NO164501B

NO164501B - Hybridbrenner til forblandingsdrift med gass og/eller olje, saerlig for gassturbinanlegg.

Info

Publication number: NO164501B
Application number: NO880328A
Authority: NO
Inventors: Helmut Maghon
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1987-01-26
Filing date: 1988-01-26
Publication date: 1990-07-02
Also published as: JPH0735886B2; NO164501C; NO880328D0; EP0276696A3; NO880328L; EP0276696A2; US5062792A; EP0276696B1; JPS63194114A; DE3860569D1

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en brenner i henhold til innledningen av krav 1. Slike brennere, deres bruks- og instal-lasjonsmuligheter er kjent fra EP-A-0193 838. I dette skrift er også konstruksjonen av en slik brenneanordning beskrevet i detalj, hvortil det her uttrykkelig skal henvises slik at beskrivelsen i det følgende kan innskrenkes til de nye trekk av betydning for oppfinnelsen.

Den i henhold til teknikkens stand kjente brenner egner seg likeledes til drift med gass og/eller olje, enskjønt ikke begge alternativer kan gjennomføres for forblandingsdrift. For det tilfelle at en brenner i henhold til teknikkens stand skal drives med olje, arbeider den kjente anordning som diffusjonsbrenner, hvilket har den ulempe at den medfører forurensningsut-slipp. Den kjente brenneranordning har i området for hovedluft-strømmen en rekke dyserør, hvormed gass blir tUblandet luft-strømmen. Hovedsakelig kan et slikt tilblandingssystem også mates med olje istedenfor med gass, men på grunn av de helt forskjellige volumstrømmer må dysene gis en helt annen dimensjo-nering. Følgelig egner seg et engangsinstallert system bare for en forblandingsdrift med enten gass eller med olje. Hertil kommer at det for gassens gunstigste innmatingssted foran virvelskovlene ikke er særlig egnet for innmatningen av olje og dens finforstøvning, da luftens strømningshastighet i dette området er relativt lav.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er derfor en videre-utvikling av den kjente brenneranordning for drift med gass og/eller olje uten å endre installasjonene. Eventuelt skal også det være mulig å samtidig anvende gass og olje som brensel. Målet er i hvert tilfelle reduksjon av forurensningsutslippet, spesielt NO -emisjonen.

^ x J

For å oppnå denne hensikt blir det i henhold til hovedkravet foreslått at det i hovedbrennersystemet i tillegg skal fore-komme innløpsdyser for olje og som muliggjør en forblanding av hovedluftstrømmen med olje. Gunstige anordninger av innløps-dysene og utførelsesmulighetene .for det tilhørende oljetil-førselssystemet er vist i kravene 2-9 og skal forklares nærmere i tilknytning til tegningen.

Det skal henvises til'at samtlige i henhold til teknikkens stand kjente driftsmetoder for en slik brenneranordning også

er egnet for utførelsen i henhold til oppfinnelsen, idet det i tillegg ved oppfinnelsen også blir mulig med en forblandings-drif t med olje. Da det også ved forblandingsdrift med olje generelt er nødvendig med støtte av et pilotbrennersystem for å stabilisere flammen, kommer også for dette system på den annen side alle kjente utførelsesformer og driftsvarianter på tale. Særdeles fordelaktig vil det generelt være å drive både hovedbrenner så vel som pilotbrenner med det samme brensel, nemlig gass eller olje, men dette er dog på ingen måte tvingende nødvendig.

I forskjellige belastningsområder kan dessuten innmatingen

av inertstoffer, f.eks. damp, vann eller nitrogen senke NO^-utslippet på kjent måte. Også disse tiltak er anvendelige og egnet for anordningen i henhold til oppfinnelsen.

I det følgende skal oppfinnelsens karakter forklares nærmere i tilknytning til tegningen, et sterkt skjematisert lengdesnitt gjennom en brenner i henhold til oppfinnelsen. Enkeltheter som er uvesentlige for forståelsen og som i kjent teknikk allerede er utførlig omtalt, er utelatt eller forenklet.

Brenneren i henhold til oppfinnelsen, som eventuelt kan settes inn i forbindelse med flere likedanne brennere, f.eks. i brenn-kammeret til et gassturbinanlegg, består av en indre del, pilotbrennersystemet og en konsentrisk om dette liggende ytre del, hovedbrennersystemet. Begge systemer er egnet for drift sammen med gass og/eller olje i vilkårlig kombinasjon. Som brensel benyttes generelt naturgass eller brenselolje. Pilotbrennersystemet består av en indre oljetilførselskanal 1 og en konsentrisk og rundt denne anordnet indre gasstilførselskanal 2. Denne er på sin side omgitt av en konsentrisk anordnet indre luft- resp. inertstoff- tilførselskanal 3. I eller på denne kanal kan et egnet tenningssystem være anordnet, som det er kjent en rekke utførelsesmuligheter for og hvis fremstilling her utelates. Den indre oljetilførselskanal 1 har på sin ende en oljedyse 5, den indre lufttilførselskanal 3 er i sitt ende-parti forsynt med virvelskovler 6.

Pilotbrennersystemet, 1,2,3,5,6 kan på i og for seg kjent måte drives med olje eller gass. Også den fra EP-A-0193 838 kjente utførelse av pilotbrennersystemet som separat forblandingsbrenner egner seg for den foreslåtte anordning og medfører ikke ulemper for denne.

Hovedbrennersystemet består av en konsentrisk om pilotbrennersystemet anordnet og skrått til denne løpende ytre lufttilfør-sel-ringkanalsystem .4. Også dette lufttilførselsringkanalsystem 4 er forsynt med virvelskovler eller en virvelskovlsats 7. Oppstrøms for spiralskovlene befinner det seg gassdyserør 10 med en rekke gassdyser 11 i hovedluftstrømmens Lu strømnings-tverrsnitt. Disse blir matet fra en gassringkanal 9 som er forsynt med en hovedgasstilførselsledning 8.

I henhold til oppfinnelsen har brenneren dessuten en ytterligere oljeringkanal 13 som mates fra en hoved-oljetilførselsledning 12. Denne oljeringkanal 13 ligger konsentrisk om pilotbrennersystemet 1,2,3,5,6 og spesielt i området hvor dette støter til hovedbrennersystemet 4,7. Et der ved tidligere konstruk-sjoner dessuten forekommende fritt rom kan oppta oljeringkanalen 13. Den kan dannes ved en eneste ekstra skillevegg. Oljeringkanalen 13 er forsynt med huller gjennom veggen til det ytre lufttilførsels-ringkanalsystemet 4, som ender i området for virvelskovlene 7. Disse huller er forsynt med dyser som genererer en oijesprutstråle 15 som er rettet omtrent loddrett på hovedluftstrømmen L„n. Ved anordning av dysene i området for den høyeste strømningshastighet, dvs. området for det minste tverrsnitt av virvelskovlene, bevirker hovedluftstrømmen Lu ri en fin forstøvning av den innsprøytede olje. Fortrinnsvis er det i hvert mellomrom mellom skovlene på virvelskovlsatsen 7 anordnet minst en innløpsdyse 14. 01jetilførselen kan regu-leres over oljetrykket i oljeringkanalen 13.

Brenneren i henhold til oppfinnelsen tillater en fleksibel tilpasning til hver brenseltype som står til rådighet, med samtidig minimering av NO^-utslippet. Både ved drift med gass som ved drift med olje og eventuelt ved kombinasjoner av begge driftsmåter kan brenneren arbeide som en forblandingsbrenner, slik at stabiliteten til flammen er sikret ved et pilotbrenner system.

Claims

1. Brenner for drift med gass (G) og/eller olje (0) bestå-

ende av et sentralt pilotbrennersystem (1,2,3,5,6) som kan drives med gass og/eller olje som diffusjonsbrenner eller separat forblandingsbrenner, idet muligheten for en tilførsel av inertstoffer (I) dessuten kan være tilstede, og som består av et ringformig hovedbrennersystem (4,7) for forblandings-drif t med gass (G^) og som omgir pilotbrennersystemet (1,2,3,5, 6), slik at gassen kan tilblandes hovedluftstrømmen (L„ti) fra en rekke dyser (11),karakterisert ved at det i hovedbrennersystemet (4,7) dessuten er anordnet innløpsdyser (14) for olje (CLH,) og som muliggjør en forblanding av hovedluftstrømmen (LuH) med olje (0H).

2. Brenner i henhold til- krav 1,karakterisert ved at innløpsdysene (.14) for olje (0H) er anordnet i området for virvelskovlene eller -skovl-satsen (7) i hovedbrennersystemet (4).

3. Brenner i henhold til krav 2,karakterisert ved at innløpsdysene (14) er anordnet i området for den høyeste strømningshastighet mellom virvelskovlene (7).

4. Brenner i henhold til krav 1, 2 eller 3,karakterisert ved at innløpsdysene (14) for olje (0^) er slik innrettet og dimensjonert, at det i det nor-male belastningsområde for brenneren skjer en mest mulig fin forstøvning og jevn fordeling i hovedluftstrømmen (L„ri).

5. Brenner i henhold til krav 4, karakterisert ved at innløpsdysene (14) er rettet omtrent loddrett på retningen av hovedluftstrømmen (Lun).

6. Brenner i henhold til et av de foregående krav, karakterisert ved at det i hvert mellomrom mellom skovlene på virvelskovlsatsen (7) er anordnet minst én innløpsdyse (14).

7. Brenner i henhold til et av de foregående krav, karakterisert ved at innløpsdysene (14) står i forbindelse med en ringkanal (13) som omgir pilotbrennersystemet (1,2,3,5,6) omtrent konsentrisk og som kan tilføres olje (0^) ved en hoved-oljetilførselsledning (12).

8. Brenner i henhold til krav 7, karakterisert ved at ringkanalen er anordnet mellom pilotbrennersystemet (1,2,3,5,6) og hovedbrennersystemet (4,7), fortrinnsvis i området hvor disse systemene støter sammen .

9. Brenner i henhold til krav 7 eller 8,karakterisert ved at ringkanalen (13) over-lapper veggområdet for viryelskovlsatsen, og at innløpsdysene (14) er utført som hull, eventuelt med dyseformede skrueinn-satser .