WO2004109188A1 - Method for the operation of an annular-shaped burner arrangement in an intermediate heating step of a multi-step combustion device of a gas turbine - Google Patents

Method for the operation of an annular-shaped burner arrangement in an intermediate heating step of a multi-step combustion device of a gas turbine Download PDF

Info

Publication number
WO2004109188A1
WO2004109188A1 PCT/EP2004/051013 EP2004051013W WO2004109188A1 WO 2004109188 A1 WO2004109188 A1 WO 2004109188A1 EP 2004051013 W EP2004051013 W EP 2004051013W WO 2004109188 A1 WO2004109188 A1 WO 2004109188A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
burners
burner arrangement
burner
unstable
annular
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/051013
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Peter Flohr
Alexander Ni
Christian Oliver Paschereit
Rajeshriben Patel
Majed Toqan
Original Assignee
Alstom Technology Ltd
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 Alstom Technology Ltd filed Critical Alstom Technology Ltd
Publication of WO2004109188A1 publication Critical patent/WO2004109188A1/en

Links

Classifications

    • 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
    • F23R3/42Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/50Combustion chambers comprising an annular flame tube within an annular casing
    • 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
    • F23R2900/00Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00013Reducing thermo-acoustic vibrations by active 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
    • F23R2900/00Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00014Reducing thermo-acoustic vibrations by passive means, e.g. by Helmholtz resonators

Definitions

  • the present invention relates to the field of burner assemblies for gas turbines. It relates to a method for operating an annular Bre ⁇ ner arrangement according to the preamble of claim 1.
  • a second combustion zone is created by injecting fuel into a high speed flow of contaminated air exiting a first turbine stage.
  • Such high-speed flows into a flue gas Combustion chambers are often susceptible to high-frequency instabilities that can generate high-amplitude pulsations.
  • the suppression of such pressure pulsations is crucial for maintaining the quality of the combustion process and for avoiding deterioration of the burner structure. It has also been found that the excitation of such high-frequency instabilities is sensitive to slight changes in the operating point (such as changes in mass flow or temperature), so that the type of combustion can quickly change from stable to unstable during operation of the machine.
  • DE-A1-199 39235 describes a method for operating a combustion device of a gas turbine, in which a plurality of burners of the same thermal power working in a common combustion chamber are designed so differently to suppress thermo-acoustic combustion instabilities that those of the flames or flame fronts generated by them are positioned distributed along the common axis.
  • the disadvantage here is the different design of the burners, which leads to increased production and maintenance costs.
  • the present invention shows another way of suppressing high-frequency vibrations in the combustion zone of intermediate superheating systems. It is based on an annular burner arrangement with a plurality of similar ones arranged in a ring
  • a changed operating mode means that at least some of the individual burners are operated in a stable operating range. This detunes the entire system in such a way that high-frequency instabilities can no longer occur.
  • a first preferred embodiment of the method according to the invention is characterized in that the heat release in the selected burners is changed compared to the other burners, that the changed heat release in the selected burners is achieved by a change in the fuel supply, and in that for the change a controllable valve or a restriction in the fuel supply is used for the fuel supply.
  • a second preferred embodiment is characterized in that the inlet temperature in the selected burners is changed compared to the other burners, and in that the changed inlet temperature in the selected ones
  • Burners is achieved by a targeted change in the fuel supply in the burner arrangement of the first stage of the combustion device.
  • the burner arrangement can be operated in an operating range with the addition of water, and the changed inlet temperature in the selected burners can be achieved by deliberately changing the water supply.
  • Another preferred embodiment is characterized in that the burners operating in the unstable region are operated in a suitably distributed manner via the annular burner arrangement.
  • FIG. 1 shows an exemplary (schematic) annular burner arrangement with n burners in a reduced coordinate system (x-circumferential coordinate; z-axial coordinate) for the implementation of the invention
  • combustion instabilities can have various causes, e.g. a feedback mechanism between shear layer instabilities and fluctuations in heat release, or a feedback mechanism between local heat release and fluctuations in the equivalence ratio, due to a fluctuating air column within the burner element.
  • a feedback mechanism between shear layer instabilities and fluctuations in heat release or a feedback mechanism between local heat release and fluctuations in the equivalence ratio, due to a fluctuating air column within the burner element.
  • most of these effects can be described by a characteristic time delay, which is essentially based on a convective time scale between the location of the fuel injection (or: the origin of the shear layer instability) and the local position of the flame front. As a result, these mechanisms are sensitive to the central flame location.
  • the frequencies observed in a sequential combustion and high speed flow system are typically in the 1-10 kHz range.
  • L is a characteristic burner length
  • U is a characteristic burner speed
  • Mechanism of sound generation i.e. changes from stable to unstable states.
  • the model assumes that there are, in particular, two parameters or methods for introducing inhomogeneities into the reheat burner arrangement with only minor structural changes to the burners, with their Help you can avoid the occurrence of high frequency vibrations, namely
  • the conventional linear stability approach forms the basis of the investigation. According to this approach, the flow equations are linearized and the development of flow disturbances is checked. The flow disturbances (pressure, speed, etc.) are assumed to have an exponential time dependency
  • FIG. 1 shows a schematic development of an annular burner arrangement 10 with n burners B1, .., Bi, .., Bn, which work in a common combustion chamber 11 with a combustion chamber outlet 12.
  • the coordinate z denotes the circumferential direction and x the axial extent in the flow direction.
  • the flow pattern is periodic with the period L (x), which is determined by the shape of the burner arrangement 10.
  • the flames F1, .., Fi, .., Fn emanating from the burners B1, .., Bi, .., Bn are also shown in FIG. 1.
  • the distance between the outlet of the i-th burner Bi and the associated flame Fi is designated as X f .
  • the burner model described in a previous article (A. Ni, W. Polifke and F. Joos, Ignition delay time as a contribution to thermo-acoustic instability in sequential combustion, ASME Turbo Expo 2000, Paper 2000-GT-0103 ( 2000)) has been proposed, determines the acoustic behavior of the individual burner in the stability analysis.
  • the input variables of the model are: geometry of the burner, pressure drop in the fuel supply line, fuel mass flow, average hydrodynamic and thermodynamic parameters (speed, pressure, density, temperature) of the flow in the burner, location of the flame front and Fuel mixing length.
  • the mechanism of pulsation excitation used is that given by Rayleigh (JWS Rayleigh, The theory of sound, 1945, New York Dover Publications).
  • FIG. 2 shows the behavior of the pulsation
  • FIG. 3 shows the dependence of the growth rate GR at this Strouhal number on the position of the flame front (X f / L).
  • X f / L 0.53
  • the influence of the burners, which have been throttled to stability, has also been investigated in calculations.
  • the throttling has been simulated by reducing the fuel supply to the respective burner.
  • the third column of the table contains the numbers of the burners that have been throttled by 50%.
  • the fourth column shows the calculated growth rate for the respective burner configuration.
  • the stability depends on the number of unstable burners. The more unstable burners there are, the greater the growth rate. 2. The stability depends on the mutual positioning of the unstable burners. Comparing the data in rows 5 and 7, it can be concluded that there are 4 unstable burners in both cases; however, the second case is more stable (the growth rate is smaller). There are three unstable burners in rows 3 and 4; however, they are both more stable than the case in row 7.
  • the stability is also strongly determined by the number and position of the throttled burners.
  • the stability of the overall system depends on the number of unstable burners. The more burners are unstable, the greater the growth rate.
  • the stability of the burner assembly depends on the relative position of the unstable burner within the system. A coherent group of unstable burners makes the entire system unstable. Statistically distributed unstable burners do not necessarily lead to an unstable combustion system.
  • At least a selected part of the burners B1, .., Bi, .., Bn are operated in a stable operating range in a predetermined unstable operating range of the burner arrangement 10.
  • this can be done by changing the heat release in the selected burners compared to the other burners, in particular the changed heat release being achieved in the selected burners by changing the fuel supply.
  • a controllable valve or a restriction in the fuel supply is preferably used to change the fuel supply.
  • the inlet temperature in the selected burners can be changed compared to the other burners, in particular the changed inlet temperature in the selected burners being achieved by a targeted change in the fuel supply in the burner arrangement of the first stage of the combustion device.
  • the changed inlet temperature in the selected burners can also be achieved by a targeted change in the water supply.

Landscapes

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

Abstract

The invention relates to a method for the operation of an annular-shaped burner arrangement (10) in the intermediate heating step of a multi-step combustion device of a gas turbine. Said burner arrangement comprises a plurality of similar burners (B1,..,Bi,..,Bn) which are arranged in a ring. The operation thereof is improved by virtue of the fact that at least one selected part of the burner (B1,..,Bi,..,Bn) used in a stable operational area is operated in a predetermined unstable operational area of the burner arrangement (10) for the absorption of high frequency instabilities occurring during combustion.

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION
VERFAHREN ZUM BETRIEB EINER RINGFÖRMIGEN BRENNERANORDNUNG IN EINER ZWISCHENERHITZUNGSSTUFE EINER MEHRSTUFIGEN VERBRENNUNGSEINRICHTUNG EINER GASTURBINEMETHOD FOR OPERATING A RING-SHAPED BURNER ARRANGEMENT IN AN INTERMEDIATE STAGE OF A MULTI-STAGE COMBUSTION DEVICE OF A GAS TURBINE
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Brenneranordnungen für Gasturbinen. Sie betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer ringförmigen Breπner- anordnung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to the field of burner assemblies for gas turbines. It relates to a method for operating an annular Breπner arrangement according to the preamble of claim 1.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
In einer Gasturbine mit einem Zwischenüberhitzungssystem wird eine zweite Verbrennungszone dadurch erzeugt, dass Brennstoff in eine Hochgeschwindigkeitsströmung verunreinigter Luft eingespritzt wird, die aus einer ersten Turbinenstufe austritt. Derartige Hochgeschwindigkeitsströme, die in einen abgasseitigen Verbrennungsraum eintreten, sind oft anfällig für hochfrequente Instabilitäten, die Pulsationen hoher Amplitude erzeugen können. Die Unterdrückung solcher Druckpulsationen ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Qualität des Verbrennungsprozesses, und für das Vermeiden einer Verschlechterung der Brennerstruktur. Es ist auch herausgefunden worden, dass die Anregung derartiger Hochfrequenz-Instabilitäten empfindlich ist gegenüber geringfügigen Änderungen des Arbeitspunktes (wie z.B. Änderungen im Massenstrom oder der Temperatur), so dass die Verbrennungsart während des Betriebs der Maschine schnell von stabil zu instabil wechseln kann.In a gas turbine with an reheater system, a second combustion zone is created by injecting fuel into a high speed flow of contaminated air exiting a first turbine stage. Such high-speed flows into a flue gas Combustion chambers are often susceptible to high-frequency instabilities that can generate high-amplitude pulsations. The suppression of such pressure pulsations is crucial for maintaining the quality of the combustion process and for avoiding deterioration of the burner structure. It has also been found that the excitation of such high-frequency instabilities is sensitive to slight changes in the operating point (such as changes in mass flow or temperature), so that the type of combustion can quickly change from stable to unstable during operation of the machine.
In einer älteren, noch nicht veröffentlichten Anmeldung der Anmelderin ist ein Verfahren vorgeschlagen worden, mit dem durchbrochene Wände in Zwischenü- berhitzungs-Brenneranordnungen so ausgelegt werden können, dass sowohl die Kühlungswirkung als auch die akustische Dämpfung maximiert sind. Als Folge davon werden die hohen Frequenzen für einen weiten Bereich von Betriebsparametern im instabilen Bereich heruntergedämpft.In an older, not yet published application by the applicant, a method has been proposed with which perforated walls in intermediate superheating burner arrangements can be designed in such a way that both the cooling effect and the acoustic damping are maximized. As a result, the high frequencies are attenuated for a wide range of operating parameters in the unstable range.
In der DE-A1-199 39235 wird ein Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungseinrichtung einer Gasturbine beschrieben, bei der eine Mehrzahl von in eine gemein- same Brennkammer arbeitenden Brennern gleicher thermischer Leistung zur Unterdrückung von thermo-akustischen Verbrennungsinstabilitäten derart unterschiedlich ausgebildet sind, dass die von ihnen erzeugten Flammen bzw. Flammenfronten entlang der gemeinsamen Achse verteilt positioniert sind. Nachteilig ist dabei die unterschiedliche Ausbildung der Brenner, die zu erhöhten Erstel- lungs- und Wartungskosten führt.DE-A1-199 39235 describes a method for operating a combustion device of a gas turbine, in which a plurality of burners of the same thermal power working in a common combustion chamber are designed so differently to suppress thermo-acoustic combustion instabilities that those of the flames or flame fronts generated by them are positioned distributed along the common axis. The disadvantage here is the different design of the burners, which leads to increased production and maintenance costs.
Die vorliegende Erfindung zeigt demgegenüber einen anderen Weg zur Unterdrückung von Hochfrequenzschwingungen in der Verbrennungszone von Zwi- schenüberhitzungssystemen auf. Sie geht dabei von einer ringförmigen Brenner- anordnung mit einer Mehrzahl von in einem Ring angeordneten gleichartigenIn contrast, the present invention shows another way of suppressing high-frequency vibrations in the combustion zone of intermediate superheating systems. It is based on an annular burner arrangement with a plurality of similar ones arranged in a ring
Brennern aus, die jedoch unter unterschiedlichen Bedingungen betrieben werden können. DARSTELLUNG DER ERFINDUNGBurners that can be operated under different conditions. PRESENTATION OF THE INVENTION
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb einer Brenneranordnung in der Zwischenerhitzungsstufe einer mehrstufigen Verbrennungseinrichtung einer Gasturbine anzugeben, mit dem eine wirksame Unterdrückung von Instabilitäten möglich ist, auch wenn die Brenneranordnung in einem an sich instabilen Betriebsbereich betrieben wird.It is an object of the invention to provide a method for operating a burner arrangement in the intermediate heating stage of a multi-stage combustion device of a gas turbine, with which an effective suppression of instabilities is possible, even if the burner arrangement is operated in an inherently unstable operating range.
Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass durch eine geänderte Betriebsweise zumindest ein Teil der einzelnen Brenner in einem stabilen Betriebsbereich betrieben wird. Hierdurch wird das Gesamtsystem derart verstimmt, dass hochfrequente Instabilitäten nicht mehr auftreten können.The object is achieved by the entirety of the features of claim 1. The essence of the invention is that a changed operating mode means that at least some of the individual burners are operated in a stable operating range. This detunes the entire system in such a way that high-frequency instabilities can no longer occur.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass in den ausgewählten Brennern die Wärmefreisetzung gegenüber den anderen Brennern geändert ist, dass die geänderte Wärme- freisetzung in den ausgewählten Brennern durch eine Veränderung der Brenn- stoffzufuhr erreicht wird, und dass zur Veränderung der Brennstoffzufuhr ein steuerbares Ventil oder eine Verengung in der Brennstoffzufuhr verwendet wird.A first preferred embodiment of the method according to the invention is characterized in that the heat release in the selected burners is changed compared to the other burners, that the changed heat release in the selected burners is achieved by a change in the fuel supply, and in that for the change a controllable valve or a restriction in the fuel supply is used for the fuel supply.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass in den ausgewählten Brennern die Einlasstemperatur gegenüber den anderen Brennern geändert ist, und dass die geänderte Einlasstemperatur in den ausgewähltenA second preferred embodiment is characterized in that the inlet temperature in the selected burners is changed compared to the other burners, and in that the changed inlet temperature in the selected ones
Brennern durch eine gezielte Veränderung der Brennstoffzufuhr in der Brenneranordnung der ersten Stufe der Verbrennungseinrichtung erreicht wird.Burners is achieved by a targeted change in the fuel supply in the burner arrangement of the first stage of the combustion device.
Alternativ dazu kann die Brenneranordnuπg in einem Betriebsbereich mit Zusatz von Wasser betrieben werden, und die geänderte Einlasstemperatur in den ausgewählten Brennern durch eine gezielte Veränderung der Wasserzufuhr erreicht werden. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die im instabilen Bereich arbeitenden Brenner über die ringförmige Brenneranordnung in geeigneterweise verteilt betrieben werden.Alternatively, the burner arrangement can be operated in an operating range with the addition of water, and the changed inlet temperature in the selected burners can be achieved by deliberately changing the water supply. Another preferred embodiment is characterized in that the burners operating in the unstable region are operated in a suitably distributed manner via the annular burner arrangement.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Further embodiments result from the dependent claims.
KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGURENBRIEF EXPLANATION OF THE FIGURES
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführuπgsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigenThe invention will be explained in more detail below using exemplary embodiments in connection with the drawing. Show it
Fig. 1 eine für die Realisierung der Erfindung beispielhafte (schemati- sierte) ringförmige Brenneranordnung mit n Brennern in einem reduzierten Koordinatensystem (x-Umfangskoordinate; z-axiale Koordinate);1 shows an exemplary (schematic) annular burner arrangement with n burners in a reduced coordinate system (x-circumferential coordinate; z-axial coordinate) for the implementation of the invention;
Fig. 2 die Wachstumsrate der Pulsationen eines einzelnen Brenners in Abhängigkeit von der Strouhalzahl;2 shows the growth rate of the pulsations of a single burner as a function of the Strouhal number;
Fig. 3 die Abhängigkeit der Wachstumsrate bei der Strouhalzahl 2 von der Entfernung Xf der Flammenfront vom Auslass des zugehörigen Brenners; und3 shows the dependence of the growth rate at the Strouhal number 2 on the distance X f of the flame front from the outlet of the associated burner; and
Fig.4 eine Tabelle der Wachstumsrate einer Brenneranordnung mit 24 identischen Brennern, die auf unterschiedliche Weise in einem stabilen und instabilen Modus betrieben werden. WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG4 shows a table of the growth rate of a burner arrangement with 24 identical burners, which are operated in different ways in a stable and unstable mode. WAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION
Die Anregung von Verbrennungs-Instabilitäten kann verschiedene Ursachen haben, wie z.B. einen Rückkopplungsmechanismus zwischen Scherschicht-Instabi- litäten und Schwankungen in der Wärmefreisetzung, oder einen Rückkopplungsmechanismus zwischen der lokalen Wärmefreisetzung und Schwankungen im Äquivalenzverhältnis, bedingt durch eine schwankende Luftsäule innerhalb des Brennerelements. Typischerweise lassen sich die meisten dieser Effekte durch eine charakteristische Zeitverzögerung beschreiben, die im wesentlichen auf einer konvektiven Zeitskala zwischen dem Ort der Brennstoffeindüsung (oder auch: dem Ursprung der Scherschicht-Instabilität) und der örtlichen Lage der Flammenfront basiert. Als Folge davon sind diese Mechanismen sensibel gegenüber dem mittleren Flammenort.The excitation of combustion instabilities can have various causes, e.g. a feedback mechanism between shear layer instabilities and fluctuations in heat release, or a feedback mechanism between local heat release and fluctuations in the equivalence ratio, due to a fluctuating air column within the burner element. Typically, most of these effects can be described by a characteristic time delay, which is essentially based on a convective time scale between the location of the fuel injection (or: the origin of the shear layer instability) and the local position of the flame front. As a result, these mechanisms are sensitive to the central flame location.
Die in einem System mit sequentieller Verbrennung und Hochgeschwindigkeitsströmungen beobachteten Frequenzen liegen typischerweise im Bereich 1-10 kHz. f -L Die Frequenz f kann dabei auch dimensionslos als Strouhalzahl Str = - —The frequencies observed in a sequential combustion and high speed flow system are typically in the 1-10 kHz range. f -L The frequency f can also be dimensionless as a Strouhal number Str = - -
dargestellt werden, wobei L eine charakteristische Brennerlänge und U eine charakteristische Brennergeschwindigkeit sind. In diesem Bereich verursachen selbst kleine Variationen im Flammenort deutliche Wirkungen auf denare represented, where L is a characteristic burner length and U is a characteristic burner speed. In this area, even small variations in the location of the flame cause significant effects on the
Mechanismus der Schallerzeugung, d.h., Änderungen von stabilen zu instabilen Zuständen.Mechanism of sound generation, i.e. changes from stable to unstable states.
Die akustische Wechselwirkung in einer ringförmigen Brenneranordnung für die Zwischen überhitzung mit einer beliebigen Anzahl von Brennern kann wie folgt mit einem Modell beschrieben werden:The acoustic interaction in an annular burner arrangement for reheating with any number of burners can be described with a model as follows:
Das Modell geht davon aus, dass es insbesondere zwei Parameter bzw. Verfahren gibt, um mit nur geringen konstruktiven Änderungen an den Brennern Inhomo- genitäten in die Zwischenüberhitzungs-Brenneranordnung einzuführen, mit deren Hilfe man das Auftreten von hochfrequenten Schwingungen vermeiden kann, nämlichThe model assumes that there are, in particular, two parameters or methods for introducing inhomogeneities into the reheat burner arrangement with only minor structural changes to the burners, with their Help you can avoid the occurrence of high frequency vibrations, namely
- die Einlasstemperatur an der Zwischenüberhitzungs-Brenneranordnung mittels eines abgestuften Betriebs von Brenπergruppen in der ersten Verbrennungsstufe; und- The inlet temperature at the reheater burner arrangement by means of a graduated operation of burner groups in the first combustion stage; and
- die Wärmefreisetzung in der Zwischenüberhitzungs-Brenneranordnung mittels individueller Regelventile oder-düsen in den Brennstoff-Versorgungsleitungen der Zwischenüberhitzungsbrenner.- The heat release in the reheat burner arrangement by means of individual control valves or nozzles in the fuel supply lines of the reheat burner.
Der Einfluss der Inhomogenitäten, die durch die beiden o.g. Verfahren (Einlasstemperatur, Wärmefreisetzung) eingeführt werden, auf die Stabilität der Brenneranordnung ist mit numerischen Methoden untersucht worden.The influence of the inhomogeneities caused by the two above Procedures (inlet temperature, heat release) are introduced, the stability of the burner arrangement has been examined using numerical methods.
Der herkömmliche lineare Stabilitätsansatz bildet die Basis der Untersuchung. Gemäss diesem Ansatz werden die Strömungsgleichungen linearisiert und die Entwicklung von Strömungsstörungen wird geprüft. Die Strömungsstörungen (Druck, Geschwindigkeit etc.) werden mit einer exponentiellen zeitlichen Abhängigkeit angenommenThe conventional linear stability approach forms the basis of the investigation. According to this approach, the flow equations are linearized and the development of flow disturbances is checked. The flow disturbances (pressure, speed, etc.) are assumed to have an exponential time dependency
(1) f(r,t) = F(7)exp(iωt), wobei die Störungsamplitude F ausschliesslich eine Funktion der räumlichen Koordinaten ist. Mathematisch reduziert sich das Problem der Stabilität auf ein Problem der Eigenfunktionen. Die Lösung des Problems ergibt die Eigenfunktio- nen F(r) und Eigenfrequenzen ω von möglichen Pulsationsmoden der Brenneranordnung. Die Eigenfrequenzen sind im allgemeinen komplex. Unter Berücksichtigung der exponentiellen Abhängigkeit der Strömungsstörungen von der Zeit gemäss Gleichung (1) können die folgenden Stabilitätskriterien formuliert werden:(1) f (r, t) = F (7) exp (iωt), the interference amplitude F being exclusively a function of the spatial coordinates. Mathematically, the problem of stability is reduced to a problem of eigenfunctions. The solution to the problem results in the eigenfunctions F (r) and natural frequencies ω of possible pulsation modes of the burner arrangement. The natural frequencies are generally complex. Taking into account the exponential dependence of the flow disturbances on time according to equation (1), the following stability criteria can be formulated:
- Wenn Imω > 0 ist, verschwinden die Pulsatioπen mit der Zeit und der zugehörige Pulsationsmode ist stabil. - Wenn Imω < 0 ist, wachsen die Störungen exponentiell mit der Zeit und der zugehörige Pulsationsmode ist instabil. - Der dazwischenliegende Fall Imω = 0 entspricht dem neutralen Mode. Der Imaginärteil Imω der Frequenz charakterisiert die Wachstumsrate der Störungen und gibt ein Mass für die Instabilität der Brenneranordnung.- If Imω> 0, the pulsations disappear over time and the associated pulsation mode is stable. - If Imω <0, the disturbances grow exponentially with time and the associated pulsation mode is unstable. - The intermediate case Imω = 0 corresponds to the neutral mode. The imaginary part Imω of the frequency characterizes the growth rate of the disturbances and gives a measure of the instability of the burner arrangement.
Für die Stabilitätsanalyse werden die folgenden vereinfachenden Näherungen verwendet: Die ringförmige Brenneranordnung wird als unendlich dünn angenommen (siehe dazu: S.R. Stow, A. Dowling, Thermoacoustic oscillations in an annu- lar combustor, ASME Turbo Expo 2001 , Paper 2001 -GT-0038, (2001)). Innerhalb dieser Näherung wird die radiale Abhängigkeit der Störungen vernach- lässigt. Dies trifft zu, wenn die Wellenlänge viel grösser ist als die radiale Dicke der ringförmigen Brenneranordnung. Diese Näherung reduziert die Anzahl der unabhängigen räumlichen Variablen von 3 auf 2, nämlich auf eine Umfangskoordinate und eine axiale Koordinate. In Figur 1 ist eine schematische dargestellte Abwicklung einer ringförmigen Brenneranordnung 10 mit n Brennern B1 ,..,Bi,..,Bn wiedergegeben, die in eine gemeinsame Brennkammer 11 mit einem Brennkammerauslass 12 arbeiten. Die Koordinate z bezeichnet dabei die Umfangsrichtung, und x die axiale Erstreckung, in Durchströmungsrichtung. Für einen vorgegebenen Wert der axialen Koordinate x ist das Strömungsmuster periodisch mit der Periode L(x), die durch die Gestalt der Brenneranordnung 10 festgelegt wird. Die Flammen F1,..,Fi,..,Fn, die von den Brennern B1 ,..,Bi,..,Bn ausgehen, sind in Fig. 1 ebenfalls eingezeichnet. Der Abstand zwischen dem Auslass des i-ten Brenners Bi und der zugehörigen Flamme Fi ist als Xf bezeichnet.The following simplifying approximations are used for the stability analysis: The annular burner arrangement is assumed to be infinitely thin (see: SR Stow, A. Dowling, Thermoacoustic oscillations in an annular combustor, ASME Turbo Expo 2001, Paper 2001 -GT-0038, (2001)). Within this approximation the radial dependence of the disturbances is neglected. This is true if the wavelength is much greater than the radial thickness of the toroidal toroidal arrangement. This approximation reduces the number of independent spatial variables from 3 to 2, namely to a circumferential coordinate and an axial coordinate. FIG. 1 shows a schematic development of an annular burner arrangement 10 with n burners B1, .., Bi, .., Bn, which work in a common combustion chamber 11 with a combustion chamber outlet 12. The coordinate z denotes the circumferential direction and x the axial extent in the flow direction. For a given value of the axial coordinate x, the flow pattern is periodic with the period L (x), which is determined by the shape of the burner arrangement 10. The flames F1, .., Fi, .., Fn emanating from the burners B1, .., Bi, .., Bn are also shown in FIG. 1. The distance between the outlet of the i-th burner Bi and the associated flame Fi is designated as X f .
Das Brenner-Modell, das in einem früheren Artikel (A. Ni, W. Polifke and F. Joos, Ignition delay time as a contribution to thermo-acoustic instability in sequential combustion, ASME Turbo Expo 2000, Paper 2000-GT-0103 (2000)) vorgeschlagen worden ist, bestimmt das akustische Verhalten des einzelnen Brenners in der Stabilitätsanalyse. Die Eingangsgrössen des Modells sind: Geometrie des Bren- ners, Druckabfall in der Brennstoffversorgungsleitung, Brennstoffmassenstrom, mittlere hydrodynamische und thermodynamische Parameter (Geschwindigkeit, Druck, Dichte, Temperatur) der Strömung im Brenner, Ort der Flammenfront und Brennstoffmischlänge. Der angewandte Mechanismus der Pulsationsanregung ist der von Rayleigh angegebene (J.W.S. Rayleigh, The theory of sound, 1945, New York Dover Publications). Akustische Wellen, die sich im Brenner ausbreiten, werden am Einlass des Brenners, an seinem Auslass und an der Flamme reflektiert. Druckschwankungen ergeben Schwankungen im Äquivalenzverhältnis und folglich in der Wärmefreisetzung, die dann Druckschwingungen anregen. Der oben beschriebene Mechanismus stellt einen geschlossenen Regelkreis mit Rückkopplung dar, der dann instabil wird, wenn das Rayleighkriterium erfüllt ist (siehe dazu z.B. die DE-A1-199 39 235). Ziel der Untersuchung war eine Prüfung der Empfindlichkeit der Regelschleife gegenüber den verschiedenen o.g.The burner model described in a previous article (A. Ni, W. Polifke and F. Joos, Ignition delay time as a contribution to thermo-acoustic instability in sequential combustion, ASME Turbo Expo 2000, Paper 2000-GT-0103 ( 2000)) has been proposed, determines the acoustic behavior of the individual burner in the stability analysis. The input variables of the model are: geometry of the burner, pressure drop in the fuel supply line, fuel mass flow, average hydrodynamic and thermodynamic parameters (speed, pressure, density, temperature) of the flow in the burner, location of the flame front and Fuel mixing length. The mechanism of pulsation excitation used is that given by Rayleigh (JWS Rayleigh, The theory of sound, 1945, New York Dover Publications). Acoustic waves that propagate in the burner are reflected at the burner inlet, at its outlet and at the flame. Pressure fluctuations result in fluctuations in the equivalence ratio and consequently in the heat release, which then excite pressure fluctuations. The mechanism described above represents a closed control loop with feedback, which becomes unstable when the Rayleigh criterion is met (see, for example, DE-A1-199 39 235). The aim of the investigation was to test the sensitivity of the control loop to the various above
Regel parametem. In dem o.g. Artikel von A. Ni et al. ist der Fall eines einzelnen Brenners betrachtet worden. Im vorliegenden Fall werden die kollektiven Effekte aufgrund der akustischen Wechselwirkung zwischen den Brennern über die in der ringförmigen Brenneranordnung sich ausbreitenden akustischen Wellen mitberücksichtigt.Rule parametric. In the above Article by A. Ni et al. the case of a single burner has been considered. In the present case, the collective effects due to the acoustic interaction between the burners via the acoustic waves propagating in the annular burner arrangement are also taken into account.
Nachfolgend werden die Ergebnisse der Berechnungen betrachtet, die durchgeführt worden sind, um den Einfluss der Ungleichmässigkeit aufgrund unterschiedlicher Brennercharakteristiken auf die Wachstumsgeschwindigkeit der Pulsationen aufzuklären. Die Berechnungen sind für eine reale Geometrie der Brenneranordnung durchgeführt worden. In Figur 2 ist das Verhalten der Pulsations-The results of the calculations which have been carried out in order to clarify the influence of the unevenness due to different burner characteristics on the growth rate of the pulsations are considered below. The calculations have been carried out for a real geometry of the burner arrangement. FIG. 2 shows the behavior of the pulsation
Wachstumsrate G.R. eines einzelnen Brenners in Abhängigkeit von derG.R. of a single burner depending on the
2π zugehörigen dimensionslosen Frequenz, Strouhalzahl Str, wiedergegeben. In dieser Berechnung ist die Position der Flammenfront Xf/L= 0,53. Man sieht im Ergebnis eine ausgeprägte (negative) Spitze bei einer Frequenz von ungefähr Str=2, die auch in Experimenten festgestellt worden ist. In Figur 3 ist die Abhängigkeit der Wachstumsrate G.R. bei dieser Strouhalzahl von der Position der Flammenfront (Xf/L) dargestellt. Man erkennt eine starke Abhängigkeit der Wachstumsrate von Xf/L. Eine Verschiebung der Flammenfront von weniger als Xf/L= 0,53 bringt den (Str=2)-Mode vom instabilen in den stabilen Zustand und wieder zurück. Übertragen auf die dimensionsbehafteten Grossen heisst das, dass einer Verschiebung der Flammenfront um einige wenige Zentimeter vom instabilen in den stabilen Zustand führt und zurück. Dieses Ergebnis stimmt mit Experimenten überein, die in einer Testanordnung mit einem einzelnen Brenner durchgeführt worden sind.2π associated dimensionless frequency, Strouhal number Str, reproduced. In this calculation, the position of the flame front is Xf / L = 0.53. The result is a pronounced (negative) peak at a frequency of approximately Str = 2, which has also been found in experiments. FIG. 3 shows the dependence of the growth rate GR at this Strouhal number on the position of the flame front (X f / L). One can see a strong dependence of the growth rate on X f / L. A shift in the flame front of less than X f / L = 0.53 brings the (Str = 2) mode from the unstable to the stable state and back again. Transferred to the dimensioned sizes, this means that a shift in the flame front by a few centimeters from the unstable to the stable state and back. This result is consistent with experiments conducted in a single burner test setup.
Die Berechnungen für einen einzelnen Brenner sind konsistent mit denen für eine ringförmige Brenneranordnung mit n=24 identischen Brennern. Nach den Berechnungen für die ringförmige Brenneranordnung ist das System instabil, wenn die Flammenfronten aller 24 Brenner die Koordinate Xf/L = 0,67 haben. Die Wachs- tumsrate der Instabilität ist in der Tabelle der Figur 4 wiedergegeben. Wenn die Flammenfronten aller 24 Brenner die Koordinate Xf/L = 0,4 haben, ist das System stabil.The calculations for a single burner are consistent with those for an annular burner arrangement with n = 24 identical burners. According to the calculations for the ring-shaped burner arrangement, the system is unstable if the flame fronts of all 24 burners have the coordinate Xf / L = 0.67. The growth rate of instability is shown in the table in FIG. 4. If the flame fronts of all 24 burners have the coordinate Xf / L = 0.4, the system is stable.
Die Resultate der Berechnungen für die gemischten Fälle, in denen einige Brenner stabil und einige Brenner instabil sind, sind in der Tabelle der Figur 4 zusammengestellt. Die Brenner sind in der azimuthalen Richtung aufeinanderfolgend nummeriert. In der ersten Spalte der Tabelle sind die aufeinanderfolgenden Ordnungsnummern der instabil betriebenen Brenner mit der dimensionslosen Flammenfrontposition Xf/L = 0,67 aufgeführt. Alle übrigen Brenner sind stabil betrieben und haben die Koordinate Xf/L = 0,4. Bei denThe results of the calculations for the mixed cases in which some burners are stable and some burners are unstable are shown in the table in FIG. 4. The burners are numbered consecutively in the azimuthal direction. The first column of the table shows the consecutive order numbers of the unstable burners with the dimensionless flame front position Xf / L = 0.67. All other burners are operated stably and have the coordinate X f / L = 0.4. Both
Berechnungen ist ausserdem der Einfluss der Brenner untersucht worden, die bis zur Stabilität gedrosselt worden sind. Die Drosselung ist dabei durch eine Reduktion der Brennstoffzufuhr zum jeweiligen Brenner nachgebildet worden. Die dritte Spalte der Tabelle enthält die Nummern der Brenner, die um 50% gedrosselt worden sind. In der vierten Spalte ist die berechnete Wachstumsrate für die jeweilige Brennerkonfiguration angegeben. Die Daten in der 10. Reihe der Tabelle bedeuten beispielsweise, dass die drei Brenner 1 , 2 und 3 die dimensionslose Flammenfrontposition Xf/L = 0,67 haben und die Brenner 1 und 2 gedrosselt sind.The influence of the burners, which have been throttled to stability, has also been investigated in calculations. The throttling has been simulated by reducing the fuel supply to the respective burner. The third column of the table contains the numbers of the burners that have been throttled by 50%. The fourth column shows the calculated growth rate for the respective burner configuration. The data in the 10th row of the table mean, for example, that the three burners 1, 2 and 3 have the dimensionless flame front position X f / L = 0.67 and the burners 1 and 2 are throttled.
Die Berechnungen können wie folgt zusammengefasst werden:The calculations can be summarized as follows:
1. Die Stabilität hängt von der Anzahl der instabilen Brenner ab. Je mehr instabile Brenner vorhanden sind, desto grösser ist die Wachstumsrate. 2. Die Stabilität hängt von der wechselseitigen Positionierung der instabilen Brenner ab. Vergleicht man die Daten in den Reihen 5 und 7, kann man zu dem Schluss kommen, dass in beiden Fällen 4 instabile Brenner vorhanden sind; jedoch ist der zweite Fall stabiler (die Wachstumsrate ist kleiner). In den Reihen 3 und 4 gibt es drei instabile Brenner; sie sind jedoch beide stabiler als der Fall in Reihe 7.1. The stability depends on the number of unstable burners. The more unstable burners there are, the greater the growth rate. 2. The stability depends on the mutual positioning of the unstable burners. Comparing the data in rows 5 and 7, it can be concluded that there are 4 unstable burners in both cases; however, the second case is more stable (the growth rate is smaller). There are three unstable burners in rows 3 and 4; however, they are both more stable than the case in row 7.
3. Die Stabilität wird auch stark durch die Anzahl und Position der gedrosselten Brenner bestimmt.3. The stability is also strongly determined by the number and position of the throttled burners.
Aus der Analyse können die folgenden Schlüsse gezogen werden:The following conclusions can be drawn from the analysis:
- Kleine Änderungen im Ort der Flammenfront bei jedem der einzelnen Brenner schieben das System in einen stabilen Betriebsbereich hinein bzw. aus dem Bereich heraus.- Small changes in the location of the flame front for each of the individual burners push the system into or out of a stable operating range.
- Die steuernden Parameter des Systems sind bei vorgegebener Geometrie und akustischen Randbedingungen- The controlling parameters of the system are given the given geometry and acoustic boundary conditions
- Einlasstemperatur,- inlet temperature,
- Wärmefreisetzung in der Brenneranordnung,- heat release in the burner arrangement,
- Druckabfall in der Brennstoffdüse, und- pressure drop in the fuel nozzle, and
- Mischungs- und Zündzeit. - In einem ringförmigen System mit einer Mehrzahl von Brennern hat die jeweilige Kombination von instabilen und stabilen Brennern einen entscheidenden Einfluss auf die resultierende Wachstumsrate der Instabilität.- Mixing and ignition times. - In a ring-shaped system with a plurality of burners, the respective combination of unstable and stable burners has a decisive influence on the resulting growth rate of the instability.
- Die Stabilität des Gesamtsystems hängt von der Anzahl der instabilen Brenner ab. Je mehr Brenner instabil sind, umso grösser ist die Wachstumsrate. Die Stabilität der Brenneranordnung hängt von der relativen Position der instabilen Brenner innerhalb des Systems ab. Eine zusammenhängende Gruppe von instabilen Brennern macht das gesamte System instabil. Statistisch verteilte instabile Brenner führen nicht notwendigerweise zu einem instabilen Verbrennungssystem.- The stability of the overall system depends on the number of unstable burners. The more burners are unstable, the greater the growth rate. The stability of the burner assembly depends on the relative position of the unstable burner within the system. A coherent group of unstable burners makes the entire system unstable. Statistically distributed unstable burners do not necessarily lead to an unstable combustion system.
Aus der Analyse kann nun ein Betriebskonzept gemäss der Erfindung entwickelt werden, in welchem die Einführung von kleinen, aber kontrollierten Inhomogeni- täten in die Zwischenerhitzungs-Brenneranordnung benutzt werden kann, um wirkungsvoll das Auftreten von hochfrequenten Schwingungen zu vermeiden. Diese Inhomogenitäten können entweder in die Zwischenerhitzungs-Brenneranordnung selbst eingeführt werden, oder sie können stromaufwärts in der Brenneranordnung der ersten Stufe eingeführt werden, derart, dass ein azimuthal inhomogenes Temperaturfeld in die Zwischenerhitzungs-Brenneranordnung hineinreicht.From the analysis, an operating concept according to the invention can now be developed, in which the introduction of small but controlled inhomogeneities can be used in the reheating burner assembly to effectively prevent the occurrence of high frequency vibrations. These inhomogeneities can either be introduced into the reheat burner assembly itself, or they can be introduced upstream in the first stage burner assembly such that an azimuthally inhomogeneous temperature field extends into the reheat burner assembly.
Zur Unterdrückung von bei der Verbrennung auftretenden hochfrequenten Instabilitäten wird dabei in einem vorgegebenen instabilen Betriebsbereich der Brenner- anordnung 10 wenigstens ein ausgewählter Teil der Brenner B1,..,Bi,..,Bn für sich genommen in einem stabilen Betriebsbereich betrieben.In order to suppress high-frequency instabilities occurring during combustion, at least a selected part of the burners B1, .., Bi, .., Bn are operated in a stable operating range in a predetermined unstable operating range of the burner arrangement 10.
Dies kann einerseits dadurch geschehen, dass in den ausgewählten Brennern die Wärmefreisetzung gegenüber den anderen Brennern geändert ist, wobei insbe- sondere die geänderte Wärmefreisetzung in den ausgewählten Brennern durch eine Veränderung der Brennstoffzufuhr erreicht wird. Zur Veränderung der Brennstoffzufuhr wird dabei vorzugsweise ein steuerbares Ventil oder eine Verengung in der Brennstoffzufuhr verwendet.On the one hand, this can be done by changing the heat release in the selected burners compared to the other burners, in particular the changed heat release being achieved in the selected burners by changing the fuel supply. A controllable valve or a restriction in the fuel supply is preferably used to change the fuel supply.
Alternativ kann in den ausgewählten Brennern die Einlasstemperatur gegenüber den anderen Brennern geändert sein, wobei insbesondere die geänderte Einlasstemperatur in den ausgewählten Brennern durch eine gezielte Veränderung der Brennstoffzufuhr in der Brenneranordnung der ersten Stufe der Verbrennungseinrichtung erreicht wird.Alternatively, the inlet temperature in the selected burners can be changed compared to the other burners, in particular the changed inlet temperature in the selected burners being achieved by a targeted change in the fuel supply in the burner arrangement of the first stage of the combustion device.
Wenn die Brenneranordnung in einem Betriebsbereich mit Zusatz von Wasser betrieben wird, kann aber auch die geänderte Einlasstemperatur in den ausgewählten Brennern durch eine gezielte Veränderung der Wasserzufuhr erreicht werden.If the burner arrangement is operated in an operating range with the addition of water, the changed inlet temperature in the selected burners can also be achieved by a targeted change in the water supply.
BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Brenneranordnung (ringförmig) 11 Brennkammer10 burner arrangement (ring-shaped) 11 combustion chamber
12 Brennkammerauslass12 combustion chamber outlet
B1,B2,Bi,Bn BrennerB1, B2, Bi, Bn burner
F1,F2)Fi,Fn Flamme x axiale Koordinate z Umfangs-Koordinate F1, F2 ) Fi, Fn flame x axial coordinate z circumferential coordinate

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Betrieb einer ringförmigen Brenneranordnung (10) in der Zwischenerhitzungsstufe einer mehrstufigen Verbrennungseinrichtung einer Gasturbine, welche Brenneranordnung eine Mehrzahl von in einem Ring angeordneten gleichartigen Brennern (B1,..,Bi,..,Bn) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass zur Unterdrückung von bei der Verbrennung auftretenden hochfrequenten Instabilitäten in einem vorgegebenen instabilen Betriebsbereich der Brenneranordnung (10) wenigstens ein ausgewählter Teil der Brenner (B1 ,..,Bi,..,Bn) für sich genommen in einem stabilen Betriebsbereich betrieben wird.1. A method for operating an annular burner arrangement (10) in the intermediate heating stage of a multi-stage combustion device of a gas turbine, which burner arrangement comprises a plurality of similar burners (B1, .., Bi, .., Bn) arranged in a ring, characterized in that to suppress high-frequency instabilities occurring during combustion in a predetermined unstable operating range of the burner arrangement (10), at least a selected part of the burners (B1, .., Bi, .., Bn) is operated in a stable operating range.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in den ausgewählten Brennern die Wärmefreisetzung gegenüber den anderen Brennern geändert ist.2. The method according to claim 1, characterized in that in the selected burners the heat release is changed compared to the other burners.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die geänderte Wärmefreisetzung in den ausgewählten Brennern durch eine Veränderung der Brennstoffzufuhr erreicht wird.3. The method according to claim 2, characterized in that the changed heat release in the selected burners is achieved by changing the fuel supply.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Veränderung der Brennstoffzufuhr ein steuerbares Ventil oder eine Verengung in der Brennstoffzufuhr verwendet wird.4. The method according to claim 3, characterized in that a controllable valve or a restriction in the fuel supply is used to change the fuel supply.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in den ausgewählten Brennern die Einlasstemperatur gegenüber den anderen Brennern geändert ist.5. The method according to claim 1, characterized in that in the selected burners, the inlet temperature is changed compared to the other burners.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die geän- derte Einlasstemperatur in den ausgewählten Brennern durch eine gezielte Veränderung der Brennstoffzufuhr in der Brenneranordnung der ersten Stufe der Verbrennungseinrichtung erreicht wird. 6. The method according to claim 5, characterized in that the changed inlet temperature in the selected burners is achieved by a targeted change in the fuel supply in the burner arrangement of the first stage of the combustion device.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Brenneranordnung in einem Betriebsbereich mit Zusatz von Wasser betrieben wird, und dass die geänderte Einlasstemperatur in den ausgewählten Brennern durch eine gezielte Veränderung der Wasserzufuhr erreicht wird.7. The method according to claim 5, characterized in that the burner arrangement is operated in an operating range with the addition of water, and that the changed inlet temperature in the selected burners is achieved by a targeted change in the water supply.
8. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die verbleibenden, im instabilen Bereich arbeitenden Brenner über die ringförmige Brenneranordnung (10) in geeigneter Weise verteilt betrieben werden. 8. The method according to claim 1, characterized in that the remaining burners operating in the unstable region are operated in a suitable manner distributed over the annular burner arrangement (10).
PCT/EP2004/051013 2003-06-05 2004-06-03 Method for the operation of an annular-shaped burner arrangement in an intermediate heating step of a multi-step combustion device of a gas turbine WO2004109188A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10325455.2 2003-06-05
DE2003125455 DE10325455A1 (en) 2003-06-05 2003-06-05 Method for operating an annular burner arrangement in an intermediate heating stage of a multi-stage combustion device of a gas turbine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2004109188A1 true WO2004109188A1 (en) 2004-12-16

Family

ID=33482570

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2004/051013 WO2004109188A1 (en) 2003-06-05 2004-06-03 Method for the operation of an annular-shaped burner arrangement in an intermediate heating step of a multi-step combustion device of a gas turbine

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE10325455A1 (en)
WO (1) WO2004109188A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITMI20081514A1 (en) * 2008-08-08 2010-02-09 Ansaldo Energia Spa METHOD FOR DETERMINING THE PLACEMENT OF BURNERS IN A ANULAR COMBUSTION CHAMBER OF A GAS TURBINE
US8631656B2 (en) 2008-03-31 2014-01-21 General Electric Company Gas turbine engine combustor circumferential acoustic reduction using flame temperature nonuniformities

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE375536T1 (en) * 2005-02-10 2007-10-15 Alstom Technology Ltd METHOD FOR PRODUCING A MODEL-BASED CONTROL DEVICE
US20160273449A1 (en) * 2015-03-16 2016-09-22 General Electric Company Systems and methods for control of combustion dynamics in combustion system

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4339094A1 (en) * 1993-11-16 1995-05-18 Abb Management Ag Damping of thermal-acoustic vibrations resulting from combustion of fuel
WO1998034067A1 (en) * 1997-02-04 1998-08-06 Siemens Aktiengesellschaft Combustion device and method for actively damping combustion vibrations
DE19849300A1 (en) * 1998-10-16 2000-04-20 Siemens Ag Acoustic energy reduction method for gas turbine plant
US6205765B1 (en) * 1999-10-06 2001-03-27 General Electric Co. Apparatus and method for active control of oscillations in gas turbine combustors
US20020134086A1 (en) * 2001-02-22 2002-09-26 Klaus Doebbeling Process for the operation of an annular combustion chamber, and annular combustion chamber
US20020162336A1 (en) * 2001-05-01 2002-11-07 Wolfgang Weisenstein Vibration reduction in a combustion chamber
US20020178733A1 (en) * 2000-12-16 2002-12-05 Jaan Hellat Method for operating a premix burner

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19545311B4 (en) * 1995-12-05 2006-09-14 Alstom Method for operating a combustion chamber equipped with premix burners
DE59710046D1 (en) * 1997-03-20 2003-06-12 Alstom Switzerland Ltd Gas turbine with a toroidal combustion chamber
DE19726975A1 (en) * 1997-06-26 1999-01-07 Asea Brown Boveri Jet engine
EP0976982B1 (en) * 1998-07-27 2003-12-03 ALSTOM (Switzerland) Ltd Method of operating the combustion chamber of a liquid-fuel gas turbine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4339094A1 (en) * 1993-11-16 1995-05-18 Abb Management Ag Damping of thermal-acoustic vibrations resulting from combustion of fuel
WO1998034067A1 (en) * 1997-02-04 1998-08-06 Siemens Aktiengesellschaft Combustion device and method for actively damping combustion vibrations
DE19849300A1 (en) * 1998-10-16 2000-04-20 Siemens Ag Acoustic energy reduction method for gas turbine plant
US6205765B1 (en) * 1999-10-06 2001-03-27 General Electric Co. Apparatus and method for active control of oscillations in gas turbine combustors
US20020178733A1 (en) * 2000-12-16 2002-12-05 Jaan Hellat Method for operating a premix burner
US20020134086A1 (en) * 2001-02-22 2002-09-26 Klaus Doebbeling Process for the operation of an annular combustion chamber, and annular combustion chamber
US20020162336A1 (en) * 2001-05-01 2002-11-07 Wolfgang Weisenstein Vibration reduction in a combustion chamber

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8631656B2 (en) 2008-03-31 2014-01-21 General Electric Company Gas turbine engine combustor circumferential acoustic reduction using flame temperature nonuniformities
ITMI20081514A1 (en) * 2008-08-08 2010-02-09 Ansaldo Energia Spa METHOD FOR DETERMINING THE PLACEMENT OF BURNERS IN A ANULAR COMBUSTION CHAMBER OF A GAS TURBINE
EP2151629A2 (en) * 2008-08-08 2010-02-10 Ansaldo Energia S.p.A. Method for determining the location of burners in an annular combustion chamber of a gas turbine
EP2151629A3 (en) * 2008-08-08 2013-06-26 Ansaldo Energia S.p.A. Method for determining the location of burners in an annular combustion chamber of a gas turbine

Also Published As

Publication number Publication date
DE10325455A1 (en) 2004-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1703344B1 (en) Method for producing a model based control unit
DE4339094A1 (en) Damping of thermal-acoustic vibrations resulting from combustion of fuel
EP0754908B2 (en) Method and apparatus for suspressing flame and pressure vibrations in a furnace
CH701296B1 (en) Burner for a gas turbine with several tubular combustion chambers and several resonators.
WO1999037951A1 (en) Device for suppressing flame/pressure oscillations in a furnace, especially of a gas turbine
EP0987495B1 (en) Method for minimizing thermo-acoustic vibrations in gas turbine combustion chambers
DE102013108985A1 (en) System for reducing combustion dynamics in gas turbine utilized for e.g. industrial operations, has fuel injection device extending through pipes, where fourth axial spacing in burner is different from fourth axial spacing in another burner
DE102009003639A1 (en) Methods and systems for reducing combustion dynamics
CH707667A2 (en) Fuel delivery system for a burner with reduced coherence and / or reduced combustion dynamics.
EP1255074B1 (en) Oscillation reduction in a combustion chamber
EP1463911B1 (en) Burner with sequential fuel injection
WO1998012478A1 (en) Method and device for fuel combustion with air
DE4336096B4 (en) Device for reducing vibrations in combustion chambers
WO1998011383A2 (en) Process and device for burning fuel in air
WO2004109188A1 (en) Method for the operation of an annular-shaped burner arrangement in an intermediate heating step of a multi-step combustion device of a gas turbine
WO2005093326A2 (en) Gas turbine combustion chamber and corresponding operating method
DE19939235A1 (en) Combustor for gas turbine plant varies flame position along axis by varied burner design specifically premix or double-cone burners.
DE102005011287A1 (en) Method for controlling burners in a thermal engine especially in a gas turbine engine has sensors monitoring a range of parameters and with a processor control for optimum burn
DE102015106675A1 (en) System and method for controlling combustion dynamics in a combustion system
US6705857B2 (en) Method for injecting fuel into a burner
DE102016004977A1 (en) Method and apparatus for thermal material treatment in a swinging fire reactor
CH709640A2 (en) Systems and methods for reducing the coherence in a combustion system having first and second combustor of a gas turbine.
EP1533569A1 (en) Method for operating a furnace
EP1429004B1 (en) Method and device for affecting thermoacoustic oscillations in combustion systems
EP1114967B1 (en) Method and device for suppressing whirls in a combustion chamber of a turbo-engine

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

DPEN Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase