WO2005038348A1 - Method and device for the combustion of fuel - Google Patents

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WO2005038348A1
WO2005038348A1 PCT/EP2004/011490 EP2004011490W WO2005038348A1 WO 2005038348 A1 WO2005038348 A1 WO 2005038348A1 EP 2004011490 W EP2004011490 W EP 2004011490W WO 2005038348 A1 WO2005038348 A1 WO 2005038348A1
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combustion chamber
fuel
mixture
combustion
circulation flow
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PCT/EP2004/011490
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Gerald Lauer
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Siemens Aktiengesellschaft
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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
    • F23R3/36—Supply of different fuels
    • 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
    • F23R3/34—Feeding into different combustion zones

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for burning fuel in a combustion chamber.
  • combustion systems are known, which are divided into three groups:
  • Standard low-NOx systems are pre-mixed with fuel and combustion air before they enter a combustion chamber. A developing flame is subsequently stabilized within the combustion chamber and the oxidation reaction is thereby controlled. Due to the remaining immiscibility, locally high temperatures occur within the combustion chamber, which can lead to an undesirably high NOx emission. For this reason, the flame in standard low-NOx systems is generally primarily aerodynamically stabilized, as a result of which hot combustion gases are recirculated so that they react with the mixture of fuel and combustion air entering the combustion chamber. The aerodynamic stabilization is supported by the use of hot support flames (so-called piloting), which can lead to a further inhomogeneity of the temperature distribution in the combustion chamber. Such an inhomogeneous temperature distribution can be an additional source of nitrogen oxides. be that. It is therefore common for standard low NOx systems to reduce the NOx emissions that are primarily generated by catalytic exhaust gas purification.
  • catalytic combustion systems are currently limited, so that, for example, for high-temperature combustion systems, such as State-of-the-art stationary gas turbines, no catalytic combustion can be used.
  • Catalytic combustion systems are only used in smaller stationary gas turbines.
  • So-called flame-less oxidation burners are known for industrial combustion systems, as described, for example, in EP 0 463 218 B1.
  • combustion air is preheated with the help of the exhaust gas and fed to a combustion chamber with a high pulse in a radial edge region.
  • a fuel gas is injected separately into the center of the combustion chamber.
  • the preheated combustion air mixes with recirculating exhaust gas in the edge area of the combustion chamber and inside with the separately supplied fuel gas.
  • the object of the invention is to create a method and a device for burning fuel in a combustion chamber, in particular for gas turbines, in which stable and complete combustion and significantly reduced NOx emissions are achieved.
  • the object is achieved according to the invention with a method for burning fuel in a combustion chamber, in which fuel and combustion air are mixed before entering the combustion chamber while avoiding auto-ignition, a first part of the mixture is introduced into the combustion chamber in such a way that it Combustion chamber circulates, into the circulation flow of the first part of the mixture further fuel is fed until warming up to ignition conditions would be guaranteed and at least a second part of the mixture is introduced into the combustion chamber in this way, that it mixes with a hot fuel gas flowing out of the circulation flow, heats up and burns until it exits the combustion chamber.
  • the object is further achieved with a device for burning fuel in a combustion chamber, with a mixing device for mixing fuel and combustion air before entering the combustion chamber while avoiding auto-ignition, and a first mixture introduction device for introducing a first part of the mixture into the Combustion chamber, such that the first part of the mixture circulates in the combustion chamber, a fuel introduction device for supplying further fuel into the circulation flow of the first part of the mixture until warming up to ignition conditions would be guaranteed, and at least one second mixture introduction device for introducing at least a second part of the mixture into the combustion chamber, such that the at least a second part of the mixture mixes with a hot fuel gas flowing out of the circulation flow, heats up and burns until it emerges from the combustion chamber.
  • a first amount of fuel for example a fuel gas 1
  • combustion air before it enters the combustion chamber, avoiding auto-ignition.
  • the mixture of fuel and combustion air is introduced into the combustion chamber in such a way that a first part of the mixture circulates in a recirculation vortex and at least a second part of the mixture mixes with the hot exhaust gas or fuel gas flowing out of the vortex.
  • the addition of the remaining fuel according to the invention in one or more further stages (for example fuel gas 2) into the recirculation vortex provides so much energy that heating of the entire air / fuel mixture to ignition conditions would be ensured or until ignition conditions available.
  • the further fuel is mixed in such a way that it is mixed homogeneously into the fuel gas at a low temperature level. In this way, temperature peaks within the combustion chamber are avoided according to the invention. The result is a particularly low formation of NOx from this area of the reacting fuel gas flow.
  • the fuel and the combustion air are mixed before entering the combustion chamber in such a way that the ratio of combustion air to fuel is above the average air / fuel ratio of the combustion in the combustion chamber.
  • the high air / fuel ratio according to the invention ensures a comparatively low temperature level, as a result of which the NOx formation is reduced.
  • the device according to the invention can be designed particularly advantageously by introducing the first and / or the second part of the mixture (and / or further parts in the case of a multi-stage addition of fuel) from fuel and combustion air through a body arranged centrally in the combustion chamber.
  • the first and / or the second mixture introduction device are arranged in such a central inflow body.
  • the circulation flow of the first part of the mixture aimed at according to the invention and the introduction of the second part of the mixture into outflowing, hot fuel gas can then be achieved relatively simply in terms of flow technology.
  • a central inflow body for the first and / or the second part of the mixture of fuel and combustion air also advantageously offers the possibility of integrating a device for introducing liquid fuel into the combustion chamber.
  • a centrally arranged mixture introduction device is further cooled by the mixture of fuel and combustion air flowing in it, as a result of which the mixture is minimally heated. The heating results in a further homogenization of the temperature level within the circulation flow according to the invention.
  • the circulation flow itself is advantageous according to the invention in a peripheral region of the combustion chamber, i.e. formed in a radially outer section of the combustion chamber.
  • a recirculation vortex designed in this way advantageously forms the basis for the most homogeneous possible mixing of further fuel into the combustion chamber.
  • the combustion chamber is essentially cylindrical and the first part of the mixture of fuel and combustion air is introduced essentially radially into the combustion chamber.
  • the circulation flow aimed at according to the invention is excited and maintained by the radial introduction of the first part of the mixture.
  • an annular combustion chamber with a correspondingly designed fuel supply can be provided.
  • the further fuel is advantageously introduced essentially axially into the combustion chamber.
  • Such addition of residual fuel (fuel gas 2) into the recirculation vortex provides the necessary amount of energy so that the desired warming up of the entire air / fuel mixture to ignition conditions would be guaranteed.
  • Another advantage of an axia The introduction of the additional fuel is such that the added additional fuel also contributes to cooling the combustion chamber end wall and the additional fuel is thus slightly preheated.
  • the first and the second part of the mixture of fuel and combustion air are advantageously introduced into the combustion chamber as a common stream and only divided within the combustion chamber.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of an exemplary embodiment of a device according to the invention for combusting fuel in a combustion chamber.
  • the device 10 for burning fuel in a combustion chamber in the form of a burner for a stationary gas turbine.
  • the device 10 has a combustion chamber 12, which in the Is essentially circular cylindrical along an axis 14.
  • the combustion chamber 12 is formed with a first end wall 16, shown above with reference to FIG. 1, an outer wall 18 extending downward therefrom and a second end wall 20 lying below with respect to FIG.
  • the first end wall 16 is penetrated by a centrally arranged body 22, which is essentially circular-cylindrical and also extends along the axis 14.
  • the body 22 is designed with an outer tube 24 and an inner tube 26 arranged concentrically therein.
  • the outer tube 24 is penetrated by radially outwardly directed nozzles 28 which, based on FIG. 1, are located at the lower end region of the outer tube 24. Otherwise, the outer tube 24 is closed at this end region.
  • an air supply 30, which is not illustrated in any more detail, and a fuel gas supply 32, also not shown in detail, is provided in the interior of the outer tube.
  • Air or a first fuel gas is fed into the outer tube 24 through the air feed 30 and the fuel gas feed 32, in which a mixture 34 of fuel gas and combustion air subsequently forms in the direction of flow onto the nozzles 28.
  • a first partial flow 36 of this mixture 34 emerges from a part of the nozzles 28 into the surroundings of the outer tube 24 and thus into the interior of the combustion chamber 12.
  • a second partial flow 38 of the mixture 34 emerges through further nozzles 28 ′, which are arranged further down on the outer tube 24 with respect to the above-mentioned nozzles 28 of the first partial flow 36 and with reference to FIG. 1.
  • the outer tube 24 is essentially surrounded by a recirculation chamber 40, to which a further combustion chamber 42 is connected within the combustion chamber 12.
  • Flow guide surfaces 44 are arranged on the inside of the outer wall 18 between the recirculation space 40 and the further combustion space 42. With the help of these flow guide surfaces 44 and the introduction of the first partial flow 36 (and also the second partial flow 38), which is explained in more detail below, a circulation flow 46 is excited and stabilized within the recirculation space 40, which flow is initially directed radially outwards from the nozzles 28, is subsequently directed towards the first end wall 16 and radially inward along the latter and finally reaches the nozzles 28 again from the first end wall 16.
  • a further fuel gas supply 48 is provided on the first end wall 16. Through this further fuel gas supply 48, further fuel gas enters the circulation flow 46.
  • fuel gas 50 flowing out of the circulation flow 46 emerges in the area in front of the nozzles 28 "and passes through the further combustion chamber 42 to an outlet 52 which is formed in the end wall 20 as an essentially central opening.
  • this opening is annular.
  • a mixture 34 of fuel gas and fuel air is fed through the outer tube 24, the air feed 30 and the fuel gas feed 32 to the nozzles 28 and 28 ′, in which the ratio of air and fuel gas above the average air / Fuel gas ratio of the later combustion is within the combustion chamber 12. In this way, self-ignition of the mixture 34 is avoided.
  • the mixture 34 is introduced as the first partial flow 36 and the second partial flow 38 essentially radially into the combustion chamber 12.
  • the nozzles 28 are arranged and shaped in such a way that the first partial flow 36 essentially enters the circulation flow 46 and thus excites a recirculation vortex within the recirculation space.
  • Addition of further fuel gas by means of the further fuel gas supply 48 in an essentially axial direction additionally supports the recirculation vortex and provides so much energy that, in principle, the entire mixture is warmed up to ignition conditions.
  • such a quantity of gas is mixed in per time unit that the mixing in the recirculation vortex is as homogeneous as possible and temperature peaks are avoided.
  • the mixing takes place at a comparatively low temperature level, so that although the fuel gas reacts with the combustion air, this reaction only leads to very low NOx emissions.
  • the fuel gas supply 48 also contributes to cooling the first end wall 16 of the combustion chamber 12.
  • the second partial flow 38 of the mixture 34 and, if appropriate, further partial flows directly enter the outflowing fuel gas 50 through the nozzles 28 ', for example in the form of tubes, or can also recirculate in whole or in part in an exemplary embodiment not shown.
  • the outflowing fuel gas 50 is comparatively hot, so that the second partial flow 38 is heated in sufficient form and also reacts completely up to the outlet 52.
  • the centrally arranged body 22 and the inner tube 26 formed therein offers the possibility of integrating liquid fuel nozzles, so that the device 10 can be used as a whole as a two-fuel system.
  • the device 10 can thus also be used to oxidize liquid fuel in a comparatively low-pollutant manner, which has hitherto not been possible in conventional systems with catalysts.

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Abstract

A method and device (10) for the combustion of fuel in a fuel chamber (12) resulting in combustion which is particularly low in nitrogen, wherein fuel and combustion air are mixed before entering the combustion chamber (12) avoiding self-ignition; a first part (36) of the mixture (34) is introduced into the combustion chamber (12) such that it circulates inside the combustion chamber (12); other fuel is added to the circulatory flow (46) of the first part (36) of the mixture (34) until it is heated up to ignition conditions; and at least one second part (38) of the mixture (34) is introduced into the combustion chamber (12) in such a way that it is mixed with hot combustion gas (34) from the circulatory flow (46), heated up and combusted until it leaves the combustion chamber (12).

Description

Beschreibungdescription
Verf hren und Vorrichtung zum Verbrennen von BrennstoffMethod and device for burning fuel
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbrennung von Brennstoff in einer Brennkammer.The invention relates to a method and a device for burning fuel in a combustion chamber.
Das klassische Verfahren zur Umwandlung von Brennstoffenergie in Wärme ist die Oxidation bzw. Verbrennung von flüssigem o- der gasförmigem Brennstoff mit einem Oxidationsmittel wie beispielsweise Luftsauerstoff. Bei heutigen, hochbelasteten VerbrennungsSystemen besteht ganz allgemein das Problem, dass diese für sehr niedrige Emissionen, insbesondere niedrige NOx-Emissionen auszulegen sind. Die VerbrennungsSysteme sol- len im gesamten Betriebsbereich eine stabile und vollständige Verbrennung ermöglichen und dabei vergleichsweise wartungsarm und kostengünstig arbeiten. Um dieses Problem ansatzweise zu lösen, sind VerbrennungsSysteme bekannt, die in drei Gruppen unterteilt werden:The classic method for converting fuel energy into heat is the oxidation or combustion of liquid or gaseous fuel with an oxidizing agent such as atmospheric oxygen. The problem with today's, highly loaded combustion systems is that they have to be designed for very low emissions, in particular low NOx emissions. The combustion systems are intended to enable stable and complete combustion in the entire operating area and to operate comparatively low-maintenance and inexpensively. In order to begin to solve this problem, combustion systems are known, which are divided into three groups:
Sogenannte Standard Low-NOx Systeme sind mit einer Vormischung von Brennstoff und Brennluft vor einem Eintritt in eine Brennkammer versehen. Innerhalb der Brennkammer wird nachfolgend eine sich ausbildende Flamme stabilisiert und die O- xidationsreaktion dadurch gesteuert. Aufgrund von verbleibenden Ungemischtheiten treten innerhalb der Brennkammer lokal hohe Temperaturen auf, die zu einer unerwünscht hohen NOx- Emission führen können. Daher wird bei Standard Low-NOx Systemen die Flamme in der Regel primär aerodynamisch stabili- siert, wodurch heiße Verbrennungsgase rezirkuliert werden, damit sie mit dem in die Brennkammer eintretenden Gemisch aus Brennstoff und Brennluft reagieren. Die aerodynamische Stabilisierung wird durch den Einsatz von heißen Stützflammen unterstützt (sogenannte Pilotierung) , die zu einer weiteren In- homogenisierung der Temperaturverteilung in der Brennkammer führen können. Eine solche inhomogene Temperaturverteilung kann eine zusätzliche Quelle für das Entstehen von Stickoxi- den sein. Es ist daher üblich, dass bei Standard Low-NOx Systemen die primär entstandenen NOx-Emissionen durch eine kata- lytische Abgasreinigung abgesenkt werden.So-called standard low-NOx systems are pre-mixed with fuel and combustion air before they enter a combustion chamber. A developing flame is subsequently stabilized within the combustion chamber and the oxidation reaction is thereby controlled. Due to the remaining immiscibility, locally high temperatures occur within the combustion chamber, which can lead to an undesirably high NOx emission. For this reason, the flame in standard low-NOx systems is generally primarily aerodynamically stabilized, as a result of which hot combustion gases are recirculated so that they react with the mixture of fuel and combustion air entering the combustion chamber. The aerodynamic stabilization is supported by the use of hot support flames (so-called piloting), which can lead to a further inhomogeneity of the temperature distribution in the combustion chamber. Such an inhomogeneous temperature distribution can be an additional source of nitrogen oxides. be that. It is therefore common for standard low NOx systems to reduce the NOx emissions that are primarily generated by catalytic exhaust gas purification.
Der Einsatzbereich von katalytischen VerbrennungsSystemen ist zur Zeit begrenzt, sodass beispielsweise für Hochtemperatur- VerbrennungsSysteme, wie z.B. stationäre Gasturbinen modernster Bauart, keine katalytische Verbrennungen verwendet werden können. Nur in kleineren stationären Gasturbinen werden kata- lytische VerbrennungsSysteme bereits eingesetzt.The area of application of catalytic combustion systems is currently limited, so that, for example, for high-temperature combustion systems, such as State-of-the-art stationary gas turbines, no catalytic combustion can be used. Catalytic combustion systems are only used in smaller stationary gas turbines.
Für industrielle VerbrennungsSysteme sind sogenannte Flame- less Oxidation Burner bekannt, wie sie beispielsweise in EP 0 463 218 Bl beschrieben sind. Bei diesen VerbrennungsSystemen wird Brennluft mit Hilfe des Abgases vorgewärmt und in einem radialen Randbereich einer Brennkammer mit hohem Impuls zugeführt. Im Zentrum der Brennkammer wird separat ein Brenngas eingedüst. Die vorgewärmte Brennluft mischt sich im Randbereich der Brennkammer mit rezirkulierendem Abgas und innen mit dem separat zugeführten Brenngas.So-called flame-less oxidation burners are known for industrial combustion systems, as described, for example, in EP 0 463 218 B1. In these combustion systems, combustion air is preheated with the help of the exhaust gas and fed to a combustion chamber with a high pulse in a radial edge region. A fuel gas is injected separately into the center of the combustion chamber. The preheated combustion air mixes with recirculating exhaust gas in the edge area of the combustion chamber and inside with the separately supplied fuel gas.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbrennen von Brennstoff in einer Brennkammer insbesondere für Gasturbinen zu schaffen, bei de- nen eine stabile und vollständige Verbrennung sowie deutlich reduzierte NOx-Emissionen erreicht werden.The object of the invention is to create a method and a device for burning fuel in a combustion chamber, in particular for gas turbines, in which stable and complete combustion and significantly reduced NOx emissions are achieved.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Verbrennen von Brennstoff in einer Brennkammer gelöst, bei dem Brennstoff und Brennluft vor einem Eintritt in die Brennkammer unter Vermeidung von Selbstzündung gemischt werden, ein erster Teil des Gemisches derart in die Brennkammer eingebracht wird, dass er in der Brennkammer zirkuliert, in die Zirkulationsströmung des ersten Teils des Gemisches weiterer Brennstoff zugeführt wird, bis eine Aufwärmung auf Zündbedingungen gewährleistet wäre, und mindestens ein zweiter Teil des Gemisches derart in die Brennkammer eingebracht wird, dass er sich mit einem aus der Zirkulationsströmung abströmenden, heißen Brenngas mischt, sich erwärmt und bis zu seinem Austritt aus der Brennkammer verbrennt. Die Aufgabe ist ferner mit einer Vorrichtung zum Verbrennen von Brennstoff in einer Brennkammer gelöst, mit einer Mischeinrichtung zum Mischen von Brennstoff und Brennluft vor einem Eintritt in die Brennkammer unter Vermeidung von Selbstzündung, einer ersten Gemisch-Einleiteinrichtung zum Einbringen eines ersten Teils des Gemisches in die Brennkammer, derart dass der erste Teil des Gemisches in der Brennkammer zirkuliert, einer Brenn- stoff-Einleiteinrichtung zum Zuführen von weiterem Brennstoff in die Zirkulationsströmung des ersten Teils des Gemisches, bis eine Aufwärmung auf Zündbedingungen gewährleistet wäre, und mindestens einer zweiten Gemischeinleiteinrichtung zum Einbringen mindestens eines zweiten Teils des Gemisches in die Brennkammer, derart, dass der mindestens eine zweite Teil des Gemisches sich mit einem aus der Zirkulationsströmung abströmenden, heißen Brenngas mischt, sich erwärmt und bis zu seinem Austritt aus der Brennkammer verbrennt.The object is achieved according to the invention with a method for burning fuel in a combustion chamber, in which fuel and combustion air are mixed before entering the combustion chamber while avoiding auto-ignition, a first part of the mixture is introduced into the combustion chamber in such a way that it Combustion chamber circulates, into the circulation flow of the first part of the mixture further fuel is fed until warming up to ignition conditions would be guaranteed and at least a second part of the mixture is introduced into the combustion chamber in this way, that it mixes with a hot fuel gas flowing out of the circulation flow, heats up and burns until it exits the combustion chamber. The object is further achieved with a device for burning fuel in a combustion chamber, with a mixing device for mixing fuel and combustion air before entering the combustion chamber while avoiding auto-ignition, and a first mixture introduction device for introducing a first part of the mixture into the Combustion chamber, such that the first part of the mixture circulates in the combustion chamber, a fuel introduction device for supplying further fuel into the circulation flow of the first part of the mixture until warming up to ignition conditions would be guaranteed, and at least one second mixture introduction device for introducing at least a second part of the mixture into the combustion chamber, such that the at least a second part of the mixture mixes with a hot fuel gas flowing out of the circulation flow, heats up and burns until it emerges from the combustion chamber.
Erfindungsgemäß wird eine erste Menge Brennstoff (z.B. ein Brenngas 1) mit Brennluft vor einem Eintritt in die Brennkammer unter Vermeidung von Selbstzündung vorgemischt. Bei der späteren Reaktion von Teilen dieses Gemisches liegt ein ver- gleichsweise tiefes Temperaturniveau vor, welches niedriger als das mittlerer Temperaturniveau von vergleichbaren Verbrennungsreaktionen ist. Die Verbrennung dieses Teils des Gemisches führt daher zu einer verhältnismäßig geringen NOx- Bildung. Das Gemisch aus Brennstoff und Brennluft wird erfin- dungsgemäß derart in die Brennkammer eingeleitet, dass ein erster Teil des Gemisches in einem Rezirkulationswirbel zirkuliert und mindestens ein zweiter Teil des Gemisches sich mit dem aus dem Wirbel abströmenden heißen Abgas bzw. Brenngas mischt. Durch die Vermischung mit dem heißen Abgas wird dieser Teil des Gemisches in ausreichender Form erwärmt und bis zum Brennkammer-Austritt verbrannt. Eine separate Pilo- tierung in konventioneller Form wird erfindungsgemäß hingegen vermieden und auf aerodynamische Stabilisierungsmaßnahmen durch Drallerzeuger kann ebenfalls verzichtet werden.According to the invention, a first amount of fuel (for example a fuel gas 1) is premixed with combustion air before it enters the combustion chamber, avoiding auto-ignition. In the later reaction of parts of this mixture, there is a comparatively low temperature level, which is lower than the average temperature level of comparable combustion reactions. The combustion of this part of the mixture therefore leads to a relatively low formation of NOx. According to the invention, the mixture of fuel and combustion air is introduced into the combustion chamber in such a way that a first part of the mixture circulates in a recirculation vortex and at least a second part of the mixture mixes with the hot exhaust gas or fuel gas flowing out of the vortex. By mixing it with the hot exhaust gas, this part of the mixture is heated in sufficient form and burned until it comes out of the combustion chamber. A separate piloting in conventional form is, however, according to the invention avoided and aerodynamic stabilization measures by swirl generators can also be dispensed with.
Durch die erfindungsgemäße Zugabe des restlichen Brennstoffs in einer oder auch in mehreren weiteren Stufe(n) (z.B. Brenngas 2) in den Rezirkulationswirbel wird soviel Energie bereitgestellt, dass eine Aufwärmung des gesamten Luft- /Brennstoff-Gemisches auf Zündbedingungen gewährleistet wäre bzw. bis Zündbedingungen vorliegen. Der weitere Brennstoff wird erfindungsgemäß derart zugemischt, dass eine homogene Einmischung in das Brenngas bei niedrigem Temperaturniveau erfolgt. Auf diese Weise werden erfindungsgemäß Temperaturspitzen innerhalb der Brennkammer vermieden. Eine besonders geringe NOx-Bildung aus diesem Bereich des reagierenden BrenngasStroms ist die Folge.The addition of the remaining fuel according to the invention in one or more further stages (for example fuel gas 2) into the recirculation vortex provides so much energy that heating of the entire air / fuel mixture to ignition conditions would be ensured or until ignition conditions available. According to the invention, the further fuel is mixed in such a way that it is mixed homogeneously into the fuel gas at a low temperature level. In this way, temperature peaks within the combustion chamber are avoided according to the invention. The result is a particularly low formation of NOx from this area of the reacting fuel gas flow.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden der Brennstoff und die Brennluft vor einem Eintritt in die Brennkammer derart gemischt, dass das Ver- hältnis von Brennluft zu Brennstoff über dem mittleren Luft- /Brennstoff-Verhältnis der Verbrennung in der Brennkammer liegt. Durch das erfindungsgemäß hohe Luft-/Brennstoff- Verhältnis wird ein vergleichsweise tiefes Temperaturniveau gewährleistet, wodurch die NOx-Bildung herabgesetzt wird.In an advantageous development of the method according to the invention, the fuel and the combustion air are mixed before entering the combustion chamber in such a way that the ratio of combustion air to fuel is above the average air / fuel ratio of the combustion in the combustion chamber. The high air / fuel ratio according to the invention ensures a comparatively low temperature level, as a result of which the NOx formation is reduced.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann besonders vorteilhaft ausgestaltet sein, indem der erste und und/oder der zweite Teil des Gemisches (und/oder weitere Teile bei einer mehrstufigen Brennstoffzugäbe) aus Brennstoff und Brennluft durch einen zentral in der Brennkammer angeordneten Körper eingebracht wird. In einem solchen zentralen Zuströmkörper sind die erste und/oder die zweite Gemisch-Einleiteinrichtung angeordnet. Die erfindungsgemäß angestrebte Zirkulationsströmung des ersten Teils des Gemisches und das Einleiten des zweiten Teils des Gemisches in abströmendes, heißes Brenngas kann dann strömungstechnisch verhältnismäßig einfach realisiert werden. Ein zentraler Zuströmkörper für den ersten und/oder den zweiten Teil des Gemisches aus Brennstoff und Brennluft bietet ferner vorteilhaft die Möglichkeit, dass eine Einrichtung zum Einleiten von Flüssigbrennstoff in die Brennkammer integriert wird. Eine zentral angeordnete Gemisch-Einleiteinrichtung wird ferner durch das in ihr strömende Gemisch aus Brennstoff und Brennluft gekühlt, wodurch das Gemisch minimal erwärmt wird. Die Erwärmung hat eine weitere Homogenisierung des Tem- peraturniveaus innerhalb der erfindungsgemäßen Zirkulationsströmung zur Folge.The device according to the invention can be designed particularly advantageously by introducing the first and / or the second part of the mixture (and / or further parts in the case of a multi-stage addition of fuel) from fuel and combustion air through a body arranged centrally in the combustion chamber. The first and / or the second mixture introduction device are arranged in such a central inflow body. The circulation flow of the first part of the mixture aimed at according to the invention and the introduction of the second part of the mixture into outflowing, hot fuel gas can then be achieved relatively simply in terms of flow technology. A central inflow body for the first and / or the second part of the mixture of fuel and combustion air also advantageously offers the possibility of integrating a device for introducing liquid fuel into the combustion chamber. A centrally arranged mixture introduction device is further cooled by the mixture of fuel and combustion air flowing in it, as a result of which the mixture is minimally heated. The heating results in a further homogenization of the temperature level within the circulation flow according to the invention.
Die ZirkulationsStrömung selbst wird erfindungsgemäß vorteilhaft in einem peripheren Bereich der Brennkammer, d.h. in ei- nem radial äußeren Abschnitt der Brennkammer ausgebildet. Ein derart ausgebildeter Rezirkulationswirbel bildet vorteilhaft die Grundlage für eine möglichst homogene Einmischung von weiterem Brennstoff in die Brennkammer.The circulation flow itself is advantageous according to the invention in a peripheral region of the combustion chamber, i.e. formed in a radially outer section of the combustion chamber. A recirculation vortex designed in this way advantageously forms the basis for the most homogeneous possible mixing of further fuel into the combustion chamber.
Darüber hinaus ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn die Brennkammer im Wesentlichen zylindrisch gestaltet ist und der erste Teil des Gemisches aus Brennstoff und Brennluft im Wesentlichen radial in die Brennkammer eingebracht wird. Durch das radiale Einbringen des ersten Teils des Gemisches wird die erfindungsgemäß angestrebte Zirkulationsströmung angeregt und aufrechterhalten. Alternativ kann eine Ringbrennkammer mit einer entsprechend gestalteten BrennstoffZuführung vorgesehen sein.In addition, it is advantageous according to the invention if the combustion chamber is essentially cylindrical and the first part of the mixture of fuel and combustion air is introduced essentially radially into the combustion chamber. The circulation flow aimed at according to the invention is excited and maintained by the radial introduction of the first part of the mixture. Alternatively, an annular combustion chamber with a correspondingly designed fuel supply can be provided.
Im Gegensatz zu einer radialen Einbringung des ersten Teils des Gemisches aus Brennstoff und Brennluft wird der weitere Brennstoff vorteilhaft im Wesentlichen axial in die Brennkammer eingebracht. Eine solche Zugabe von restlichem Brennstoff (Brenngas 2) in den Rezirkulationswirbel, stellt die erfor- derliche Energiemenge bereit, damit die angestrebte Aufwärmung des gesamten Luft-/Brennstoff-Gemisches auf Zündbedingungen gewährleistet würde. Ein weiterer Vorteil einer axia- len Einbringung des weiteren Brennstoffs ist es, dass der zugeführte weitere Brennstoff zugleich auch zu einer Kühlung der Brennkammer-Stirnwand beiträgt und dadurch der weitere Brennstoff geringfügig vorgewärmt wird.In contrast to a radial introduction of the first part of the mixture of fuel and combustion air, the further fuel is advantageously introduced essentially axially into the combustion chamber. Such addition of residual fuel (fuel gas 2) into the recirculation vortex provides the necessary amount of energy so that the desired warming up of the entire air / fuel mixture to ignition conditions would be guaranteed. Another advantage of an axia The introduction of the additional fuel is such that the added additional fuel also contributes to cooling the combustion chamber end wall and the additional fuel is thus slightly preheated.
Um die erfindungsgemäße Vorrichtung und das damit ausgeführte Verfahren vergleichsweise einfach zu gestalten, wird der erste und der zweite Teil des Gemisches aus Brennstoff und Brennluft vorteilhaft als ein gemeinsamer Strom in die Brenn- kammer eingeleitet und erst innerhalb der Brennkammer aufgeteilt.In order to make the device according to the invention and the method carried out with it comparatively simple, the first and the second part of the mixture of fuel and combustion air are advantageously introduced into the combustion chamber as a common stream and only divided within the combustion chamber.
Beim Einbringen von einem oder beiden Teilen des Gemisches aus Brennstoff und Brennluft können vorteilhaft besonders an- gepasste Düsen verwendet werden, damit die jeweiligen Teile des Gemisches besonders gezielt und dosiert in die Zirkulationsströmung gelangen. Damit die erfindungsgemäße Zirkulationsströmung und die damit erzeugte Verbrennung stabil betrieben werden können, wird vorteilhaft in ihr pro Zeiteinheit etwa 5% bis 25%, insbesondere zwischen etwa 10% und 20%, der gesamten während einer Zeiteinheit zugeführten Brennstoff- und Brennluftmasse (Gesamtgasmasse) rezirkuliert.When introducing one or both parts of the mixture of fuel and combustion air, it is advantageous to use specially adapted nozzles so that the respective parts of the mixture enter the circulation flow in a particularly targeted and metered manner. So that the circulation flow according to the invention and the combustion generated with it can be operated stably, about 5% to 25%, in particular between about 10% and 20%, of the total fuel and combustion air mass (total gas mass) supplied during a unit time is advantageously recirculated in it ,
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des er- findungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verbrennen von Brennstoff in einer Brennkammer anhand der beigefügten schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:A preferred exemplary embodiment of the method according to the invention and of the device according to the invention for burning fuel in a combustion chamber is explained in more detail below with reference to the attached schematic drawing. It shows:
- Fig. 1 einen Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verbrennern von Brennstoff in einer Brennkammer.1 shows a longitudinal section of an exemplary embodiment of a device according to the invention for combusting fuel in a combustion chamber.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 10 zum Verbrennen von Brenn- stoff in einer Brennkammer in Gestalt eines Brenners für eine stationäre Gasturbine dargestellt. Die Vorrichtung 10 weist als wesentliches Bauelement eine Brennkammer 12 auf, die im Wesentlichen kreiszylindrisch längs einer Achse 14 ausgebildet ist. Die Brennkammer 12 ist mit einer, bezogen auf Fig. 1 oben dargestellten, ersten Stirnwand 16, einer sich davon ausgehend nach unten erstreckenden Außenwand 18 und einer, bezogen auf Fig.l unten liegenden, zweiten Stirnwand 20 gebildet.1 shows a device 10 for burning fuel in a combustion chamber in the form of a burner for a stationary gas turbine. As an essential component, the device 10 has a combustion chamber 12, which in the Is essentially circular cylindrical along an axis 14. The combustion chamber 12 is formed with a first end wall 16, shown above with reference to FIG. 1, an outer wall 18 extending downward therefrom and a second end wall 20 lying below with respect to FIG.
Die erste Stirnwand 16 ist von einem zentral angeordneten Körper 22 durchsetzt, der im Wesentlichen kreiszylindrisch ist und sich ebenfalls längs der Achse 14 erstreckt. Der Körper 22 ist mit einem Außenrohr 24 und einem darin konzentrisch angeordneten Innenrohr 26 gestaltet. Das Außenrohr 24 ist von radial nach außen gerichteten Düsen 28 durchsetzt, die sich bezogen auf Fig. 1 am unteren Endbereich des Außen- rohres 24 befinden. Im übrigen ist das Außenrohr 24 an diesem Endbereich verschlossen.The first end wall 16 is penetrated by a centrally arranged body 22, which is essentially circular-cylindrical and also extends along the axis 14. The body 22 is designed with an outer tube 24 and an inner tube 26 arranged concentrically therein. The outer tube 24 is penetrated by radially outwardly directed nozzles 28 which, based on FIG. 1, are located at the lower end region of the outer tube 24. Otherwise, the outer tube 24 is closed at this end region.
An dem bezogen auf Fig. 1 oberen Ende des Außenrohres 24 ist eine weiter nicht näher veranschaulichte Luftzufuhr 30 und im Inneren des Außenrohres eine ebenfalls nicht genauer dargestellte Brenngaszufuhr 32 vorgesehen. Durch die Luftzufuhr 30 und die Brenngaszufuhr 32 wird Luft bzw. ein erstes Brenngas in das Außenrohr 24 zugeführt, in dem sich nachfolgend in Strömungsrichtung auf die Düsen 28 ein Gemisch 34 aus Brenn- gas und Brennluft bildet. Ein erster Teilstrom 36 dieses Gemisches 34 tritt aus einem Teil der Düsen 28 in die Umgebung des Außenrohres 24 und damit ins Innere der Brennkammer 12 aus. Ein zweiter Teilstrom 38 des Gemisches 34 tritt durch weitere Düsen 28' aus, die bezogen auf die oben genannten Dü- sen 28 des ersten Teilstroms 36 und bezogen auf Fig. 1 weiter unten an dem Außenrohr 24 angeordnet sind.At the upper end of the outer tube 24 with reference to FIG. 1, an air supply 30, which is not illustrated in any more detail, and a fuel gas supply 32, also not shown in detail, is provided in the interior of the outer tube. Air or a first fuel gas is fed into the outer tube 24 through the air feed 30 and the fuel gas feed 32, in which a mixture 34 of fuel gas and combustion air subsequently forms in the direction of flow onto the nozzles 28. A first partial flow 36 of this mixture 34 emerges from a part of the nozzles 28 into the surroundings of the outer tube 24 and thus into the interior of the combustion chamber 12. A second partial flow 38 of the mixture 34 emerges through further nozzles 28 ′, which are arranged further down on the outer tube 24 with respect to the above-mentioned nozzles 28 of the first partial flow 36 and with reference to FIG. 1.
Das Außenrohr 24 ist im Wesentlichen von einem Rezirkulati- onsraum 40 umgeben, an den sich innerhalb der Brennkammer 12 ein weitere Brennraum 42 anschließt. Zwischen dem Rezirkula- tionsraum 40 und dem weiteren Brennraum 42 sind an der Innenseite der Außenwand 18 Strömungsleitflächen 44 angeordnet. Mit Hilfe dieser Strömungsleitflächen 44 und der nachfolgend noch genauer erläuterten Einleitung des ersten Teilstroms 36 (sowie des zweiten Teilstroms 38) wird innerhalb des Rezirku- lationsraums 40 eine Zirkulationsströmung 46 angeregt und stabilisiert, die ausgehend von den Düsen 28 zunächst radial nach außen gerichtet ist, nachfolgend in Richtung auf die erste Stirnwand 16 und radial nach innen entlang dieser gerichtet ist und schließlich von der ersten Stirnwand 16 wieder zu den Düsen 28 gelangt.The outer tube 24 is essentially surrounded by a recirculation chamber 40, to which a further combustion chamber 42 is connected within the combustion chamber 12. Flow guide surfaces 44 are arranged on the inside of the outer wall 18 between the recirculation space 40 and the further combustion space 42. With the help of these flow guide surfaces 44 and the introduction of the first partial flow 36 (and also the second partial flow 38), which is explained in more detail below, a circulation flow 46 is excited and stabilized within the recirculation space 40, which flow is initially directed radially outwards from the nozzles 28, is subsequently directed towards the first end wall 16 and radially inward along the latter and finally reaches the nozzles 28 again from the first end wall 16.
An der ersten Stirnwand 16 ist eine weitere, nicht näher veranschaulichte Brenngaszufuhr 48 vorgesehen. Durch diese weitere Brenngaszufuhr 48 gelangt weiteres Brenngas in die Zirkulationsströmung 46.A further fuel gas supply 48, not illustrated in more detail, is provided on the first end wall 16. Through this further fuel gas supply 48, further fuel gas enters the circulation flow 46.
Aus der ZirkulationsStrömung 46 tritt schließlich im Bereich vor den Düsen 28" abströmendes Brenngas 50 aus und gelangt durch den weiteren Brennraum 42 hindurch zu einem Austritt 52, der in der Stirnwand 20 als eine im Wesentlichen zentrale Öffnung ausgebildet ist. Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem die Brennkammer als Ringbrennkammer gestaltet ist, ist diese Öffnung kreisringförmig.Finally, fuel gas 50 flowing out of the circulation flow 46 emerges in the area in front of the nozzles 28 "and passes through the further combustion chamber 42 to an outlet 52 which is formed in the end wall 20 as an essentially central opening. In one exemplary embodiment, not shown, in which the combustion chamber is designed as an annular combustion chamber, this opening is annular.
Während des Betriebs der Vorrichtung 10 wird durch das Außen- röhr 24, die Luftzufuhr 30 und die Brenngaszufuhr 32 zu den Düsen 28 sowie 28' ein Gemisch 34 aus Brenngas und Brennluft zugeführt, bei dem das Verhältnis von Luft und Brenngas über dem mittleren Luft-/Brenngas-Verhältnis der späteren Verbrennung innerhalb der Brennkammer 12 liegt. Auf diese Weise ist eine Selbstzündung des Gemisches 34 vermieden.During operation of the device 10, a mixture 34 of fuel gas and fuel air is fed through the outer tube 24, the air feed 30 and the fuel gas feed 32 to the nozzles 28 and 28 ′, in which the ratio of air and fuel gas above the average air / Fuel gas ratio of the later combustion is within the combustion chamber 12. In this way, self-ignition of the mixture 34 is avoided.
Das Gemisch 34 wird als erster Teilstrom 36 und zweiter Teilstrom 38 im Wesentlichen radial in die Brennkammer 12 eingebracht. Dabei sind die Düsen 28 derart angeordnet und ausge- formt, dass der erste Teilstrom 36 im Wesentlichen in die ZirkulationsStrömung 46 gelangt und damit innerhalb des Re- zirkulationsraums einen Rezirkulationswirbel anregt. Durch Zugabe von weiterem Brenngas durch die weitere Brenngaszufuhr 48 in einer im Wesentlichen axialen Richtung wird der Rezirkulationswirbel zusätzlich gestützt und derart viel Energie bereitgestellt, dass im Prinzip eine Aufwärmung des gesamten Gemisches auf Zündbedingungen gewährleistet ist.The mixture 34 is introduced as the first partial flow 36 and the second partial flow 38 essentially radially into the combustion chamber 12. In this case, the nozzles 28 are arranged and shaped in such a way that the first partial flow 36 essentially enters the circulation flow 46 and thus excites a recirculation vortex within the recirculation space. By Addition of further fuel gas by means of the further fuel gas supply 48 in an essentially axial direction additionally supports the recirculation vortex and provides so much energy that, in principle, the entire mixture is warmed up to ignition conditions.
An der weiteren Brenngaszufuhr 48 wird pro Zeiteinheit eine solche Gasmenge zugemischt, dass eine möglichst homogene Einmischung in den Rezirkulationswirbel erfolgt und Temperatur- spitzen vermieden werden. Die Einmischung erfolgt bei einem vergleichsweise niedrigem Temperaturniveau, sodass zwar eine Reaktion des Brenngases mit der Brennluft stattfindet, diese Reaktion aber nur zu sehr geringen NOx-Emissionen führt. Die Brenngaszufuhr 48 trägt darüber hinaus zur Kühlung der ersten Stirnwand 16 der Brennkammer 12 bei.At the further fuel gas supply 48, such a quantity of gas is mixed in per time unit that the mixing in the recirculation vortex is as homogeneous as possible and temperature peaks are avoided. The mixing takes place at a comparatively low temperature level, so that although the fuel gas reacts with the combustion air, this reaction only leads to very low NOx emissions. The fuel gas supply 48 also contributes to cooling the first end wall 16 of the combustion chamber 12.
Innerhalb einer stabilen Zirkulationsströmung 46 strömt pro Zeiteinheit zwischen etwa 10% und 20% der gesamten während einer Zeiteinheit zugeführten Brennluft- und Brenngasmasse. Diese Gesamtgasmasse wird im Rezirkulationswirbel vorgewärmt. Die dabei erzielte Verbrennung bzw. Reaktion des Gemisches 34 erfolgt bei einer besonders homogenen Gasdurchmischung und einem vergleichsweise niedrigen Temperaturniveau unter Vermeidung von Temperaturspitzen. Auf eine separate Pilotierung in konventioneller Form oder auf aerodynamische Stabilisierungsmaßnahmen durch Drallerzeuger kann daher bei der Brennkammer 12 verzichtet werden. Ein weiterer Hauptvorteil der Brennkammer 12 und der daran ausgebildeten zweistufigen Zufuhr von Brenngas in den Rezirkulationsraum 40 ist, dass auf Katalysatoren verzichtet werden kann.Within a stable circulation flow 46, between about 10% and 20% of the total mass of combustion air and fuel gas supplied during a unit of time flows per unit of time. This total gas mass is preheated in the recirculation vortex. The combustion or reaction of the mixture 34 achieved in this way takes place with a particularly homogeneous gas mixing and a comparatively low temperature level while avoiding temperature peaks. A separate piloting in conventional form or aerodynamic stabilization measures by swirl generators can therefore be dispensed with in the combustion chamber 12. Another main advantage of the combustion chamber 12 and the two-stage supply of fuel gas to the recirculation space 40 is that catalysts can be dispensed with.
Der zweite Teilstrom 38 des Gemisches 34 und gegebenenfalls weitere Teilströme tritt/treten durch die beispielsweise als Röhrchen ausgestalteten Düsen 28' unmittelbar in das abströ- mende Brenngas 50 ein oder kann bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ganz oder teilweise ebenfalls rezirkulieren. Das abströmende Brenngas 50 ist vergleichsweise heiß, sodass der zweite Teilstrom 38 in ausreichender Form erwärmt und ebenfalls bis zum Austritt 52 vollständig reagiert.The second partial flow 38 of the mixture 34 and, if appropriate, further partial flows directly enter the outflowing fuel gas 50 through the nozzles 28 ', for example in the form of tubes, or can also recirculate in whole or in part in an exemplary embodiment not shown. The outflowing fuel gas 50 is comparatively hot, so that the second partial flow 38 is heated in sufficient form and also reacts completely up to the outlet 52.
Abschließend sei angemerkt, dass der zentral angeordnete Kör- per 22 und das darin ausgebildete Innenrohr 26 die Möglichkeit einer Integration von Flüssigbrennstoffdüsen bietet, sodass die Vorrichtung 10 insgesamt als Zweibrennstoffsystem verwendet werden kann. Mit der Vorrichtung 10 kann also auch flüssiger Brennstoff auf vergleichsweise schadstoffarme Art und Weise oxidiert werden, was bei herkömmlichen Systemen mit Katalysatoren bisher nicht möglich ist. Finally, it should be noted that the centrally arranged body 22 and the inner tube 26 formed therein offers the possibility of integrating liquid fuel nozzles, so that the device 10 can be used as a whole as a two-fuel system. The device 10 can thus also be used to oxidize liquid fuel in a comparatively low-pollutant manner, which has hitherto not been possible in conventional systems with catalysts.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Verbrennen von Brennstoff in einer Brennkammer ( 12 ) , bei dem - Brennstoff und Brennluft vor einem Eintritt in die Brennkammer (12) unter Vermeidung von Selbstzündung gemischt werden,1. Method for burning fuel in a combustion chamber (12), in which - fuel and combustion air are mixed before entering the combustion chamber (12) while avoiding auto-ignition,
- ein erster Teil (36) des Gemisches (34) derart in die Brennkammer (12) eingebracht wird, dass er in der Brennkammer (12) zirkuliert,a first part (36) of the mixture (34) is introduced into the combustion chamber (12) in such a way that it circulates in the combustion chamber (12),
- in die Zirkulationsströmung (46) des ersten Teils (36) des Gemisches (34) weiterer Brennstoff zugeführt wird, bis eine Aufwärmung auf Zündbedingungen gewährleistet wäre, und- Further fuel is fed into the circulation flow (46) of the first part (36) of the mixture (34) until warming up to ignition conditions would be ensured, and
- mindestens ein zweiter Teil (38) des Gemisches (34) derart in die Brennkammer (12) eingebracht wird, dass er sich mit einem aus der Zirkulationsströmung (46) abströmenden, heißen Brenngas (50) mischt, sich erwärmt und bis zu seinem Austritt aus der Brennkammer (12) verbrennt.- At least a second part (38) of the mixture (34) is introduced into the combustion chamber (12) in such a way that it mixes with a hot fuel gas (50) flowing out of the circulation flow (46), heats up and until it emerges burns from the combustion chamber (12).
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Brennstoff und die Brennluft vor einem Eintritt in die Brennkammer (12) derart gemischt werden, dass das Verhältnis von Brennluft zu Brennstoff über dem mittleren Luft-/Brennstoff- Verhältnis der Verbrennung in der Brennkammer (12) liegt.2. The method according to claim 1, characterized in that the fuel and the combustion air are mixed before entering the combustion chamber (12) such that the ratio of combustion air to fuel over the average air / fuel ratio of the combustion in the combustion chamber ( 12) lies.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der erste und/oder der mindestens eine zweite Teil (36, 38) des Gemi- sches (34) aus Brennstoff und Brennluft durch einen zentral in der Brennkammer (12) angeordneten Körper (22) eingebracht wird.3. The method according to claim 1 or 2, since you rchgek characterized in that the first and / or the at least a second part (36, 38) of the mixture (34) of fuel and combustion air through a centrally arranged in the combustion chamber (12) Body (22) is introduced.
4. Verfahren nach Anspruch 3, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als Brennstoff ein Brenngas zugeführt wird, und zusätzlich durch den zentral angeordneten Körper (22) Flüssigbrennstoff zugeführt wird.4. The method according to claim 3, since you rchgek characterized in that a fuel gas is supplied as fuel, and in addition by the centrally arranged body (22) liquid fuel is supplied.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Zirkulationsströmung (46) des ersten Teils (36) des Gemisches (34) aus Brennstoff und Brennluft in einem peripheren Bereich (40) der Brennkammer (12) ausgebildet wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, since you rchgek characterized in that the circulation flow (46) of the first part (36) of the mixture (34) of fuel and combustion air is formed in a peripheral region (40) of the combustion chamber (12) ,
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Brennkammer (12) im Wesentlichen zylindrisch oder ringförmig gestaltet ist und der erste Teil (36) des Gemisches (34) aus Brennstoff und Brennluft im Wesentlichen radial in die Brenn- kammer (12) eingebracht wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, since you rchgek characterized in that the combustion chamber (12) is substantially cylindrical or annular and the first part (36) of the mixture (34) of fuel and combustion air substantially radially into the combustion - Chamber (12) is introduced.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Brennkammer ( 12 ) im Wesentlichen zylindrisch oder ringförmig ges- taltet ist und der weitere Brennstoff (48) im Wesentlichen axial in die Brennkammer (12) eingebracht wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, so that the combustion chamber (12) is essentially cylindrical or ring-shaped and the further fuel (48) is introduced essentially axially into the combustion chamber (12).
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Brenn- kammer ( 12 ) im Wesentlichen zylindrisch gestaltet ist und der mindestens eine zweite Teil (38) des Gemisches (34) aus Brennstoff und Brennluft im Wesentlichen radial in die Brennkammer (12) eingebracht wird.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the combustion chamber (12) is substantially cylindrical and the at least a second part (38) of the mixture (34) of fuel and combustion air substantially radially into the combustion chamber (12) is introduced.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der erste und der mindestens eine zweite Teil (36, 38) des Gemisches (34) aus Brennstoff und Brennluft als ein gemeinsamer Strom in die Brennkammer (12) eingeleitet werden, der innerhalb der Brennkammer (12) aufgeteilt wird. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, since you rchgek characterized in that the first and the at least a second part (36, 38) of the mixture (34) of fuel and combustion air are introduced as a common stream into the combustion chamber (12) which is divided within the combustion chamber (12).
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der erste und/oder der mindestens eine zweite Teil (36, 38) des Gemisches (34) aus Brennstoff und Brennluft durch mindestens eine besonders angepasste Düse (28, 28') in die Zirkulationsströmung (46) sowie die Brennkammer (12) eingeleitet wird.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the first and / or the at least a second part (36, 38) of the mixture (34) of fuel and combustion air through at least one specially adapted nozzle (28, 28 ') is introduced into the circulation flow (46) and the combustion chamber (12).
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Zirku- lationsströmung (46) derart ausgebildet wird, dass pro Zeiteinheit in ihr zwischen etwa 5 % bis 25 %, insbesondere zwischen etwa 10 % und 20 %, der gesamten während einer Zeiteinheit zugeführten Gasmasse zirkuliert.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the circulation flow (46) is formed such that between about 5% and 25%, in particular between about 10% and 20%, of the entire time per unit of time a mass of gas supplied is circulated.
12. Vorrichtung (10) zum Verbrennen von Brennstoff in einer Brennkammer ( 12 ) , insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit12. The device (10) for burning fuel in a combustion chamber (12), in particular for performing the method according to one of claims 1 to 11, with
- einer Mischeinriσhtung (22) zum Mischen von Brennstoff und Brennluft vor einem Eintritt in die Brennkammer (12) unter Vermeidung von Selbstzündung,a mixing device (22) for mixing fuel and combustion air before entering the combustion chamber (12) while avoiding auto-ignition,
- einer ersten Gemisch-Einleiteinrichtung zum Einbringen eines ersten Teils (36) des Gemisches (34) in die Brennkammer (12), derart, dass der erste Teil (36) des Gemisches (34) in der Brennkammer (12) zirkuliert, - einer Brennstoff-Einleiteinriσhtung (48) zum Zuführen von weiterem Brennstoff in die Zirkulationsströmung (46) des ersten Teils (36) des Gemisches (34), bis Zündbedingungen vorliegen, und- a first mixture introduction device for introducing a first part (36) of the mixture (34) into the combustion chamber (12), such that the first part (36) of the mixture (34) circulates in the combustion chamber (12), - one Fuel introduction device (48) for supplying further fuel into the circulation flow (46) of the first part (36) of the mixture (34) until ignition conditions are present, and
- mindestens einer zweiten Gemisch-Einleiteinrichtung zum Einbringen mindestens eines zweiten Teils (38) des Gemisches (34) in die Brennkammer (12), derart, dass der mindestens eine zweite Teil (38) des Gemisches (34) sich mit einem aus der Zirkulationsströmung (46) abströmenden, heißen Brenngas (50) mischt, sich erwärmt und bis zu seinem Austritt aus der Brennkammer (12) verbrennt.- At least one second mixture introduction device for introducing at least a second part (38) of the mixture (34) into the combustion chamber (12), such that the at least one second part (38) of the mixture (34) is in contact with one of the circulation flow (46) outflowing, hot fuel gas (50) mixes, heats up and burns until it emerges from the combustion chamber (12).
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die erste und/oder die mindestens eine zweite Gemisch- Einleiteinrichtung als ein zentral in der Brennkammer (12) angeordneter Körper (22) ausgestaltet ist.13. The apparatus of claim 12, characterized in that the first and / or the at least one second mixture introduction device is designed as a body (22) arranged centrally in the combustion chamber (12).
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die erste und/oder die mindestens eine zweite Gemisch- Einleiteinrichtung zum Einleiten von gasförmigem Brennstoff ausgebildet ist und zusätzlich in dem zentral angeordneten Körper (22) mindestens eine Einrichtung zum Einleiten von Flüssigbrennstoff vorgesehen ist.14. The apparatus of claim 13, so that the first and / or the at least one second mixture introduction device is designed for introducing gaseous fuel and at least one device for introducing liquid fuel is provided in the centrally arranged body (22).
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die erste Gemisch-Einleiteinrichtung und die Brennkammer (12) derart gestaltet sind, dass die Zirkulationsströmung (46) des ersten Teils (36) des Gemisches (34) aus Brennstoff und Brennluft in einem peripheren Bereich (40) der Brennkammer (12) entsteht.15. Device according to one of claims 12 to 14, characterized in that the first mixture introduction device and the combustion chamber (12) are designed such that the circulation flow (46) of the first part (36) of the mixture (34) of fuel and combustion air arises in a peripheral region (40) of the combustion chamber (12).
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Brennkammer ( 12 ) im Wesentlichen zylindrisch oder ringförmig gestaltet ist und die erste Gemisch-Einleiteinrichtung derart gestaltet ist, dass sie den ersten Teil (36) des Gemisches (34) aus Brennstoff und Brennluft im Wesentlichen radial in die Brennkammer ( 12 ) einbringt.16. The device according to one of claims 12 to 15, characterized in that the combustion chamber (12) is substantially cylindrical or annular and the first mixture introduction device is designed such that it from the first part (36) of the mixture (34) Brings fuel and combustion air essentially radially into the combustion chamber (12).
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Brennkammer (12) im Wesentlichen zylindrisch oder ringförmig gestaltet ist und die Brennstoff-Einleiteinrichtung (48) derart gestaltet ist, dass sie den weiteren Brennstoff im Wesentlichen axial in die Brennkammer (12) einbringt.17. Device according to one of claims 12 to 16, characterized in that the combustion chamber (12) is designed essentially cylindrical or ring-shaped and the fuel introduction device (48) is designed such that it essentially axially into the combustion chamber ( 12) brings.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Brennkammer ( 12 ) im Wesentlichen zylindrisch oder ringförmig gestaltet ist und die mindestens eine zweite Gemisch- Einleiteinrichtung derart gestaltet ist, dass sie den mindes- tens einen zweiten Teil (38) des Gemisches (34) aus Brennstoff und Brennluft im Wesentlichen radial in die Brennkammer (12) einbringt.18. Device according to one of claims 12 to 17, since you are characterized in that the combustion chamber (12) is essentially cylindrical or ring-shaped and the at least one second mixture introduction device is designed in such a way that it forms the at least a second part (38) of the mixture (34) of fuel and combustion air essentially radially into the combustion chamber (12).
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die erste und die mindestens eine zweite Gemisch-Einleiteinrichtung derart ausgebildet sind, dass sie den ersten und den mindestens einen zweiten Teil (36, 38) des Gemisches (34) aus Brennstoff und Brennluft als einen gemeinsamen Strom in die Brennkammer (12) einleiten.19. Device according to one of claims 12 to 18, characterized in that the first and the at least one second mixture introduction device are designed such that they the first and the at least a second part (36, 38) of the mixture (34) made of fuel and introduce combustion air into the combustion chamber (12) as a common stream.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, d a du r c h ge k e nn z e i c h n e t, dass die erste und/oder mindestens eine zweite Gemisch-Einleiteinrichtung mindestens eine besonders angepasste Düse (28, 28") zum Einleiten von Brennstoff in die Zirkulationsströmung (46) sowie die Brennkammer (12) aufweisen.20. Device according to one of claims 12 to 19, since you can see that the first and / or at least one second mixture introduction device has at least one specially adapted nozzle (28, 28 ") for introducing fuel into the circulation flow ( 46) and the combustion chamber (12).
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Brennkammer (12) sowie die erste und die mindestens eine zweite Gemisch-Einleiteinrichtung derart ausgebildet sind, dass in der Zirkulationsströmung (46) pro Zeiteinheit zwischen etwa 5 % bis 25 %, insbesondere zwischen etwa 10 % und 20 %, der ge- samten während einer Zeiteinheit zugeführten Gasmasse zirkuliert. 21. Device according to one of claims 12 to 20, since you rchgek characterized that the combustion chamber (12) and the first and the at least one second mixture introduction device are designed such that in the circulation flow (46) per unit of time between about 5% to 25%, in particular between approximately 10% and 20%, of the total gas mass supplied during a unit time.
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