NO166340B - COMBINED DIFFUSION AND premix control nozzle. - Google Patents

COMBINED DIFFUSION AND premix control nozzle. Download PDF

Info

Publication number
NO166340B
NO166340B NO874893A NO874893A NO166340B NO 166340 B NO166340 B NO 166340B NO 874893 A NO874893 A NO 874893A NO 874893 A NO874893 A NO 874893A NO 166340 B NO166340 B NO 166340B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
nozzle
fuel
diffusion
combined
premix
Prior art date
Application number
NO874893A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO874893D0 (en
NO166340C (en
NO874893L (en
Inventor
Jennifer Waslo
Masayoshi Kuwata
Roy Marshall
Original Assignee
Gen Electric
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 Gen Electric filed Critical Gen Electric
Publication of NO874893D0 publication Critical patent/NO874893D0/en
Publication of NO874893L publication Critical patent/NO874893L/en
Publication of NO166340B publication Critical patent/NO166340B/en
Publication of NO166340C publication Critical patent/NO166340C/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D11/00Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/005Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space with combinations of different spraying or vaporising means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/286Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/34Feeding into different combustion zones
    • F23R3/346Feeding into different combustion zones for staged combustion

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nozzles (AREA)

Description

Oppfinnelse angår en kombinert diffusjons- og forblandedyse ifølge kravinnledningen. The invention relates to a combined diffusion and premixing nozzle according to the preamble.

Som et forsøk på å redusere mengden av NOx i avgassen fra en gassturbin har oppfinnerne Wilkes og Hilt utarbeidet en totrinns, dobbeltvirkende brenner som er vist i US 4 292 801, 6.oktober 1981 til en felles ansøker av denne oppfinnelse. I den tidligere nevnte patent som er tatt med her for referansens skyld blir det oppdaget av mengden av avgass NOx kunne reduseres betydelig sammenliknet med en konvensjonell enkelttrinn, enkeltbrennstof fdysebrenner hvis det var to forbrenningskammere, slik at under normale driftsbelastninger virket oppstrøms, primærforbrenningskammeret som et forblandingskammer mens den faktiske forbrenning fant sted i nedstrøms, andre forbren-ningskammer. Under denne beskrevne virkemåte ville det ikke være noen flamme i primærkammeret, noe som førte til minskning av dannelsen av NOx. Ved en slik drift utgjør den sekundære eller sentrumsdysen flammekilden for driften av brenneren. Den spesielle utforming av oppfinnelsen omfatter en ringformet rekke primærdyser som hver tømmes i primærforbrenningskammeret og en sentrums, sekundærdyse som tømmes inn i det andre brennkammer. Disse dyser kan alle bli beskrevet som diffusjonsdyser ved at hver dyse har et aksialt brennstofforsyningsrør og er omgitt ved dens tømmeende ved en luftvirvel som tilveiebringer luft for forbrenning ved brennstoffdysens uttømming. Oppfinnerne har oppdaget at ytterligere reduksjon av NOx kan oppnås ved å endre utførelsen av den sentrale eller sekundære dyse slik at den kan bli beskrevet som en kombinert forblandings- og diffusjonsdyse. Ved drift brukes en relativt liten mengde brennstoff for å holde et diffusjonstennbluss mens en forblandingsdel av dysen tilveiebringer ekstra brennstoff for antennelse av hovedbrennstof-forsyningen fra oppstrømsprimærdyser rettet inn i primærbrennkam-meret. In an effort to reduce the amount of NOx in the exhaust gas from a gas turbine, inventors Wilkes and Hilt have devised a two-stage, double-acting burner which is shown in US 4,292,801, October 6, 1981 to a joint applicant of this invention. In the aforementioned patent incorporated herein by reference, it is discovered that the amount of exhaust NOx could be significantly reduced compared to a conventional single-stage, single-fuel f-nozzle burner if there were two combustion chambers, so that under normal operating loads the upstream, primary combustion chamber acted as a premix chamber while the actual combustion took place in downstream, other combustion chambers. Under this described mode of operation, there would be no flame in the primary chamber, leading to a reduction in the formation of NOx. In such operation, the secondary or center nozzle constitutes the flame source for the operation of the burner. The particular design of the invention comprises an annular series of primary nozzles, each of which is emptied into the primary combustion chamber and a central, secondary nozzle which is emptied into the second combustion chamber. These nozzles can all be described as diffusion nozzles in that each nozzle has an axial fuel supply tube and is surrounded at its discharge end by an air vortex which provides air for combustion at the discharge of the fuel nozzle. The inventors have discovered that further reduction of NOx can be achieved by changing the design of the central or secondary nozzle so that it can be described as a combined premix and diffusion nozzle. In operation, a relatively small amount of fuel is used to maintain a diffusion igniter while a premix portion of the nozzle provides additional fuel to ignite the main fuel supply from upstream primary nozzles directed into the primary combustion chamber.

Det er et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en stabil og fullstendig varmekilde for å antenne en primær, forblandet strøm under en rekke driftforhold. Det er videre et formål med oppfinnelsen å minske bidraget fra flammekilden til NOx-avgasser. Det er videre et formål med oppfinnelsen å minske mengde av brennstoff som brukes for å tilveiebringe et diffu-sj onstennbluss. It is an object of the invention to provide a stable and complete heat source for igniting a primary, premixed stream under a variety of operating conditions. It is also an object of the invention to reduce the contribution from the flame source to NOx exhaust gases. It is also an object of the invention to reduce the amount of fuel used to provide a diffusion stone flare.

De nye egenskaper som er antatt å være karakteristisk for oppfinnelsen er fremsatt i de vedføyde krav. Selve oppfinnelsen sammen med andre formål og fordeler vil imidlertid best kunne forstås med henvisning til den følgende beskrivelse og tegninger. The new properties which are believed to be characteristic of the invention are set out in the appended claims. The invention itself together with other purposes and advantages will, however, be best understood with reference to the following description and drawings.

Denne oppfinnelse passer spesielt for gassturbinbren-nere av den type som omfatter to brennerkammer adskilt av et venturistrupeområde. En ringformet rekke primærdyser tømmer brennstoff inn i et oppstrøms eller primærbrennkammer mens en enkelt sentrumsdyse tømmer brennstoff inn i et nedstrøms eller andre brennkammer. Virkemåten er at under basisbelastning flammer primærdysene opp mens den ene sentrums- eller andre dyser underholder forbrenning av forblandet brennstoff fra primærdysene. Ifølge oppfinnelsen blir den ene sentrale, andre dyse som har blitt karakterisert som en diffusjonsdyse, erstattet av en kombinert diffusjons- og forblandingsdyse som reduserer brennstof f strømmen til sentrumsdiffusjonsflammen fra omtrent 20% av den totale brennstoffstrøm til omtrent 2% av den totale brennstof fstrøm for hele brenneren. Dette blir gjort ved å installere et luftforsyningsrør rundt et minste brennstofforsyningsrør for å underholde diffusjonsflammeforbrenningen mens dén maksimale brennstofforsyning inn i den sekundære dyse oppstår ved hjelp av radialt brennstoffordelingsrør som hvert tømmer brennstoff inn i et forblandingskammer som omslutter diffusjonstennblusset som omfatter det aksiale brennstofforsyningsrør og dets omsluttende luftforsyningsrør. På denne måte kan en relativt minimal mengde brennstoff, i en diffusjonsflamme, brukes for å antenne strømmen fra sentrumsdysens forblandingskammer mén den nødvendige mengde er betydelig mindre enn hva som vilié behøves for å antenne hovedforblandingsstrømmen fra de gjenværende omsluttende primærdyser. Konstruksjonen minimerer således samtidig andelen av den totale brennstoffstrøm i brenneren som brenner som én diffusjonsflamme (med NOx-avgasser) men gjør det mulig for å tilføre tilstrekkelig varme for å antenne hovedforblan-dingsstrømmen ved å bruke den forblandete strøm fra tennblusset (som har lite NOx-avgasser). De foran nevnte fordeler oppnås med brenneren ifølge foreliggende oppfinnelse slik den er beskrevet med de i kravene anførte trekk. This invention is particularly suitable for gas turbine burners of the type comprising two burner chambers separated by a venturi throat area. An annular array of primary nozzles discharge fuel into an upstream or primary combustor while a single center nozzle discharges fuel into a downstream or second combustor. The way it works is that under base load the primary nozzles flare up while one of the central or other nozzles entertains the combustion of premixed fuel from the primary nozzles. According to the invention, the one central second nozzle which has been characterized as a diffusion nozzle is replaced by a combined diffusion and premixing nozzle which reduces the fuel f flow to the center diffusion flame from about 20% of the total fuel flow to about 2% of the total fuel f flow for the entire burner. This is done by installing an air supply pipe around a minimum fuel supply pipe to maintain the diffusion flame combustion while the maximum fuel supply into the secondary nozzle occurs by means of radial fuel distribution pipes which each discharge fuel into a premix chamber enclosing the diffusion igniter comprising the axial fuel supply pipe and its enclosing air supply pipe. In this way, a relatively minimal amount of fuel, in a diffusion flame, can be used to ignite the flow from the center nozzle's premix chamber, but the required amount is considerably less than what would be needed to ignite the main premix flow from the remaining enclosing primary nozzles. The design thus simultaneously minimizes the proportion of the total fuel flow in the burner that burns as one diffusion flame (with NOx exhaust gases) but makes it possible to add sufficient heat to ignite the main premix flow by using the premixed flow from the igniter (which has low NOx -exhaust gases). The aforementioned advantages are achieved with the burner according to the present invention as described with the features listed in the claims.

På tegningen viser fig. 1 et sideriss av en gassturbin-motor delvis i tverrsnitt, fig. 2 er et forstørret, detaljert sideriss av en brennerdel av gassturbinmotoren, fig. 3 er et skjematisk riss av den kombinerte diffusjons- og forblandingsdyse ifølge oppfinnelsen. In the drawing, fig. 1 a side view of a gas turbine engine partly in cross-section, fig. 2 is an enlarged, detailed side view of a combustor portion of the gas turbine engine, FIG. 3 is a schematic view of the combined diffusion and premixing nozzle according to the invention.

Med henvisning til fig. 1 omfatter en gassturbin 12 en kompressor 14, en brenner 16 og en turbin 18 vist med et enkelt blad. Selv om det ikke er spesielt vist er det kjent at turbinen drives tilkoplet kompressoren langs en felles akse. Kompressoren komprimerer luft som så blir snudd eller sendt i motsatt retning til brenneren for det brukes for å kjøle brenneren og også å tilveiebringe luft til forbrenningsprossen. Gassturbinen omfatter flere brennere (en vist) som er plassert rundt gassturbinens omkrets. I en særlig gassturbinmodell er det fjorten slike brennere anbrakt rundt gassturbinens omkrets. En overgangskanal 20 sammenkopler utløpsenden av denne særlige brenner med innløpsenden for turbinen for å tilføre varmeprodukter fra brennerprosessen til turbinen. With reference to fig. 1, a gas turbine 12 comprises a compressor 14, a burner 16 and a turbine 18 shown with a single blade. Although it is not specifically shown, it is known that the turbine is operated connected to the compressor along a common axis. The compressor compresses air which is then reversed or sent in the opposite direction to the burner because it is used to cool the burner and also to provide air to the combustion process. The gas turbine comprises several burners (one shown) which are placed around the circumference of the gas turbine. In a particular gas turbine model, there are fourteen such burners placed around the circumference of the gas turbine. A transition duct 20 connects the outlet end of this particular burner with the inlet end of the turbine to supply heat products from the burner process to the turbine.

Oppfinnelsen som skal beskrives er især brukbar i en totrinns, dobbel brenner med lite NOx, av den type som er beskrevet i US 4 292 801. Som beskrevet i den patenten og som er vist på fig. 2 her, omfatter hver brenner et primært eller oppstrømsbrennkammer 24 og et andre nedstrømsbrennkammer 26 adskilt av et venturistrupeområde 28. Brenneren er omsluttet av en brennerstrømhylse 30 som kanaliserer kompressorluftstrømmen til brenneren. Brenneren er videre omgitt av et ytre hus 31 som er boltet til turbinhuset 32. The invention to be described is particularly useful in a two-stage, low-NOx, double burner of the type described in US 4,292,801. As described in that patent and shown in fig. 2 herein, each burner comprises a primary or upstream combustor 24 and a second downstream combustor 26 separated by a venturi throat area 28. The burner is enclosed by a burner flow sleeve 30 which channels the compressor air flow to the burner. The burner is further surrounded by an outer housing 31 which is bolted to the turbine housing 32.

Primærdyser 36 forsyner brennstoff til opp-strømsbrenneren 24 og er anordnet i en ringformet rekke rundt en sentral sekundærdyse 38. I en gassturbinmodell kan hver brenner inkludere seks primærdyser og en sekundærdyse. For å fullføre beskrivelsen av brenneren blir brennstoff levert til dysene gjennom rørene 42 på en velkjent måte og er fullstendig beskrevet i den tidligere nevnte patent. Antennelse i primærbrenneren forårsakes av en tennplugg 48 ikke vist på fig. 2 og i nærliggende brennere ved hjelp av krysstenningsrør 50 som også er Primary nozzles 36 supply fuel to the upstream burner 24 and are arranged in an annular array around a central secondary nozzle 38. In a gas turbine model, each burner may include six primary nozzles and one secondary nozzle. To complete the description of the burner, fuel is supplied to the nozzles through the tubes 42 in a well-known manner and is fully described in the previously mentioned patent. Ignition in the primary burner is caused by a spark plug 48 not shown in fig. 2 and in nearby burners by means of cross-ignition tubes 50 which are also

kjent. known.

I US 4 292 801 er det fremhevet at brennstoffdysene, både primære og sekundære, er identiske med hverandre, dvs. at dysene alle er av diffusjonstypen. Med henvisning til nærværende fig. 2, omfatter en diffusjonsdyse 36 en brennstofforsyningsdyse 54 og en ringformet virvelanordning 56. Dysen 54 leverer bare brennstoff som så etterpå blir blandet med virvelluft for forbrenning. Ifølge patentbeskrivelsen blir altså sekundærdysen også en diffusjonsdyse som vil bli beskrevet ytterligere. In US 4 292 801 it is emphasized that the fuel nozzles, both primary and secondary, are identical to each other, i.e. that the nozzles are all of the diffusion type. With reference to the present fig. 2, a diffusion nozzle 36 comprises a fuel supply nozzle 54 and an annular swirl device 56. The nozzle 54 only delivers fuel which is then mixed with swirl air for combustion. According to the patent description, the secondary nozzle also becomes a diffusion nozzle, which will be described further.

Under basisbelastningsdriften er totrinns, dobbelbren-neren ment å virke i en forblandingsstilling slik at alle primærdysene ganske enkelt blander brennstoff og luft som skal antennes av diffusjonsflammen som underholdes av den andre eller sentrumsdiffusjonsdysen. Denne forblanding av primærdysebrenn-stoffet og antennelse av den sekundære diffusjonsdyse fører til mindre NOx-utslipp i brenneren. Imidlertid var det én hovedulempe med det beskrevne system. For eksempel avslørte laboratorieprøver at selv om det ble brukt minst mulig brennstoff i sekundærdysen for å minske NOx-avgassene under noen driftsforhold, ville den samme brennstoffmengde i sekundærdysen ikke tilveiebringe tilstrekkelig varme for å tilfredsstille å brenne hovedforblan-dingsstrømmen under andre driftsforhold. During base load operation, the two-stage, dual burner is intended to operate in a premix position so that all primary nozzles simply mix fuel and air to be ignited by the diffusion flame maintained by the second or center diffusion nozzle. This premixing of the primary nozzle fuel and ignition of the secondary diffusion nozzle leads to less NOx emissions in the burner. However, there was one main drawback to the described system. For example, laboratory tests revealed that even if the least amount of fuel was used in the secondary nozzle to reduce NOx emissions under some operating conditions, the same amount of fuel in the secondary nozzle would not provide sufficient heat to satisfactorily burn the main combustion stream under other operating conditions.

Søkerne har oppdaget at et tilfredsstillende tennbluss for hovedforblandingsstrømmen fra oppstrømsforbiandings (primær) dysene kan opprettholdes ved å bruke minimal diffusjonstennbluss i kombinasjon med et sentralt, dyseforblandingskammer. Således minsker oppfinnelsen andelen av det totale brennstoff i brenneren som brenner som en dif fusjonsf lamme (med store NOx-avgasser) mens den tillater tilstrekkelig varmeforsyning for å antenne behovet for blandingsstrømmen ved å bruke den forblandede, sekundære eller styrestrøm. Applicants have discovered that a satisfactory flash of the main premix stream from the upstream premix (primary) nozzles can be maintained by using minimal diffusion flash in combination with a central nozzle premix chamber. Thus, the invention reduces the proportion of the total fuel in the burner that burns as a diffusion flame (with large NOx emissions) while allowing sufficient heat supply to ignite the need for the mixture stream by using the premixed, secondary or control stream.

Derfor er det ifølge oppfinnelsen og med henvisning til fig. 2 og 3 vist en kombinert diffusjons- og forblandingsdyse 100. Den kombinerte dyse omfatter en diffusjonsstyredel 62 med en brennstofforsyningsrør 64. Brennstofforsyningsrøret har et aksialt rør 66 og flere radiale, lukkede brennstoffordelingsrør 68 som strekker seg radialt utover fra aksialrøret. I den foretrukne utførelse kan det være seks slike brennstoffor-delingsrør. Som det fremgår fra fig. 3 omfatter hvert brennstof f ordelingsrør flere brennstoffutløpshull 70 som er rettet nedstrøms mot utløpsenden av den kombinerte dyse. Brennstoffor-delingshullene har en slik størrelse at den ønskede brennstoffan-del strømmer inn i forblandingskammeret som heretter skal bli beskrevet. Therefore, according to the invention and with reference to fig. 2 and 3 show a combined diffusion and premix nozzle 100. The combined nozzle comprises a diffusion control part 62 with a fuel supply pipe 64. The fuel supply pipe has an axial pipe 66 and several radial, closed fuel distribution pipes 68 which extend radially outward from the axial pipe. In the preferred embodiment, there may be six such fuel distribution pipes. As can be seen from fig. 3, each fuel distribution pipe comprises several fuel outlet holes 70 which are directed downstream towards the outlet end of the combined nozzle. The fuel distribution holes are of such a size that the desired proportion of fuel flows into the premixing chamber, which will be described below.

Diffusjonsstyredelen 62 omfatter videre et luftfor-syningsrør 74 koaksialt med og omsluttende brennstofforsynings-aksialrøret 66. Lufttilførselen inn i luftforsyningsrøret er utløpsluft fra kompressoren som blir snudd andre veien rundt brenneren inn i rommet 76 som dannes av strømhylsen 30 og brennkammerforingen 78. Diffusjonsstyredelen omfatter ved utløpsenden en første virvelåpning eller diffusjonsstyre-virvelanordning 82 som skal rette utløpsluften fra luftfor-syningsrøret mot diffusjonstennblusset. The diffusion control part 62 further comprises an air supply pipe 74 coaxial with and surrounding the fuel supply axial pipe 66. The air supply into the air supply pipe is exhaust air from the compressor which is turned the other way around the burner into the space 76 formed by the flow sleeve 30 and the combustion chamber liner 78. The diffusion control part comprises at the outlet end a first vortex opening or diffusion control vortex device 82 which is to direct the outlet air from the air supply pipe towards the diffusion igniter.

Et forblandingskammer 84 er dannet av en hylse som likner avskåret kjegle 85 som omslutter diffusjonsstyredelen og omfatter et utløpsende (se strømpilene) og som avsluttes nærliggende diffusjonsstyredelens utløpsende. Utløpsluft fra kompressoren blir også ført tilbake til forblandingskammeret fra rommet 76 som for luftforsyningsrøret. De radiale brennstoffor-delingsrør 68 strekker seg gjennom luftforsyningsrøret 74 og inn i forblandingskammerets ringformede åpning slik at brennstoff og luft blir blandet og levert til en annen virvelanordning eller forblandingskammervirvelanordning 86 mellom dif fusjonsstyredelen og forblandingskammerets avkortede kjegle 85. A premixing chamber 84 is formed by a sleeve resembling a truncated cone 85 which encloses the diffusion control part and includes an outlet end (see the flow arrows) and which terminates near the outlet end of the diffusion control part. Discharge air from the compressor is also returned to the premix chamber from compartment 76 as for the air supply pipe. The radial fuel distribution pipes 68 extend through the air supply pipe 74 and into the premix chamber's annular opening so that fuel and air are mixed and delivered to another swirl device or premix chamber swirl device 86 between the diffusion control part and the premix chamber's truncated cone 85.

En tredje virvelanordning eller sentral, dyse-virvelanordning 90 er anordnet nedstrøms fra utløpsenden for den kombinerte diffusjons- og forblandingsdyse. Denne virvelanordning er plassert mellom en forlengelse eller skål 92 ved utløpsenden av styredelen og sentrumslegemets vegg 95 for primærbrennkam-meret. Kompressorluft blir også ført i motsatt retning mot denne virvelanordning fra rommet 76 som omslutter brennkammerets foringer. Hensikten med denne tredje virvelanordning er å oppnå stabilitet i diffusjons- og forblandingsdyseflammen i kombinasjon med primærforblandingsstrømmen fra primærbrenneren. A third swirler or central nozzle swirler 90 is provided downstream from the outlet end of the combined diffusion and premix nozzle. This vortex device is placed between an extension or bowl 92 at the outlet end of the control part and the central body wall 95 for the primary combustion chamber. Compressor air is also led in the opposite direction towards this vortex device from the space 76 which encloses the combustion chamber liners. The purpose of this third vortex device is to achieve stability in the diffusion and premix nozzle flame in combination with the primary premix flow from the primary burner.

Den nødvendige utforming av virvelanordningene 82, 86 og 90 vil være kjent fra praksis i forbrenningsteknikk <p>g nødvendiggjør derfor ikke noen ytterligere beskrivelse. Forblandingskammeret eller den avkortede kjegle er dannet av et passende metallforbruk med gassturbiner. Under oppstartingsfasen blir brennstoffstrømmen og forbrenningen igangsatt i primærbrenneren opptil en bestemt middelsbelastning. Ved dette tidspunkt blir brennstof f strømmen delt mellom primærdysene og den sekundære dyse for å oppnå en ønsket belastning mens antennelse av sekundærdysen etableres. Brennstof f strømmen til primærdysene blir så avsluttet for å slukke brenning i primærbrenneren. Brennstoff-strømmen blir så reetablert i primærdysene som så virker som hovedf orblandingskammeret for brennstof f strømmen fra primærdysene mens den andre eller sentrumsdysen forblir antent og således blir et tennbluss for den primære hovedforblandingsstrøm. Ved dette tidspunkt ville en diffusjonsflamme som bruker omtrent 20% av den totale brennstoffstrøm, alene frembringe relativt store NOx-avgasser. The necessary design of the vortex devices 82, 86 and 90 will be known from practice in combustion technology <p>g therefore does not necessitate any further description. The premixing chamber or truncated cone is formed by a suitable metal consumption with gas turbines. During the start-up phase, the fuel flow and combustion are initiated in the primary burner up to a certain medium load. At this point, the fuel f stream is divided between the primary nozzles and the secondary nozzle to achieve a desired load while ignition of the secondary nozzle is established. Fuel f flow to the primary nozzles is then terminated to extinguish combustion in the primary burner. The fuel flow is then re-established in the primary nozzles which then act as the main premixing chamber for the fuel flow from the primary nozzles while the second or center nozzle remains ignited and thus becomes an ignition flare for the primary main premix flow. At this point, a diffusion flame that uses approximately 20% of the total fuel flow would alone produce relatively large NOx exhaust gases.

Med den kombinerte diffusjons- og forblandingsdyse installert ifølge oppfinnelsen, blir bare omtrent 2% av den totale brennstrøm brukt for å underholde diffusjonsflammen, noe som fører til en vesentlig reduksjon i utslippet av NOx. Den gjenværende del av brennstoffet for styredelen eller den andre dyse forblandes i forblandingskammeret og avgir således meget mindre NOx. Oppfinnelsen i sum produserer således mindre NOx mens det samtidig gjøres muligheter for å øke brennstoffstrømmen gjennom den sekundære dyse på grunn av mindre NOx-utslipp, mens avvisningsforholdet eller evnen til å drives under varierende forhold blir betydelig utvidet på grunn av at dif-fus jonsstyredelen tilføres forblandingsstrømmen for styredelen snarere enn den totale forblandingsstrøm fra omliggende primærdyser . With the combined diffusion and premix nozzle installed according to the invention, only about 2% of the total combustion flow is used to maintain the diffusion flame, which leads to a significant reduction in the emission of NOx. The remaining part of the fuel for the control part or the second nozzle is premixed in the premixing chamber and thus emits much less NOx. The invention in sum thus produces less NOx while at the same time opportunities are made to increase the fuel flow through the secondary nozzle due to less NOx emissions, while the rejection ratio or the ability to operate under varying conditions is significantly expanded due to the addition of the diffusion control part the premix flow for the control section rather than the total premix flow from surrounding primary nozzles.

Claims (4)

1. Kombinert diffusjons- og forblandedyse (100), omfattende en diffusjonsstyredyse (62) med et brennstoff-tilførselsrør (64) som omfatter et aksialt rør (66) med en inntaksende og en uttaksende, et lufttilførselsrør (74) er anordnet koaksialt med og omkring det aksiale rør slik at et første virveldannende ringrom (82) er dannet mellom disse, KARAKTERISERT VED at brennstofftilførselsrøret (64) omfatter flere radiale brennstoffordelingsrør (68) som rager utad fra det aksiale rør (66), strekker seg bak lufttilførselsrørets (74) omkrets og er anordnet mot det aksiale rørs inntaksende, at et forblandekammer (84) omgir diffusjonsstyredysen (62) og omfatter en inntaksende og en uttaksende, idet de radiale brennstoffor-delingsrør (68) strekker seg inn i forblandekammeret (84), at minst ett brennstoffuttakshull (70) er anordnet i minst ett radialt brennstoffordelingsrør (68) og er rettet mot for-bi andekammere ts (84) uttaksende, og at en andre ringformet virvelanordning (86) er anordnet ved forblandekammerets uttaksende, mellom lufttilførselsrøret og forblandekammeret (84).1. Combined diffusion and premix nozzle (100), comprising a diffusion control nozzle (62) with a fuel supply pipe (64) comprising an axial pipe (66) with an intake end and an outlet end, an air supply pipe (74) is arranged coaxially with and around the axial tube so that a first vortex-forming annulus (82) is formed between them, CHARACTERIZED IN THAT the fuel supply tube (64) comprises several radial fuel distribution tubes (68) which project outwards from the axial tube (66), extending behind the air supply tube (74) circumference and is arranged towards the intake end of the axial pipe, that a premixing chamber (84) surrounds the diffusion control nozzle (62) and comprises an intake end and an outlet end, the radial fuel distribution pipes (68) extending into the premixing chamber (84), that at least one fuel outlet hole (70) is arranged in at least one radial fuel distribution tube (68) and is directed towards the for-bi duck chambers ts (84) outlet end, and that a second ring-shaped vortex device (86) is arranged at the fo the outlet end of the mixing chamber, between the air supply pipe and the pre-mixing chamber (84). 2. Dyse ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at forblandekammeret har konisk form.2. Nozzle according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the premixing chamber has a conical shape. 3. Kombinerte diffusjons- og forblandedyse (100) ifølge krav 1-2, anordnet i sentrum av en ringformet fordeling av flere primærdyser (36), KARAKTERISERT VED AT den omfatter en tredje virvelanordning (90) anordnet mellom den kombinerte dyse (100) og en omgivende sentervegg (95).3. Combined diffusion and premixing nozzle (100) according to claims 1-2, arranged in the center of an annular distribution of several primary nozzles (36), CHARACTERIZED IN THAT it comprises a third vortex device (90) arranged between the combined nozzle (100) and a surrounding center wall (95). 4. Dyse ifølge krav 3, KARAKTERISERT VED at en skål (92) er anordnet nedstrøms for den kombinerte dyse (199) og senterveggen (95) og at den tredje virvelanordning (90) er anordnet mellom senterveggen (95) og skålen (92).4. Nozzle according to claim 3, CHARACTERIZED IN THAT a bowl (92) is arranged downstream of the combined nozzle (199) and the central wall (95) and that the third vortex device (90) is arranged between the central wall (95) and the bowl (92) .
NO874893A 1986-11-25 1987-11-24 COMBINED DIFFUSION AND premix control nozzle. NO166340C (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US93488586A 1986-11-25 1986-11-25

Publications (4)

Publication Number Publication Date
NO874893D0 NO874893D0 (en) 1987-11-24
NO874893L NO874893L (en) 1988-05-26
NO166340B true NO166340B (en) 1991-03-25
NO166340C NO166340C (en) 1991-07-03

Family

ID=25466234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO874893A NO166340C (en) 1986-11-25 1987-11-24 COMBINED DIFFUSION AND premix control nozzle.

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP0269824B1 (en)
JP (1) JP2831641B2 (en)
DE (1) DE3766807D1 (en)
NO (1) NO166340C (en)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5193346A (en) * 1986-11-25 1993-03-16 General Electric Company Premixed secondary fuel nozzle with integral swirler
EP0358437B1 (en) * 1988-09-07 1995-07-12 Hitachi, Ltd. A fuel-air premixing device for a gas turbine
JPH0772616B2 (en) * 1989-05-24 1995-08-02 株式会社日立製作所 Combustor and operating method thereof
US5125227A (en) * 1990-07-10 1992-06-30 General Electric Company Movable combustion system for a gas turbine
EP0488556B1 (en) * 1990-11-27 1997-07-16 General Electric Company Premixed secondary fuel nozzle with integral swirler
US5435139A (en) * 1991-03-22 1995-07-25 Rolls-Royce Plc Removable combustor liner for gas turbine engine combustor
US5318436A (en) * 1991-11-14 1994-06-07 United Technologies Corporation Low NOx combustion piloted by low NOx pilots
RU2031229C1 (en) * 1992-03-09 1995-03-20 Анатолий Михайлович Рахмаилов Method of converting heat energy to mechanical work in gas-turbine engine and gas-turbine engine
US5267851A (en) * 1992-03-16 1993-12-07 General Electric Company Swirl gutters for isolating flow fields for combustion enhancement at non-baseload operating conditions
US5259184A (en) * 1992-03-30 1993-11-09 General Electric Company Dry low NOx single stage dual mode combustor construction for a gas turbine
IT1255613B (en) * 1992-09-24 1995-11-09 Eniricerche Spa LOW EMISSION COMBUSTION SYSTEM FOR GAS TURBINES
US5410884A (en) * 1992-10-19 1995-05-02 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Combustor for gas turbines with diverging pilot nozzle cone
US5435126A (en) * 1994-03-14 1995-07-25 General Electric Company Fuel nozzle for a turbine having dual capability for diffusion and premix combustion and methods of operation
JP3183053B2 (en) * 1994-07-20 2001-07-03 株式会社日立製作所 Gas turbine combustor and gas turbine
DE19542644B4 (en) * 1995-11-17 2008-12-11 Alstom premixed
US6539721B2 (en) 2001-07-10 2003-04-01 Pratt & Whitney Canada Corp. Gas-liquid premixer
US8156743B2 (en) * 2006-05-04 2012-04-17 General Electric Company Method and arrangement for expanding a primary and secondary flame in a combustor
JP5193088B2 (en) * 2009-02-20 2013-05-08 三菱重工業株式会社 Combustor and gas turbine
US8919673B2 (en) * 2010-04-14 2014-12-30 General Electric Company Apparatus and method for a fuel nozzle
JP5804808B2 (en) * 2011-07-07 2015-11-04 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Gas turbine combustor and its combustion vibration damping method
US9016039B2 (en) * 2012-04-05 2015-04-28 General Electric Company Combustor and method for supplying fuel to a combustor

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3648457A (en) * 1970-04-30 1972-03-14 Gen Electric Combustion apparatus
US3886728A (en) * 1974-05-01 1975-06-03 Gen Motors Corp Combustor prechamber
US3958416A (en) * 1974-12-12 1976-05-25 General Motors Corporation Combustion apparatus
JPS51123413A (en) * 1975-04-19 1976-10-28 Nissan Motor Co Ltd Combustion system of gas turbine
US4292801A (en) * 1979-07-11 1981-10-06 General Electric Company Dual stage-dual mode low nox combustor
US4389848A (en) * 1981-01-12 1983-06-28 United Technologies Corporation Burner construction for gas turbines
DE3361535D1 (en) * 1982-05-28 1986-01-30 Bbc Brown Boveri & Cie Gas turbine combustion chamber and method of operating it
DE3241162A1 (en) * 1982-11-08 1984-05-10 Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim PRE-MIXING BURNER WITH INTEGRATED DIFFUSION BURNER
JPS59202324A (en) * 1983-05-04 1984-11-16 Hitachi Ltd Low nox combustor of gas turbine

Also Published As

Publication number Publication date
NO874893D0 (en) 1987-11-24
EP0269824A2 (en) 1988-06-08
EP0269824A3 (en) 1988-07-06
NO166340C (en) 1991-07-03
JP2831641B2 (en) 1998-12-02
DE3766807D1 (en) 1991-01-31
JPH01137117A (en) 1989-05-30
NO874893L (en) 1988-05-26
EP0269824B1 (en) 1990-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4982570A (en) Premixed pilot nozzle for dry low Nox combustor
US5193346A (en) Premixed secondary fuel nozzle with integral swirler
NO166340B (en) COMBINED DIFFUSION AND premix control nozzle.
US7185494B2 (en) Reduced center burner in multi-burner combustor and method for operating the combustor
JP5400936B2 (en) Method and apparatus for burning fuel in a gas turbine engine
US7260935B2 (en) Method and apparatus for reducing gas turbine engine emissions
EP0653040B1 (en) Dual fuel injector nozzel for use with a gas turbine engine
US5199265A (en) Two stage (premixed/diffusion) gas only secondary fuel nozzle
US5575146A (en) Tertiary fuel, injection system for use in a dry low NOx combustion system
US6397602B2 (en) Fuel system configuration for staging fuel for gas turbines utilizing both gaseous and liquid fuels
JP3477274B2 (en) Method of operating a combustor for a gas turbine
NO300289B1 (en) One-stage burner with two operating modes
US20080016876A1 (en) Method and apparatus for reducing gas turbine engine emissions
NO180602B (en) The center body of a gas turbine combustion chamber
NO312379B1 (en) Burner for gas turbines
JP5775319B2 (en) Axial multistage premixed combustion chamber
EP0488556B1 (en) Premixed secondary fuel nozzle with integral swirler
NO332838B1 (en) Method and apparatus for mixing fuel to limit burner emissions
KR20030036174A (en) Annular combustor for use with an energy system
US11795879B2 (en) Combustor with an igniter provided within at least one of a fuel injector or a compressed air passage
SU966407A1 (en) Cyclone-type furnace

Legal Events

Date Code Title Description
MK1K Patent expired