WO2002052201A1 - Brenner mit gestufter brennstoffeindüsung - Google Patents

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WO2002052201A1
WO2002052201A1 PCT/IB2001/002581 IB0102581W WO02052201A1 WO 2002052201 A1 WO2002052201 A1 WO 2002052201A1 IB 0102581 W IB0102581 W IB 0102581W WO 02052201 A1 WO02052201 A1 WO 02052201A1
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WO
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burner
mass flow
fuel mass
outlet
fuel
Prior art date
Application number
PCT/IB2001/002581
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English (en)
French (fr)
Inventor
Rolf Dornberger
Christian Oliver Paschereit
Bruno Schuermans
Peter Stoll
Original Assignee
Alstom (Switzerland) Ltd
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Publication date
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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
    • F23R3/286—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/07002—Premix burners with air inlet slots obtained between offset curved wall surfaces, e.g. double cone burners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2210/00—Noise abatement
    • 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
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00014—Reducing thermo-acoustic vibrations by passive means, e.g. by Helmholtz resonators

Definitions

  • the present invention relates to a burner consisting essentially of a swirl generator for a combustion air flow, a swirl chamber and means for introducing fuel into the combustion air flow, the swirl generator having inlet slots for the combustion air flow entering tangentially into the swirl chamber and the means for introducing fuel into the Combustion air flow comprise at least one fuel supply with fuel outlet openings arranged essentially in the direction of a burner axis.
  • the present invention also relates to a method for operating such a burner.
  • a preferred area of application for such burners is the combustion chambers of gas turbines and atmospheric boiler furnaces.
  • EP 0 321 809 discloses a conical burner consisting of several shells, a so-called double cone burner.
  • a swirl flow is generated in the cone interior enclosed by the partial cone shells by the conical swirl generator composed of several shells. Due to a cross-sectional jump at an end of the burner on the combustion chamber side, the swirl flow becomes unstable and changes to an annulus swirl flow with backflow in the core. This backflow enables the Stabilization of a flame front at the burner outlet.
  • the shells of the swirl generator are composed in such a way that tangential air inlet slots for combustion air are formed along the burner axis.
  • feeds for a gaseous premix fuel are provided, which have outlet openings for the premix gas distributed in the direction of the burner axis.
  • the gas is injected through the outlet openings or bores transversely to the air inlet gap. This injection, in conjunction with the swirl of the combustion air / fuel gas flow generated in the swirl chamber, results in good mixing of the combustion or premix gas with the combustion air. With such premix burners, thorough mixing is the prerequisite for low NO x values during the combustion process.
  • a burner for a heat generator is known from EP 0 780 629, which has an additional mixing section for further mixing of fuel and combustion air after the swirl generator.
  • This mixing section can be designed, for example, as a downstream pipe into which the flow emerging from the swirl generator is transferred without any appreciable flow losses. With this additional mixing section, the degree of mixing can be increased further and the pollutant emissions reduced.
  • WO 93/17279 shows another known premix burner in which a cylindrical swirl generator with an additional conical inner body is used.
  • the premix gas is also injected into the swirl chamber via feeds with corresponding outlet openings, which are arranged along the axially extending air inlet slots.
  • This burner also has a central feed for fuel gas in the conical inner body, which can be injected into the swirl chamber for piloting near the outlet opening of the burner.
  • This additional pilot stage is used to start the burner.
  • the supply of the pilot gas in the outlet area of the burner leads to increased NO x emissions, since in this area only insufficient mixing with the combustion air can take place.
  • the premixing gas is injected into the air inlet gap by means of feeds with outlet openings arranged essentially in the direction of the burner axis. This is the characteristic of the injection with regard to the depth of penetration and mixing of the gas jets as well as the fuel distribution along the air inlet slots or the burner axis.
  • the arrangement of the outlet openings thus already defines the mixing quality of the gas and the combustion air as well as the fuel distribution at the burner outlet.
  • burners are equiped with a so-called pilot fuel supply, as already briefly outlined above.
  • the burners are then operated at very high air len operated as a diffusion burner.
  • this results in superior flame stability, but on the other hand in high emission values and other operational disadvantages.
  • the invention is therefore based on the object of providing a burner of the type mentioned above, or a method for its operation, in which, under different load conditions, gas qualities and / or gas preheating temperatures, the nitrogen oxide emission behavior and / or the pulsation behavior are as optimal as possible in the premix operation can be adjusted.
  • This object is achieved in a burner of the type mentioned above in that the fuel outlet openings are divided into at least three groups and the fuel mass flow of the groups can be regulated independently of one another via valves.
  • the essence of the invention is therefore that the composition of the fuel / air mixture in connection with its flow behavior in the burner can be finely adjusted over the length of the mixing section of the burner, this adjustability being surprisingly direct and optimizable both in terms of emission behavior and that Pulsation behavior affects.
  • the swirl generator has two inlet slots which lie opposite one another with respect to the burner axis and extend essentially over the entire length of the swirl generator.
  • the proposed controllability proves to be particularly effective with this symmetrical and particularly mix-active design of the burner. This is particularly, but not exclusively, when, as is further preferred, the fuel outlet openings are arranged in the region of the inlet slots and essentially along the inlet slots, and / or the fuel outlet openings are arranged essentially over the entire length of the inlet slots.
  • Another preferred embodiment of the invention is characterized in that the fuel mass flow of all fuel outlet openings can be regulated individually and via separate valves.
  • the burner can be a double-cone burner or an inverted double-cone burner, in the latter case fuel outlet openings can also be arranged along the inner body.
  • fuel outlet openings can also be arranged along the inner body.
  • 8 fuel outlet openings are arranged at each inlet slot, which can be regulated individually and via separate valves. This number of nozzles is usually appropriate due to the limitation of the possible pressure drop in the fuel supply and already allows fine adjustment of the fuel supply sufficient for most applications to achieve the objective according to the invention.
  • the invention also relates to a method for operating a burner with the properties mentioned.
  • the aim of the method is to control the valves in such a way that combustion pulsations and / or nitrogen oxide emissions are reduced during operation.
  • This regulation of the valves can take place depending on the load.
  • a first embodiment of the mode of operation of the burner which aims in particular to prevent pulsations, is now characterized in that, with respect to an average fuel mass flow over all fuel outlet openings, the two openings located furthest behind in the burner via their valves with significantly more than the average fuel mass flow are driven, the opening following in the direction of the burner outlet is driven with significantly less than the average fuel mass flow, the opening in the direction of the burner outlet is driven with more than the average fuel mass flow, the next two openings following in the direction of the burner outlet with substantially are driven less than the average fuel mass flow, and the last two nozzles in the direction of the burner outlet are essentially operated with the average fuel mass flow.
  • Another embodiment of the mode of operation of the burner which aims in particular to prevent nitrogen oxide emissions, is characterized in that, with respect to an average fuel mass flow over all fuel outlet openings, the two openings located furthest to the rear in the burner via their valves essentially the average fuel mass flow, which is driven in the direction of the burner outlet with less than the average fuel mass flow, the next opening with less than the average fuel mass flow, the next opening with more than the average fuel mass flow, which is driven in the direction of the burner outlet Burner outlet next opening is driven with more than the average fuel mass flow, the next opening is driven with slightly less than the average fuel mass flow, and the last nozzle in the direction of the burner outlet via its valve is driven with more than the average fuel mass flow.
  • Figure 1 shows a swirl generator in a section perpendicular to the burner axis.
  • 2 shows a double-cone burner with individually controllable fuel nozzles;
  • Figure 3 shows an inverted double cone burner with individually controllable fuel nozzles.
  • Fig. 4 modes of operation of a double-cone burner with individually controllable fuel nozzles and the associated pulsation and emission characteristics.
  • FIG. 1 shows a section through a swirl generator 9 perpendicular to the main axis 28. It is a swirl generator 9 with two inlet slots 30 and 31, which come about through an offset of the axes of the two partial bodies 20 and 21 delimiting the swirl generator. It should be noted in passing that swirl generators with one entry slot or with more than two, i.e. e.g. There are three or four slots, and that what is described here can also be applied to these construction methods.
  • the combustion air 22, 23 flows essentially tangentially through the inlet slots 30 and 31 into the swirl chamber 26 delimited by the partial bodies 20, 21, and then moves spirally in the direction of the burner outlet into the combustion chamber.
  • fuel supply lines 24 are located directly at the air slots 30, 31 and attached to the respective outer partial bodies 20, 21.
  • Several fuel supply lines of this type can be present in parallel with one another, as is indicated by the optional supply line 25.
  • the fuel, liquid or gaseous flows from the supply line 24, 25 through a fuel outlet opening 32 (nozzle) into the combustion air flow 22, 23, is captured by the latter and transported into the swirl chamber 26.
  • the swirl chamber In the swirl chamber, the good mixing of fuel and air takes place, and the resulting mixture is transported in the spiral movement mentioned above to the combustion chamber, where it ignites on a flame front.
  • the fuel supply 24, 25 each comprises a line running along the slots 30, 31, which has the bores 32, and which is supplied with fuel as a whole, ie at the same time for all bores of such a line.
  • the nozzles of a feed 24, 25 cannot be dosed individually. be managed.
  • FIG. 2 shows a double-cone burner with individually controllable fuel outlet openings 32.
  • the swirl chamber 26 is formed by two hollow partial cone bodies 20, 21 positioned one on top of the other, which have an increasing cone inclination in the direction of flow.
  • the partial cone bodies 20, 21 are arranged offset with respect to one another, so that the combustion air 22, 23 flows into the swirl chamber 26 through two inlet slots 30, 31 between the partial cone bodies 20, 21.
  • the fuel is normally injected into the combustion air stream, mixed with it in the swirl chamber 26, then transported as a fuel-air mixture 29 into the combustion chamber 19 and ignited there on a flame front.
  • the double-cone burner has eight fuel outlet openings at each air slot, which are individually supplied with fuel via lines. Each of these lines has a valve 1-8, respectively. 11-18, which can be regulated independently of the others. In view of the symmetry of the burner, it may also suffice to simplify the design to regulate the fuel feeds of the opposing nozzles together, ie valves 1 and 11 are combined, valves 2 and 12, and so on.
  • FIG 3 shows another type of swirl generating burner, an inverted double cone burner.
  • the swirl generator 9 is formed here from at least two hollow partial cylinder bodies 20, 21 which are positioned one on top of the other and which are arranged offset with respect to one another.
  • the combustion air 22, 23 correspondingly flows through two inlet slots 30, 31 between the partial cylinder bodies 20, 21 into the swirl chamber 26.
  • a circular conical inner body 27 converging in the direction of exit of the burner is arranged in the swirl chamber 26 for the spiral transport of the fuel / air mixture to control in the combustion chamber 19.
  • the fuel is individually via valves 1-8 resp. 11-18 controllable openings 32 are injected into the combustion air flow in the area of the inlet slots 30, 31.
  • the fuel can also be injected from the inner body 27 into the combustion air flow, as indicated by dotted lines in FIG. 3.
  • it may also suffice to jointly regulate the fuel feeds of opposing nozzles ie to combine valves 1 and 11, valves 2 and 12, and so on.
  • Figure 4 shows a list of different control modes of the two eight on a double-cone burner acc.
  • Figure 2 arranged nozzles, each opposing nozzles are combined and were not varied independently. In an experiment, the 8 nozzles were now independent of each other by a mean value 41 of the fuel mass flow of approx.
  • M 4 kg / h and varied randomly from experiment to experiment (with constant total fuel mass flow over all 16 nozzles) and the respective resulting values the pulsations (root mean square values in mbar) and those of the nitrogen emissions (NO x in ppm at 15% O 2 ) measured for a specific activation of the nozzles 1 to 8.
  • the resulting pairs of values were plotted as crosses in a two-dimensional graphic in which the pulsations are plotted on the abscissa and the emissions on the ordinate. The graphic clearly shows that the individual control of the nozzles actually allows a change in the characteristics with regard to pulsations and emissions.
  • Position 40 shows the pair of values for a uniform, i.e. identical injection of fuel through all nozzles.
  • this setting is already quite close to an optimal setting in terms of emissions, while the pulsations can be significantly improved by individual control, but also with a deterioration in the emission behavior.
  • the two parameters pulsations and emissions obviously cannot be optimized at the same time. Nevertheless, for any given pulsation value, it is possible to determine an optimal control in terms of emission and vice versa.
  • the control methods that are optimal in relation to these two variables are qualitatively hyperbolic in the graphics, and 8 operating modes with boxes 1 to 8 are selected for visualization.
  • Control method 1 (at the top) is optimal in terms of pulsations, but comparatively worse in terms of emissions than the equally distributed injection, and shows the following pattern:
  • the two nozzles 1 and 2 located furthest behind in the burner become (valves 1, 2; 11 , 12) with significantly more than the average fuel mass flow 41, nozzle 3 (valve 3; 13) with significantly less than the average fuel mass flow 41, nozzle 4 (valve 4; 14) with more than the average fuel mass flow 41, the next two in Nozzles 5 and 6 (valves 5, 6; 15, 16) following the direction of the burner outlet with substantially less than the average fuel mass flow 41, and those in the direction of the burner Leaving the last two nozzles 7 and 8 (valves 7, 8; 17, 18) essentially with the average fuel mass flow 41.
  • This is a pattern that is repeated globally for boxes 2 to 4 shifted to lower emission values, and thus for low ones Pulsations in swirl burners seem to be optimal behavior.
  • Nozzles 1, 2 in the range from 130 to 160%, in particular from 150%;
  • Nozzle 3 in the range from 66 to 80%, in particular from 75%;
  • Nozzle 4 in the range from 115 to 130%, in particular from 125%;
  • Nozzles 5.6 in the range of 40-60%, in particular 50%;
  • Nozzle 7.8 in the range from 90 to 110%, in particular from 100%.
  • Control method 8 (at the bottom) is optimal in terms of emissions, even slightly better in terms of pulsations than evenly distributed injection, and shows the following pattern:
  • the two nozzles 1 and 2 located furthest to the rear in the burner (valves 1, 2; 11 , 12) are operated with essentially the middle fuel mass flow 41, the nozzles 3 (valve 3; 13) following in the direction of the burner outlet with less than the mean fuel mass flow 41, the next nozzle 4 (valve 4; 14) with less than the middle Fuel mass flow 41, the next nozzle 5 (valve 5; 15) with more than the average fuel mass flow 41, the next nozzle (valve 6; 16) with more than the average fuel mass flow 41, the next nozzle (valve 7; 17) with slightly less than the average fuel mass flow 41, and the last nozzle 8 in the direction of the burner outlet (valve 8; 18) with more than the average fuel mass flow 41.
  • Nozzles 1, 2 in the range from 90 to 110%, in particular from 100%;
  • Nozzle 3 in the range from 60 to 100%, in particular from 75%;
  • Nozzle 4 in the range from 60 to 100%, in particular from 85%;
  • Nozzle 5 in the range from 110 to 150%, in particular from 120%;
  • Nozzle 6 in the range from 100 to 130%, in particular from 110%;
  • Nozzle 7 in the range from 80 to 110%, in particular from 90%;
  • nozzle 8 in the range from 100 to 140%, in particular from 120%.

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Abstract

Bei einem Brenner, im Wesentlichen bestehend aus einem Drallerzeuger (9) für einen Verbrennungsluftstrom (22,23), einem Drallraum (26) und Mitteln (1-8,11-18,24,25) zum Einbringen von Brennstoff in den Verbrennungsluftstrom (22,23), wobei der Drallerzeuger (9) Eintrittsschlitze (30,31) für den tangential in den Drallraum (26) eintretenden Verbrennungsluftstrom (22,23) aufweist und die Mittel zum Einbringen von Brennstoff in den Verbrennungsluftstrom wenigstens eine Brennstoffzuführung (24) mit im Wesentlichen in Richtung einer Brennerachse (28) angeordneten Brennstoff-Austrittsöffnungen (32) umfassen, wird die Möglichkeit zur Verminderung von Pulsationen und/oder Stickoxidemissionen beim Betrieb dadurch gegeben, dass die Brennstoff-Austrittsöffnungen (32) in wenigstens drei Gruppen aufgeteilt sind, und der Brennstoffmassenstrom der Gruppen über Ventile (1-8, 11-18) unabhängig voneinander regelbar ist.

Description

BESCHREIBUNG
TITEL
Brenner mit gestufter Brennstoffeindüsung
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brenner im Wesentlichen bestehend aus einem Drallerzeuger für einen Verbrennungsluftstrom, einem Drallraum und Mitteln zum Einbringen von Brennstoff in den Verbrennungsluftstrom, wobei der Drallerzeuger Eintrittsschlitze für den tangential in den Drallraum eintretenden Verbrennungsluftstrom aufweist und die Mittel zum Einbringen von Brennstoff in den Verbrennungsluftstrom wenigstens eine Brennstoffzuführung mit im Wesentlichen in Richtung einer Brennerachse angeordneten Brennstoff- Austrittsöffnungen umfassen. Ausserdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Brenners. Ein bevorzugtes Einsatzgebiet derartiger Brenner sind Brennräume von Gasturbinen sowie atmosphärische Kesselfeuerungen.
STAND DER TECHNIK
Aus der EP 0 321 809 ist ein aus mehreren Schalen bestehender kegelförmiger Brenner, ein sogenannter Doppelkegelbrenner bekannt. Durch den kegelförmigen aus mehreren Schalen zusammengesetzten Drallerzeuger wird eine Drallströmung in dem von den Teilkegelschalen eingeschlossenen Kegelinnenraum erzeugt. Aufgrund eines Querschnittssprungs an einem brennraumseitigen Ende des Brenners wird die Drallströmung instabil, und geht in eine an- nulare Drallströmung mit Rückströmung im Kern über. Diese Rückströmung ermöglicht die Stabilisierung einer Flammenfront am Brenneraustritt. Die Schalen des Drallerzeugers sind derart zusammengesetzt, dass entlang der Brennerachse tangentiale Lufteintrittsschlitze für Verbrennungsluft gebildet werden. An der hierdurch gebildeten Einströmkante der Kegelschalen sind Zuführungen für einen gasförmigen Vormischbrennstoff, vorgesehen, die in Richtung der Brennerachse verteilte Austrittsöffnungen für das Vormischgas aufweisen. Das Gas wird durch die Austrittsöffnungen bzw. Bohrungen quer zum Lufteintrittsspalt eingedüst. Diese Eindüsung führt in Verbindung mit dem im Drallraum erzeugten Drall der Verbrennungsluft-Brenngas-Strömung zu einer guten Durchmischung des Brenn- bzw. Vormischgases mit der Verbrennungsluft. Eine gute Durchmischung ist bei derartigen Vor- mischbrennern die Voraussetzung für niedrige NOx-Werte beim Verbrennungsvorgang.
Zur weiteren Verbesserung eines derartigen Brenners ist aus der EP 0 780 629 ein Brenner für einen Wärmeerzeuger bekannt, der im Anschluss an den Drallerzeuger eine zusätzliche Mischstrecke zur weiteren Vermischung von Brennstoff und Verbrennungsluft aufweist. Diese Mischstrecke kann beispielsweise als nachgeschaltetes Rohr ausgeführt sein, in das die aus dem Drallerzeuger austretende Strömung ohne nennenswerte Strömungsverluste überführt wird. Durch diese zusätzliche Mischstrecke kann der Vermischungsgrad weiter erhöht und damit die Schadstoffemissionen verringert werden.
Die WO 93/17279 zeigt einen weiteren bekannten Vormisch-Brenner, bei dem ein zylindrischer Drallerzeuger mit einem zusätzlichen konischen Innenkörper eingesetzt wird. Bei diesem Brenner wird das Vormischgas ebenfalls über Zuführungen mit entsprechenden Austrittsöffnungen in den Drallraum eingedüst, die entlang der axial verlaufenden Lufteintrittsschlitze angeordnet sind. Dieser Brenner weist im konischen Innenkörper zusätzlich eine zentrale Zuführung für Brenngas auf, das nahe der Austrittsöffnung des Brenners zur Pilotie- rung in den Drallraum eingedüst werden kann. Diese zusätzliche Pilotstufe dient dem Anfahren des Brenners. Die Zuführung des Pilotgases im Austrittsbereich des Brenners führt jedoch zu erhöhten NOx-Emissionen, da in diesem Bereich nur eine unzureichende Vermischung mit der Verbrennungsluft stattfinden kann.
Bei allen dargestellten Brennern erfolgt die Eindüsung des Vormischgases im Lufteintrittspalt durch Zuführungen mit im Wesentlichen in Richtung der Brennerachse angeordneten Austrittsöffnungen. Damit sind die Charakteristik der Eindüsung hinsichtlich Eindringtiefe und Einmischung der Gasstrahlen sowie die Brennstoffverteilung entlang der Lufteintrittsschlitze bzw. der Brennerachse vorgegeben. Die Anordnung der Austrittsöffnungen legt somit bereits die Mischgüte des Gases und der Verbrennungsluft sowie die Brennstoffverteilung am Brenneraustritt fest. Diese Grossen sind wiederum entscheidend für die NOx-Emissionen, für die Lösch- und Rückschlagsgrenzen sowie für die Stabilität des Brenners im Hinblick auf Verbrennungspulsationen.
Bei unterschiedlichen Lasten, Gasqualitäten oder Gasvorwärmtemperaturen treten jedoch unterschiedliche Gasvordrücke an den Austrittsöffnungen auf, die wiederum zu unterschiedlichen Vormischbedingungen und Gemischqualitäten am Brennstoffaustritt führen. Aus den unterschiedlichen Vormischbedingungen resultieren dann unterschiedliche Emissionswerte und Stabilitätsbedingungen, die von der Last, der Gasqualität und der Gasvorwärmung abhängig sind. Die bekannten Brenner lassen sich daher nur für ganz bestimmte Wertebereiche dieser Parameter optimal betreiben. In allen anderen Betriebsbereichen treten entweder unangenehme Stickoxidemissionen auf, und/oder es bauen sich unangenehme Pulsationen auf. Problematisch beim Betrieb von Vormischbrennern insbesondere in Gasturbinen ist u.a. der Teillastbereich, da hier der Brennluft nur vergleichsweise geringe Brennstoffmengen zugemischt werden. Bei der vollständigen Vermischung des Brennstoffes mit der gesamten Luft aber entsteht ein Gemisch, welches gerade im unteren Teillastbereich nicht mehr zündfähig ist, oder nur noch eine sehr instabile Flamme auszubilden in der Lage ist. Dies kann zu schädlichen Verbrennungspulsationen oder zum vollständigen Erlöschen der Flamme führen.
Für eine Anpassung der bekannten Brenner auf bestimmte Emissionswerte oder auf ein bestimmtes Stabilitätsfenster in Bezug auf Pulsationen bei unterschiedlichen Lasten, Umgebungsbedingungen, Gasqualitäten und Vorwärmtemperaturen besteht zurzeit einerseits die Möglichkeit, bei Einsatz von Mehrfachbrenneranordnungen die Vormisch- bzw. Premixgas- zufuhr zu einzelnen Brennergruppen zu stufen.
Dies ist jedoch nur bei mehrreihigen Brenneranordnungen möglich. Für einreihige annulare Brennkammern hat diese Technik den Nachteil, dass sich ein in Umfangsrichtung ungleichförmiges Temperaturprofil im Brennkammeraustritt einstellt.
Eine andere Möglichkeit ist, Brenner, wie oben bereits kurz angetönt, mit einer sogenannten Pilot-Brennstoffversorgung auszustatten. Die Brenner werden dann bei sehr hohen Luftzah- len als Diffusionsbrenner betrieben. Dies resultiert einerseits in einer überlegenen Flammenstabilität, andererseits aber in hohen Emissionswerten und weiteren betriebstechnischen Nachteilen.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, einen Brenner der obengenannten Art zur Verfügung zu stellen, respektive ein Verfahren zu dessen Betrieb, bei welchem sich bei unterschiedlichen Lastbedingungen, Gasqualitäten und/oder Gasvorwärmtemperaturen das Stickoxid-Emissionsverhalten und/oder das Pulsationsverhalten möglichst im Vormischbetrieb optimal einstellen lässt.
Diese Aufgabe wird bei einem Brenner der obengenannten Art dadurch gelöst, dass die Brennstoff-Austrittsöffnungen in wenigstens drei Gruppen aufgeteilt sind, und der Brennstoffmassenstrom der Gruppen über Ventile unabhängig voneinander regelbar ist. Der Kern der Erfindung besteht somit darin, dass die Zusammensetzung des Brennstoff/Luft Gemisches in Verbindung mit seinem Strömungsverhalten im Brenner über die Länge der Mischstrecke des Brenners fein eingestellt werden kann, wobei sich diese Einstellbarkeit überraschend direkt und optimierbar auf sowohl das Emissionsverhalten als auch das Pulsationsverhalten auswirkt.
Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung weist der Drallerzeuger zwei, bezüglich der Brennerachse gegenüberliegende, sich im wesentlichen über die ganze Länge des Drallerzeugers erstreckende Eintrittsschlitze. Gerade bei dieser symmetrischen und besonders mischaktiven Bauweise des Brenners erweist sich die vorgeschlagene Regelbarkeit als besonders effektiv. Dies insbesondere, aber nicht ausschliesslich dann, wenn, wie weiterhin bevorzugt, die Brennstoff-Austrittsöffnungen im Bereich der Eintrittsschlitze und im Wesentlichen entlang der Eintrittsschlitze angeordnet sind, und/oder die Brennstoff-Austrittsöffnungen im Wesentlichen über die ganze Länge der Eintrittsschlitze verteilt angeordnet sind.
Ein weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoffmassenstrom aller Brennstoff-Austrittsöffnungen individuell und über separate Ventile regelbar sind. Dies erhöht zwar die konstruktiven Anforderungen an einen Brenner, in Anbetracht der heute aber immer strengeren Anforderungen in Bezug auf Emission und auch in Bezug auf schnelle Leistungsänderungen von z.B. Gasturbinenanlagen wird dieser Mehr- aufwand durch die feinere Einstellbarkeit und die damit verbundene Optimierbarkeit bei weitem kompensiert.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann es sich beim Brenner um einen Doppelkegelbrenner, oder auch um einen umgekehrten Doppelkegelbrenner handeln, wobei im letzteren Fall auch Brennstoff-Austrittsöffnungen entlang des Innenkörpers angeordnet sein können. Insbesondere, aber nicht ausschliesslich, bei derartigen Brennern werden an jedem Eintrittsschlitz jeweils 8 Brennstoff-Austrittsöffnungen angeordnet, welche individuell und über separate Ventile regelbar sind. Diese Anzahl von Düsen bietet sich meist infolge der Limitierung des möglichen Druckabfalls der Brennstoffzuführung an und erlaubt bereits eine für die meisten Anwendungen genügende Feineinstellung der Brennstoffzuführung zum Erreichen der erfindungsgemässen Zielsetzung. Infolge der meist vorhandenen Symmetrie von derartigen Brennern mit Drallerzeugung (n-zählige Drehachse um die Brennerachse, wobei n die Anzahl der Eintrittsschlitze darstellt) reicht es in vielen Fällen, jeweils die Düsen bei unterschiedlichen Schlitzen aber entsprechender Positionierung entlang des Brenners gleich anzusteuern. D.h. es werden symmetrisch gegenüberliegende, auf der gleichen Höhe des Brenners aber an verschiedenen Eintrittsschlitzen angeordnete Brennstoff-Austrittsöffnungen identisch regelbar ausgestaltet, insbesondere indem für ein derartiges Paar von Brennstoff- Austrittsöffnungen nur jeweils ein Ventil zur Regelung vorhanden ist, welches die gewisser- massen äquivalenten Austrittsöffnungen an den verschiedenen Schlitzen steuert.
Weitere Ausführungsformen des Brenners sind in den in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die Erfindung betrifft, wie oben erwähnt, ausserdem ein Verfahren zum Betrieb eines Brenners mit den genannten Eigenschaften. Das Verfahren zielt darauf ab, die Ventile derart anzusteuern, dass bei Betrieb Verbrennungspulsationen und/oder Stickoxidemissionen vermindert werden. Diese Regelung der Ventile kann dabei lastabhängig geschehen. Wiederum kann es dabei in Anbetracht der Symmetrie von drallerzeugenden Brennern genügen, bei derartigen Brennern mit mehreren Eintrittsschlitzen symmetrisch gegenüberliegende, auf der gleichen Höhe des Brenners aber an verschiedenen Eintrittsschlitzen angeordnete Brennstoff-Austrittsöffnungen identisch über die Ventile zu regeln. Eine erste Ausführungsform der Betriebsweise des Brenners, welche insbesondere darauf abzielt, Pulsationen zu verhindern, zeichnet sich nun dadurch aus, dass bezüglich eines mittleren Brennstoffmassenstromes über alle Brennstoff-Austrittsöffnungen, die zwei am weitesten hinten im Brenner angeordneten Öffnungen über deren Ventile mit wesentlich mehr als dem mittleren Brennstoffmassenstrom gefahren werden, die in Richtung des Brenneraustritts folgende Öffnung mit wesentlich weniger als dem mittleren Brennstoffmassenstrom gefahren wird, die in Richtung des Brenneraustritts nächste Öffnung mit mehr als dem mittleren Brennstoffmassenstrom gefahren wird, die nächsten zwei in Richtung des Brenneraustritts folgenden Öffnungen mit wesentlich weniger als dem mittleren Brennstoffmassenstrom gefahren werden, und die in Richtung des Brenneraustritts letzten zwei Düsen im Wesentlichen mit dem mittleren Brennstoffmassenstrom gefahren werden.
Eine weitere Ausführungsform der Betriebsweise des Brenners, welche insbesondere darauf abzielt, Stickoxid-Emissionen zu verhindern, zeichnet sich dadurch aus, dass bezüglich eines mittleren Brennstoffmassenstromes über alle Brennstoff-Austrittsöffnungen, die zwei am weitesten hinten im Brenner angeordneten Öffnungen über deren Ventile mit im Wesentlichen dem mittleren Brennstoffmassenstrom gefahren werden, die in Richtung des Brenneraustritts folgende Öffnung mit weniger als dem mittleren Brennstoffmassenstrom gefahren wird, die nächste Öffnung mit weniger als dem mittleren Brennstoffmassenstrom gefahren wird, die nächste Öffnung mit mehr als dem mittleren Brennstoffmassenstrom gefahren wird, die in Richtung des Brenneraustritts nächste Öffnung mit mehr als dem mittleren Brennstoffmassenstrom gefahren wird, die nächste Öffnung mit etwas weniger als dem mittleren Brennstoffmassenstrom gefahren wird, und die in Richtung des Brenneraustritts letzte Düse über deren Ventil mit mehr als dem mittleren Brennstoffmassenstrom gefahren wird.
Weitere Ausführungsformen der Betriebsweise des Brenners sind in den in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 einen Drallerzeuger in einem Schnitt senkrecht zur Brennerachse; Fig. 2 einen Doppelkegelbrenner mit individuell regelbaren Brennstoffdüsen;
Fig. 3 einen umgekehrten Doppelkegelbrenner mit individuell regelbaren Brennstoffdüsen; und
Fig. 4 Betriebsweisen eines Doppelkegelbrenners mit individuell regelbaren Brennstoffdüsen und die zugehörigen Pulsations- und Emissionskenndaten.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Figur 1 zeigt einen Schnitt durch einen Drallerzeuger 9 senkrecht zur Hauptachse 28. Es handelt sich um einen Drallerzeuger 9 mit zwei Eintrittsschlitzen 30 und 31 , welche durch eine Versetzung der Achsen der beiden, den Drallerzeuger begrenzenden Teilkörper 20 und 21 , zustande kommen. Es sei am Rande bemerkt, dass auch Drallerzeuger mit einem Eintrittschlitz oder mit mehr als zwei, d.h. z.B. drei oder vier Schlitzen existieren, und dass sich das hier geschilderte ebenso auf diese Bauweisen anwenden lässt. Die Verbrennungsluft 22, 23 strömt im Wesentlichen tangential durch die Eintrittsschlitze 30 und 31 in den von den Teilkörpern 20,21 begrenzten Drallraum 26 ein, und bewegt sich anschliessend spiralförmig in Richtung des Brennerausgangs in die Brennkammer.
Der zuzugebende Brennstoff kann nun auf unterschiedliche Weise dem Verbrennungsluftstrom 22,23 zugemischt werden. Im hier gegebenen Ausführungsbeispiel befinden sich unmittelbar bei den Luftschlitzen 30,31 und an den jeweils aussenliegenden Teilkörpern 20,21 befestigt Brennstoffzuführungen 24. Es können dabei mehrere derartige Brennstoffzuführungen parallel zueinander vorhanden sein, wie dies anhand der optionalen Zuführung 25 angedeutet sein soll. Der Brennstoff, flüssig oder gasförmig, strömt aus der Zuführungsleitung 24,25 durch eine Brennstoff-Austrittsöffnung 32 (Düse) in den Verbrennungsluftstrom 22,23, wird von diesem erfasst und in den Drallraum 26 hineintransportiert. Im Drallraum findet die gute Vermischung von Brennstoff und Luft statt, und das resultierende Gemisch wird in der obengenannten spiralförmigen Bewegung zum Brennraum transportiert, wo es an einer Flammfront entzündet. Gemäss dem Stand der Technik umfasst die Brennstoffzuführung 24,25 jeweils eine entlang der Schlitze 30,31 verlaufende Leitung, welche die Bohrungen 32 aufweist, und welche als gesamtes, d.h. gleichzeitig für alle Bohrungen einer derartigen Leitung mit Brennstoff gespeist wird. Mit anderen Worten können auch die Düsen einer Zuführung 24,25 nicht individuell dosiert resp. geregelt werden. Figur 2 zeigt einen Doppelkegelbrenner mit individuell regelbaren Brennstoff- Austrittsöffnungen 32. Der Drallraum 26 wird bei einem derartigen Brenner, wie bereits weiter oben beschrieben, von zwei aufeinander positionierten hohlen Teilkegelkörpern 20,21 , welche in Strömungsrichtung eine zunehmende Kegelneigung aufweisen, gebildet. Die Teilkegelkörper 20,21 sind zueinander versetzt angeordnet, so dass die Verbrennungsluft 22,23 durch zwei Eintrittschlitze 30,31 zwischen den Teilkegelkörpern 20,21 in den Drallraum 26 strömt. Bei den Schlitzen 30,31 wird normalerweise der Brennstoff in den Verbrennungsluftstrom eingedüst, mit diesem im Drallraum 26 gemischt, anschliessend als Brennstoff-Luft- Gemisch 29 in den Brennraum 19 transportiert und dort an einer Flammfront entzündet. Der Doppelkegelbrenner weist hier an jedem Luftschlitz jeweils acht Brennstoff-Austrittsöffnungen auf, welche individuell über Leitungen mit Brennstoff versorgt werden. Jede dieser Leitungen weist jeweils ein Ventil 1-8 resp. 11-18 auf, welches unabhängig von den anderen geregelt werden kann. In Anbetracht der Symmetrie des Brenners kann es aber zur konstruktiven Vereinfachung auch genügen, die Brennstoffzuführungen jeweils gegenüberliegender Düsen gemeinsam zu regeln, d.h. die Ventile 1 und 11 werden zusammengefasst, die Ventile 2 und 12, und so weiter.
Figur 3 zeigt eine andere Bauart eines drallerzeugenden Brenners, eines umgekehrten Doppelkegelbrenners. Wie bereits oben beschrieben, wird der Drallerzeuger 9 hier aus mindestens zwei aufeinander positionierten hohlen Teilzylinderkörpern 20,21 gebildet, welche zueinander versetzt angeordnet sind. Die Verbrennungsluft 22,23 strömt entsprechend durch zwei Eintrittsschlitze 30,31 zwischen den Teilzylinderkörpern 20,21 in den Drallraum 26. Ein kreiskegelförmiger, in Austrittsrichtung des Brenners zusammenlaufender Innenkörper 27 ist im Drallraum 26 angeordnet, um den spiralförmigen Transport des Brennstoff/Luft-Gemisches in die Brennkammer 19 zu steuern. Wie beim Doppelkegelbrenner aus Figur 2 wird der Brennstoff über individuell mittels Ventilen 1-8 resp. 11-18 regelbare Öffnungen 32 im Bereich der Eintrittsschlitze 30,31 in den Verbrennungsluftstrom eingedüst. Der Brennstoff kann auch, wie bereits oben angetönt, aus dem Innenkörper 27 heraus in den Verbrennungsluftstrom eingedüst werden, wie in Figur 3 gepunktet angetönt. Wiederum kann es in Anbetracht der Symmetrie des Brenners zur konstruktiven Vereinfachung auch genügen, die Brennstoffzuführungen jeweils gegenüberliegender Düsen gemeinsam zu regeln, d.h. die Ventile 1 und 11 zusammenzufassen, die Ventile 2 und 12, und so weiter. Figur 4 zeigt eine Aufstellung verschiedener Steuerungsweisen der zweimal acht an einem Doppelkegelbrenner gem. Figur 2 angeordneten Düsen, wobei jeweils gegenüberliegende Düsen zusammengefasst sind und nicht unabhängig voneinander variiert wurden. In einem Versuch wurden die 8 Düsen nun um einen Mittelwert 41 des Brennstoff-Massenflusses von ca. M = 4 kg/h je Düse unabhängig und von Experiment zu Experiment zufällig variiert (bei konstantem totalem Brennstoffmassenfluss über alle 16 Düsen) und die jeweils resultierenden Werte der Pulsationen (root-mean-square-Werte in mbar) sowie die der Stickstoffemissionen (NOx in ppm bei 15% O2) für eine bestimmte Ansteuerung der Düsen 1 bis 8 gemessen. Die resultierenden Wertepaare wurden als Kreuze in einer zweidimensionalen Graphik aufgetragen, in welcher die Pulsationen auf der Abszisse und die Emissionen auf der Ordinate aufgetragen sind. Aus der Graphik wird klar ersichtlich, dass die individuelle Ansteuerung der Düsen tatsächlich eine Veränderung der Charakteristik in Bezug auf Pulsationen und Emissionen erlaubt.
Position 40 zeigt das Wertepaar für eine gleichmässige, d.h. über alle Düsen identische Eindüsung des Brennstoffs an. Im Vergleich mit den anderen möglichen Werten ist ersichtlich, dass sich diese Einstellung in Bezug auf die Emissionen bereits ziemlich nahe bei einer optimalen Einstellung befindet, während die Pulsationen durch eine individuelle Regelung wesentlich verbessert werden können, dies aber auch unter Verschlechterung des Emissionsverhaltens. Allgemein lässt sich sagen, dass sich die beiden Kenngrössen Pulsationen und Emissionen offenbar nicht gleichzeitig optimieren lassen. Dennoch ist es möglich, für jeden gegebenen Pulsationswert eine in Bezug auf Emission optimale Ansteuerung zu ermitteln und umgekehrt. Die in Bezug auf diese beiden Grossen optimalen Ansteuerungsverfahren verhalten sich qualitativ hyperbolisch in der Graphik, und zur Visualisierung sind 8 Betriebsweisen mit Kästchen 1 bis 8 herausgegriffen.
Steuerungsverfahren 1 (ganz oben) ist in Bezug auf Pulsationen optimal, in Bezug auf Emissionen aber vergleichbar schlechter als die gleichverteilte Einspritzung, und zeigt folgendes Muster: Die zwei am weitesten hinten im Brenner angeordneten Düsen 1 und 2 werden (Ventile 1 ,2;11 ,12) mit wesentlich mehr als dem mittleren Brennstoffmassenstrom 41 gefahren, Düse 3 (Ventil 3; 13) mit wesentlich weniger als dem mittleren Brennstoffmassenstrom 41 , Düse 4 (Ventil 4;14) mit mehr als dem mittleren Brennstoffmassenstrom 41 , die nächsten zwei in Richtung des Brenneraustritts folgenden Düsen 5 und 6 (Ventile 5,6; 15, 16) mit wesentlich weniger als dem mittleren Brennstoffmassenstrom 41 , und die in Richtung des Bren- neraustritts letzten zwei Düsen 7 und 8 (Ventile 7,8; 17, 18) im Wesentlichen mit dem mittleren Brennstoffmassenstrom 41. Dies ist ein Muster, das sich global auch für die zu geringeren Emssionswerten verschobenen Kästchen 2 bis 4 wiederholt und damit ein für niedrige Pulsationen bei Drallbrennern optimales Verhalten zu sein scheint.
Quantitativ ausgedrückt lässt sich die in Bezug auf Pulsationen optimale Lösung wie folgt charakterisieren (alles bezogen auf 100% = mittlerer Brennstoffmassenfluss 41 pro Düse):
Düsen 1 ,2 : im Bereich von 130 - 160%, insbesondere von 150%;
Düse 3: im Bereich von 66 - 80 %, insbesondere von 75%;
Düse 4: im Bereich von 115 - 130%, insbesondere von 125%;
Düsen 5,6: im Bereich von 40-60%, insbesondere von 50%; und
Düse 7,8: im Bereich von 90 bis 110%, insbesondere von 100%.
Steuerungsverfahren 8 (ganz unten) ist in Bezug auf Emissionen optimal, in Bezug auf Pulsationen sogar auch leicht besser als die gleichverteilte Einspritzung, und zeigt folgendes Muster: Die zwei am weitesten hinten im Brenner angeordneten Düsen 1 und 2 (Ventile 1 ,2;11 ,12) werden mit im Wesentlichen dem mittleren Brennstoffmassenstrom 41 gefahren, die in Richtung des Brenneraustritts folgende Düsen 3 (Ventil 3; 13) mit weniger als dem mittleren Brennstoffmassenstrom 41 , die nächste Düse 4 (Ventil 4; 14) mit weniger als dem mittleren Brennstoffmassenstrom 41 , die nächste Düse 5 (Ventil 5; 15) mit mehr als dem mittleren Brennstoffmassenstrom 41 , die nächste Düse (Ventil 6; 16) mit mehr als dem mittleren Brennstoffmassenstrom 41 , die nächste Düse (Ventil 7;17) mit etwas weniger als dem mittleren Brennstoffmassenstrom 41 , und die in Richtung des Brenneraustritts letzte Düse 8 (Ventil 8;18) mit mehr als dem mittleren Brennstoffmassenstrom 41. Dieses Muster ist nicht so ausgeprägt, und das nächst beste Steuerungsverfahren 7 für etwas niedrigere Pulsationen bei etwas erhöhten Emissionen ist bereits von Steuerungsverfahren 8 nicht unwesentlich verschieden. Als gemeinsamer, qualitativer Trend verbleibt, dass offenbar eine leichte Stufung, d.h. weniger Brennstoffmassenfluss in den ersten vier Düsen 1-4 und eher höherer Fluss in den brennerausgangsnahen Düsen 5-8 sich auf die Emissionen vorteilhaft auswirkt.
Quantitativ ausgedrückt lässt sich die in Bezug auf Emissionen optimale Lösung wie folgt charakterisieren (alles bezogen auf 100% = mittlerer Brennstoffmassenfluss 41 pro Düse):
Düsen 1 ,2 : im Bereich von 90 - 110%, insbesondere von 100%;
Düse 3 : im Bereich von 60 - 100%, insbesondere von 75%; Düse 4 : im Bereich von 60 - 100%, insbesondere von 85%; Düse 5 : im Bereich von 110 - 150%, insbesondere von 120%; Düse 6 : im Bereich von 100 - 130%, insbesondere von 110%; Düse 7 : im Bereich von 80 - 110%, insbesondere von 90%; und Düse 8 : im Bereich von 100 - 140%, insbesondere von 120%.
BEZEICHNUNGSLISTE
1-8 Ventile der Brennstoffdüsen am ersten Spalt
9 Drallerzeuger
1 1-18 Ventile der Brennstoffdüsen am zweiten Spalt
19 Brennkammer
20 erster Teilkörper von 19
21 zweiter Teilkörper von 19
22 Verbrennungsluft am ersten Spalt
23 Verbrennungsluft am zweiten Spalt
24 erste Brennstoffzuführung
25 zweite Brennstoffzuführung 6 Drallraum 7 Innenkörper 8 Brennerachse 9 Brennstoff/Luft-Gemisch 0 erster Luftschlitz 1 zweiter Luftschlitz 2 Brennstoff-Austrittsöffnungen

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Brenner, im Wesentlichen bestehend aus einem Drallerzeuger (9) für einen Verbrennungsluftstrom (22,23), einem Drallraum (26) und Mitteln (1-8,11-18,24,25) zum Einbringen von Brennstoff in den Verbrennungsluftstrom (22,23), wobei der Drallerzeuger (9) Eintrittsschlitze (30,31) für den tangential in den Drallraum (26) eintretenden Verbrennungsluftstrom (22,23) aufweist und die Mittel zum Einbringen von Brennstoff in den Verbrennungsluftstrom wenigstens eine Brennstoffzuführung (24) mit im Wesentlichen in Richtung einer Brennerachse (28) angeordneten Brennstoff-Austrittsöffnungen (32) umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoff-Austrittsöffnungen (32) in wenigstens drei Gruppen aufgeteilt sind, und der Brennstoffmassenstrom der Gruppen über Ventile (1-8, 11-18) unabhängig voneinander regelbar ist.
2. Brenner nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Drallerzeuger (9) zwei, bezüglich der Brennerachse (28) gegenüberliegende, sich im wesentlichen über die ganze Länge des Drallerzeugers (9) erstreckende Eintrittsschlitze (30,31) aufweist.
3. Brenner nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoff-Austrittsöffnungen (32) im Bereich der Eintrittsschlitze (30,31 ) und im Wesentlichen entlang der Eintrittsschlitze (30,31) angeordnet sind.
4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoff- Austrittsöffnungen (32) im Wesentlichen über die ganze Länge der Eintrittsschlitze (30,31) verteilt angeordnet sind.
5. Brenner nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoffmassenstrom aller Brennstoff-Austrittsöffnungen (32) individuell und über separate Ventile (1-8, 11-18) regelbar sind.
6. Brenner nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um einen Doppelkegelbrenner handelt, bei welchem der Drallerzeuger (9) aus mindestens zwei aufeinander positionierten hohlen Teilkegelkörpern (20,21), welche in Strömungsrichtung eine zunehmende Kegelneigung aufweisen, und welche Teilkegelkörper (20,21) zueinander versetzt angeordnet sind, so dass die Verbrennungsluft (22,23) durch zwei Eintritt- schlitze (30,31 ) zwischen den Teilkegelkörpern (20,21) in den Drallraum (26) strömt, gebildet wird.
7. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um einen umgekehrten Doppelkegelbrenner handelt, bei welchem der Drallerzeuger (9) aus mindestens zwei aufeinander positionierten hohlen Teilzylinderkörpern (20,21), welche zueinander versetzt angeordnet sind, so dass die Verbrennungsluft (22,23) durch zwei Eintrittsschlitze (30,31) zwischen den Teilzylinderkörpern (20,21) in den Drallraum (26) strömt, gebildet wird, wobei zusätzlich im Drallraum (26) ein kreiskegelförmiger, in Austrittsrichtung des Brenners zusammenlaufender Innenkörper (27) angeordnet ist.
8. Brenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Brennstoff- Austrittsöffnungen (32) entlang des Innenkörpers (27) angeordnet sind.
9. Brenner nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Eintrittsschlitz (30,31) jeweils 8 Brennstoff-Austrittsöffnungen (32) angeordnet sind, welche individuell und über separate Ventile (1-8, 11-18) regelbar sind.
10. Brenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass symmetrisch gegenüberliegende, auf der gleichen Höhe des Brenners aber an verschiedenen Eintrittsschlitzen (30,31) angeordnete Brennstoff-Austrittsöffnungen (32) identisch regelbar sind, insbesondere indem für ein derartiges Paar von Brennstoff-Austrittsöffnungen (32) nur jeweils ein Ventil (1/11 ,2/12,3/13,4/14,5/15,6/16,7/17,8/18) zur Regelung vorhanden ist.
11. Verfahren zum Betrieb eines Brenners nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (1-8, 11-18) derart gesteuert werden, dass bei Betrieb Verbrennungspulsationen und/oder Stickoxidemissionen vermindert werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Ventile (1-8, 11-18) lastabhängig geschieht.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Brenner mit mehreren Eintrittsschlitzen (30,31) symmetrisch gegenüberliegende, auf der gleichen Höhe des Brenners aber an verschiedenen Eintrittsschlitzen (30,31) angeord- nete Brennstoff-Austrittsöffnungen (32) identisch über die Ventile (1-8,11-18) geregelt werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11-13, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Brenner nach Anspruch 10 bei Betrieb Pulsationen verhindert werden, indem bezüglich eines mittleren Brennstoffmassenstromes (41) über alle Brennstoff-Austrittsöffnungen (32), die zwei am weitesten hinten im Brenner angeordneten Öffnungen (32) über deren Ventile (1 ,2;11 ,12) mit wesentlich mehr als dem mittleren Brennstoffmassenstrom gefahren werden, die in Richtung des Brenneraustritts folgende Öffnung (32) über deren Ventil (3; 13) mit wesentlich weniger als dem mittleren Brennstoffmassenstrom gefahren wird, die in Richtung des Brenneraustritts nächste Öffnung (32) über deren Ventil (4; 14) mit mehr als dem mittleren Brennstoffmassenstrom gefahren wird, die nächsten zwei in Richtung des Brenneraustritts folgenden Öffnungen (32) über deren Ventile (5,6; 15, 16) mit wesentlich weniger als dem mittleren Brennstoffmassenstrom gefahren werden, und die in Richtung des Brenneraustritts letzten zwei Öffnungen (32) über deren Ventile (7,8; 17, 18) im Wesentlichen mit dem mittleren Brennstoffmassenstrom gefahren werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass indem bezüglich eines mittleren, als 100% bezeichneten Brennstoffmassenstromes (41) über alle Brennstoff- Austrittsöffnungen (32), die zwei am weitesten hinten im Brenner angeordneten Öffnungen (32) über deren Ventile (1 ,2;11 ,12) mit im Wesentlichen 150% des mittleren Brennstoffmassenstroms gefahren werden, die in Richtung des Brenneraustritts folgende Öffnung (32) über deren Ventil (3; 13) mit im Wesentlichen 75% des mittleren Brennstoffmassenstroms gefahren wird, die in Richtung des Brenneraustritts nächste Öffnung (32) über deren Ventil (4;14) mit im Wesentlichen 125% des mittleren Brennstoffmassenstroms gefahren wird, die nächsten zwei in Richtung des Brenneraustritts folgenden Öffnungen (32) über deren Ventile (5,6; 15, 16) mit im Wesentlichen 50% des mittleren Brennstoffmassenstroms gefahren werden, und die in Richtung des Brenneraustritts letzten zwei Öffnungen (32) über deren Ventile (7,8; 17, 18) mit im Wesentlichen 100% des mittleren Brennstoffmassenstroms gefahren werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11-13, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Brenner nach Anspruch 10 bei Betrieb Stickoxidemissionen verhindert werden, indem bezüglich eines mittleren Brennstoffmassenstromes (41) über alle Brennstoff- Austrittsöffnungen (32), die zwei am weitesten hinten im Brenner angeordneten Öffnungen (32) über deren Ventile (1 ,2;11 ,12) mit im Wesentlichen dem mittleren Brennstoffmassenstrom gefahren werden, die in Richtung des Brenneraustritts folgende Öffnung (32) über deren Ventil (3;13) mit weniger als dem mittleren Brennstoffmassenstrom gefahren wird, die in Richtung des Brenneraustritts nächste Öffnung (32) über deren Ventil (4; 14) mit weniger als dem mittleren Brennstoffmassenstrom gefahren wird, die in Richtung des Brenneraustritts nächste Öffnung (32) über deren Ventil (5; 15) mit mehr als dem mittleren Brennstoffmassenstrom gefahren wird, die in Richtung des Brenneraustritts nächste Öffnung (32) über deren Ventil (6; 16) mit mehr als dem mittleren Brennstoffmassenstrom gefahren wird, die in Richtung des Brenneraustritts nächste Öffnung (32) über deren Ventil (7; 17) mit etwas weniger als dem mittleren Brennstoffmassenstrom gefahren wird, und die in Richtung des Brenneraustritts letzte Öffnung (32) über deren Ventil (8; 18) mit mehr als dem mittleren Brennstoffmassenstrom gefahren wird.
17. Verfahren nach Ansprüche 16, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich eines mittleren, als 100% bezeichneten Brennstoffmassenstromes (41) über alle Brennstoff- Austrittsöffnungen (32), die zwei am weitesten hinten im Brenner angeordneten Öffnungen (32) über deren Ventile (1 ,2;11 ,12) mit im Wesentlichen 100% des mittleren Brennstoffmassenstroms gefahren werden, die in Richtung des Brenneraustritts folgende Öffnung (32) über deren Ventil (3; 13) mit im Wesentlichen 75% des mittleren Brennstoffmassenstroms gefahren wird, die in Richtung des Brenneraustritts nächste Öffnung (32) über deren Ventil (4;14) mit im Wesentlichen 85% des mittleren Brennstoffmassenstroms gefahren wird, die in Richtung des Brenneraustritts nächste Öffnung (32) über deren Ventil (5; 15) mit im Wesentlichen 120% des mittleren Brennstoffmassenstroms gefahren wird, die in Richtung des Brenneraustritts nächste Öffnung (32) über deren Ventil (6; 16) mit im Wesentlichen 110% des mittleren Brennstoffmassenstroms gefahren wird, die in Richtung des Brenneraustritts nächste Öffnung (32) über deren Ventil (7; 17) im Wesentlichen mit 90% des mittleren Brennstoffmassenstroms gefahren wird, und die in Richtung des Brenneraustritts letzte Öffnung (32) über deren Ventil (8;18) mit im Wesentlichen 120% des mittleren Brennstoffmassenstroms gefahren wird.
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