ed à ̈ disposta attorno alla parete troncoconica 26a del corpo esterno 26, fra l’imbocco 31 del vorticatore diagonale 23 e l’inserto bruciatore 17. In una forma di realizzazione, in particolare, la camera di risonanza 35 à ̈ adiacente all’imbocco 31 del vorticatore diagonale 23. Più in dettaglio, la camera di risonanza 35 à ̈ delimitata internamente dalla parete troncoconica 26a del corpo esterno 26 ed esternamente da una parete anulare di chiusura 38. In direzione assiale, la parete anulare di chiusura 38 si estende sul lato del compressore 2 fino al margine del corpo esterno 26 corrispondente all’imbocco 31 dei canali di miscelazione 30. Verso l’inserto bruciatore 17, invece, la parete anulare di chiusura 38 à ̈ delimitata da un anello di connessione 39 del corpo esterno 26, mediante il quale il gruppo bruciatore 15 à ̈ accoppiato all’inserto bruciatore 17 stesso. In una forma di realizzazione, la parete anulare di chiusura 38 à ̈ accoppiata in modo reversibile alla parete troncoconica 26a del corpo esterno 26, ad esempio mediante mezzi di fissaggio a vite (non mostrati). In alternativa, la parete anulare di chiusura 38 può essere saldata o realizzata integrale di pezzo con la parete troncoconica 26a. La parete anulare di chiusura 38 presenta una pluralità di fori di connessione 37, i quali sono disposti lungo una circonferenza e definiscono passaggi per consentire l’ingresso nella camera di risonanza 35 di un flusso di aria proveniente dal compressore 2. The resonance chamber 35 has a substantially annular shape and is arranged around the frusto-conical wall 26a of the external body 26, between the inlet 31 of the diagonal vortex 23 and the burner insert 17. In one embodiment, in particular, the resonance chamber 35 is adjacent to the inlet 31 of the diagonal vortex 23. More in detail, the resonance chamber 35 is bounded internally by the truncated cone wall 26a of the external body 26 and externally by an annular closing wall 38. In axial direction, the annular closing wall 38 extends on the side of the compressor 2 up to the edge of the external body 26 corresponding to the inlet 31 of the mixing channels 30. Towards the burner insert 17, on the other hand, the annular closing wall 38 is delimited by a connection ring 39 of the external body 26, by means of which the burner unit 15 is coupled to the burner insert 17 itself. In one embodiment, the annular closing wall 38 is reversibly coupled to the frusto-conical wall 26a of the external body 26, for example by means of screw fixing means (not shown). Alternatively, the annular closing wall 38 can be welded or made integral in one piece with the truncated conical wall 26a. The annular closing wall 38 has a plurality of connection holes 37, which are arranged along a circumference and define passages to allow the entry into the resonance chamber 35 of a flow of air coming from the compressor 2.
L’anello di connessione 39 (figura 3) ha sezione trasversale a T e ha una prima porzione 39a e una seconda porzione 39b. La prima porzione 39a, che à ̈ planare e definisce un gambo della sezione a T, si estende sostanzialmente in un piano perpendicolare all’asse B del gruppo bruciatore 15 e delimita la camera di risonanza 35 in direzione assiale sul lato verso l’inserto bruciatore 17 e la camera di combustione 3. La seconda porzione 39b dell’anello di connessione 39 à ̈ sostanzialmente cilindrica e si estende perpendicolarmente alla prima porzione 39a da bande opposte di quest’ultima. Sul lato del compressore, la seconda porzione 39a dell’anello di connessione 39 à ̈ in contatto con la parete anulare di chiusura 38, mentre una superficie laterale esterna à ̈ accoppiata all’inserto bruciatore 17. The connecting ring 39 (Figure 3) has a T-shaped cross section and has a first portion 39a and a second portion 39b. The first portion 39a, which is planar and defines a stem of the T-section, extends substantially in a plane perpendicular to the B axis of the burner assembly 15 and defines the resonance chamber 35 in the axial direction on the side towards the burner insert 17 and the combustion chamber 3. The second portion 39b of the connection ring 39 is substantially cylindrical and extends perpendicularly to the first portion 39a from opposite sides of the latter. On the compressor side, the second portion 39a of the connection ring 39 is in contact with the annular closing wall 38, while an external lateral surface is coupled to the burner insert 17.
La seconda porzione 39b presenta passaggi di raffreddamento 40, definiti da scanalature realizzate su una faccia esterna lungo una circonferenza ed estendentisi in direzione assiale. I passaggi di raffreddamento 40 mettono in comunicazione l’aria di mandata del compressore 2 con la camera di combustione 3, raffreddando l’inserto bruciatore 17. In particolare, l’ingresso dei passaggi di raffreddamento 40 si trova sul lato verso il compressore 2 rispetto alla prima porzione 39a dell’anello di connessione 39. I passaggi di raffreddamento 40 garantiscono un raffreddamento continuo dell’inserto bruciatore 17 indipendentemente dalle incertezze di montaggio e dagli effetti della dilatazione termica. The second portion 39b has cooling passages 40, defined by grooves made on an external face along a circumference and extending in an axial direction. The cooling passages 40 put the discharge air of the compressor 2 in communication with the combustion chamber 3, cooling the burner insert 17. In particular, the inlet of the cooling passages 40 is on the side towards the compressor 2 with respect to the first portion 39a of the connection ring 39. The cooling passages 40 ensure continuous cooling of the burner insert 17 regardless of mounting uncertainties and the effects of thermal expansion.
I colli 36 del risonatore di Helmholtz 22 corrono sulla superficie esterna della parete troncoconica 26 e si estendono attraverso l’anello di connessione 39 e l’inserto bruciatore 17. La camera di risonanza 35 e le aperture dei colli 36 si trovano su lati opposti rispetto all’inserto bruciatore 17. I colli 36 sono quindi disposti in modo da mettere la camera di risonanza 35 in comunicazione fluidica con l’esterno attraverso l’anello di connessione 39 e l’inserto bruciatore 17. The necks 36 of the Helmholtz resonator 22 run on the outer surface of the frusto-conical wall 26 and extend through the connecting ring 39 and the burner insert 17. The resonance chamber 35 and the neck openings 36 are located on the sides opposite to the burner insert 17. The necks 36 are therefore arranged so as to put the resonance chamber 35 in fluid communication with the outside through the connection ring 39 and the burner insert 17.
La camera di risonanza 35 à ̈ priva di connessioni fluidiche dirette con i canali di miscelazione 30 del diagonale 23. La separazione tra i due ambienti à ̈ garantita dalla parete troncoconica 26a e dalle guarnizioni 29c fra la parete troncoconica 26a e i dadi 29a, le quali impediscono perdite attraverso i fori 29b. The resonance chamber 35 has no direct fluidic connections with the mixing channels 30 of the diagonal 23. The separation between the two environments is ensured by the truncated cone wall 26a and by the gaskets 29c between the truncated cone wall 26a and the nuts 29a, which prevent leakage through holes 29b.
La camera di risonanza 35 Ã ̈ fluidicamente accoppiata esclusivamente con la camera di combustione 3 attraverso i colli 36. The resonance chamber 35 is fluidically coupled exclusively with the combustion chamber 3 through the necks 36.
I fori di connessione 37 nella parete anulare di chiusura 38 hanno un triplice effetto: permettono di mantenere un flusso d’aria dal compressore 2 alla camera di combustione 3 attraverso la camera di risonanza 35, evitando così rigurgiti di fumi caldi verso la camera di risonanza 35 stessa; permettono di mantenere approssimativamente costanti le proprietà termodinamiche all’interno della camera di risonanza 35; e allargano la banda di risonanza delle fluttuazioni di pressione dinamica in camera di combustione 3. The connection holes 37 in the annular closing wall 38 have a triple effect: they allow to maintain a flow of air from the compressor 2 to the combustion chamber 3 through the resonance chamber 35, thus avoiding the regurgitation of hot fumes towards the chamber resonance 35 itself; they allow to keep the thermodynamic properties inside the resonance chamber 35 approximately constant; and widen the resonance band of the dynamic pressure fluctuations in the combustion chamber 3.
Nell’impianto 1, i risonatori di Helmholtz 22 possono essere montati su tutti i gruppi bruciatore 15 così come solo su alcuni, secondo necessità . Inoltre, i risonatori di Helmholtz 22 possono essere diversi fra loro. Le caratteristiche di banda di ciascun risonatore di Helmholtz 22 sono infatti determinate dalla geometria della camera di risonanza 35, dei colli 36 e dei fori di connessione 37. Per ottimizzare l’effetto di smorzamento delle oscillazioni termoacustiche sulle bande di frequenze più critiche, i risonatore di Helmholtz 22 possono essere sintonizzati su rispettive frequenze selezionando per ciascuno il volume e la forma della camera di risonanza 35, il numero, la lunghezza e la sezione trasversale (area e profilo) dei colli 36 e il numero, la posizione e il diametro dei fori di connessione 37. In una forma di realizzazione, ad esempio, ciascun risonatore di Helmholtz 22 ha una rispettiva banda di smorzamento e le bande di smorzamento di risonatori di Helmholtz di gruppi bruciatore distinti non sono coincidenti, anche se possono essere parzialmente sovrapposte. In system 1, the Helmholtz resonators 22 can be mounted on all burner groups 15 as well as only on some, according to need. Furthermore, the Helmholtz resonators 22 can be different from each other. The band characteristics of each Helmholtz resonator 22 are in fact determined by the geometry of the resonance chamber 35, the necks 36 and the connection holes 37. To optimize the damping effect of thermoacoustic oscillations on the most critical frequency bands, the Helmholtz resonator 22 can be tuned to respective frequencies by selecting for each the volume and shape of the resonance chamber 35, the number, length and cross-section (area and profile) of the necks 36 and the number, position and diameter of the connection holes 37. In one embodiment, for example, each Helmholtz resonator 22 has a respective damping band and the damping bands of Helmholtz resonators of distinct burner groups are not coincident, even though they may be partially overlapping.
I gruppi bruciatore del tipo descritto hanno diversi vantaggi. In primo luogo, à ̈ possibile ottenere camere di risonanza di ampio volume senza modifiche importanti alla camera di combustione (anche in interventi di retrofit) e senza gravare in modo significativo sulla struttura. Da un lato, infatti, lo spazio disponibile attorno al bruciatore principale all’imbocco del vorticatore à ̈ ampio e quindi possono essere realizzati risonatori di Helmholtz di volume relativamente grande. Dall’altro, la camera di risonanza à ̈ in parte delimitata da elementi strutturali che fanno parte del bruciatore principale. L’aggiunta della sola parete anulare di chiusura permette di completare la camera di risonanza senza modifiche di rilievo al gruppo bruciatore e senza un significativo incremento di peso. Sono quindi sufficienti piccoli adattamenti per accomodare i colli del risonatore di Helmholtz. La soluzione descritta consente inoltre di selezionare le geometrie più appropriate per il risonatore di Helmholtz, con largo margine di flessibilità . Un ulteriore vantaggio à ̈ dato dal fatto che i gruppi bruciatore, in particolare la regione di imbocco dei vorticatori diagonali, sono facilmente accessibili. Gli interventi di manutenzione o di retrofitting possono essere quindi eseguiti in modo agevole. Burner units of the type described have various advantages. Firstly, it is possible to obtain large-volume resonance chambers without major modifications to the combustion chamber (even in retrofit interventions) and without significantly affecting the structure. On the one hand, in fact, the space available around the main burner at the inlet of the vortex is large and therefore Helmholtz resonators of relatively large volume can be made. On the other hand, the resonance chamber is partly delimited by structural elements that are part of the main burner. The addition of only the annular closing wall allows the resonance chamber to be completed without significant modifications to the burner unit and without a significant weight increase. Small adjustments are therefore sufficient to accommodate the necks of the Helmholtz resonator. The solution described also allows to select the most appropriate geometries for the Helmholtz resonator, with a large margin of flexibility. A further advantage is given by the fact that the burner groups, in particular the inlet region of the diagonal swirls, are easily accessible. Maintenance or retrofitting can therefore be carried out easily.
Risulta infine evidente che al gruppo bruciatore descritto possono essere apportate modifiche e varianti, senza uscire dall’ambito della presente invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate. Finally, it is evident that modifications and variations can be made to the burner assembly described, without departing from the scope of the present invention, as defined in the attached claims.
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