WO2011134713A1 - Burner system and method for damping such a burner system - Google Patents

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WO2011134713A1
WO2011134713A1 PCT/EP2011/053880 EP2011053880W WO2011134713A1 WO 2011134713 A1 WO2011134713 A1 WO 2011134713A1 EP 2011053880 W EP2011053880 W EP 2011053880W WO 2011134713 A1 WO2011134713 A1 WO 2011134713A1
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plenum
resonator
wall
head end
burner system
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PCT/EP2011/053880
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Sven Bethke
Michael Huth
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23MCASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M20/00Details of combustion chambers, not otherwise provided for, e.g. means for storing heat from flames
    • F23M20/005Noise absorbing 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

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Abstract

The invention relates to a burner system comprising at least two adjacent burners (7), each of which has at least one combustion chamber (6) and a head end (51), wherein the latter comprises at least a fuel injection (55) and a fuel-air premix (56), wherein the burner (7) has a plenum (100) upstream of the fuel-air premix (56), wherein the plenum (100) is bounded by a plenum wall comprising a plenum upper wall (170) and a plenum side wall (150), facing in the direction of flow, wherein the plenum upper wall (170) is arranged ahead of the head end (51), seen in the direction of flow, wherein the plenum side wall (150) is arranged at least partially ahead of the head end (51), seen in the direction of flow, wherein the plenum wall has a side (140) facing the plenum and a side (120) facing away from the plenum and wherein the plenum wall has on the side (120) thereof that is facing away from the plenum at least one resonator. The invention also relates to a method for damping such a burner system.

Description

Beschreibung description
Brennersystem zur Dämpfung eines Brennersystems Burner system for damping a burner system
Die Erfindung betrifft ein Brennersystem mit zumindest zwei benachbarten Brennern, von denen jeder zumindest eine The invention relates to a burner system with at least two adjacent burners, each of which at least one
Brennkammer und ein Kopfende aufweist, wobei letzteres zumindest eine Kraftstoffeinspritzung sowie eine Kraftstoff- Luft Vormischung umfasst, wobei der Brenner stromaufwärts vor der Kraftstoff-Luft Vormischung ein Plenum aufweist wobei das Plenum durch eine Plenumswand mit einer Plenumsoberwand und einer in Strömungsrichtung weisenden Plenumsseitenwand begrenzt ist, wobei die Plenumsoberwand in Strömungsrichtung gesehen vor dem Kopfende angeordnet ist, wobei die Combustion chamber and a head end, the latter comprising at least one fuel injection and a fuel-air premix, the burner having a plenum upstream of the fuel-air premix, the plenum being bounded by a plenum wall having a plenum top wall and a plenum side wall facing in the flow direction, wherein the plenum top wall is arranged upstream of the head end, viewed in the flow direction, wherein the
Plenumsseitenwand zumindest teilweise in Strömungsrichtung gesehen vor dem Kopfende angeordnet ist, wobei die Plenumsseitenwand is at least partially disposed in the flow direction in front of the head end, wherein the
Plenumswand eine dem Plenum zugewandte Seite und eine dem Plenum abgewandte Seite aufweist. Plenum wall has a side facing the plenary and a side facing away from the plenary.
Eine Gasturbinenanlage umfasst im einfachsten Fall eine A gas turbine plant comprises in the simplest case
Verdichter, eine Brennkammer sowie eine Turbine. Im Compressor, a combustion chamber and a turbine. in the
Verdichter erfolgt ein Verdichten von angesaugter Luft, welcher anschließend ein Brennstoff beigemischt wird. In der Brennkammer erfolgt eine Verbrennung des Gemisches, wobei die Verbrennungsabgase der Turbine zugeführt werden, von der den Verbrennungsabgasen Energie entzogen und in mechanische Compressor takes place a compression of sucked air, which is then admixed with a fuel. In the combustion chamber, a combustion of the mixture takes place, wherein the combustion exhaust gases are supplied to the turbine, deprived of the combustion exhaust energy and into mechanical
Energie umgesetzt wird. Energy is implemented.
Schwankungen in der Brennstoffqualität und sonstige Fluctuations in fuel quality and others
thermische oder akustische Störungen führen jedoch zu However, thermal or acoustic disturbances lead to it
Schwankungen in der freigesetzten Wärmemenge. Dabei liegt eine Wechselwirkung von akustischen und thermischen Störungen vor, die sich aufschwingen können. Derartige thermoakustische Schwingungen in den Brennkammern von Gasturbinen - oder auch Strömungsmaschinen im allgemeinen - stellen ein Problem bei dem Entwurf und bei dem Betrieb von neuen Brennkammern, Brennkammerteilen und Brennern für derartige Fluctuations in the amount of heat released. There is an interaction of acoustic and thermal disturbances, which can oscillate. Such thermoacoustic oscillations in the combustion chambers of gas turbines - or turbomachines in general - pose a problem in the design and operation of new combustors, combustor parts and burners for such
Strömungsmaschinen dar. Um Schadstoffemissionen zu verringern, wird in modernen Turbomachines. To reduce pollutant emissions, is used in modern
Anlagen der Kühlmassenstrom verringert. Dadurch wird auch die akustische Dämpfung verringert, so dass thermoakustische Schwingungen zunehmen können. Dabei kann es zu einer sich aufschaukelnden Wechselwirkung zwischen thermischen und akustischen Störungen kommen, die hohe Belastungen der Systems of cooling mass flow reduced. This also reduces the acoustic damping, so that thermoacoustic vibrations can increase. This can lead to a aufschaukelnden interaction between thermal and acoustic disturbances, the high loads of
Brennkammer und steigende Emissionen verursachen können. Wesentlich beeinflusst werden diese thermoakustisch hervorgerufenen Instabilitäten durch die akustischen Eigenschaften des Brennraumes und die am Brennraumeintritt und Brennraum¬ austritt sowie an den Brennkammerwänden vorliegenden Randbedingungen. Zur Verringerung von thermoakustischen Combustion chamber and rising emissions. These thermoacoustically induced instabilities are significantly influenced by the acoustic properties of the combustion chamber and the boundary conditions present at the combustion chamber inlet and combustion chamber exit and at the combustion chamber walls. To reduce thermoacoustic
Schwingungen werden deshalb im Stand der Technik z.B. Vibrations are therefore made in the prior art e.g.
Helmholtz-Resonatoren zur Dämpfung eingesetzt, die die Helmholtz resonators used for damping, the
Amplitude von Schwingungen bestimmter Frequenzen dämpfen. Ein Helmholtz-Resonator umfasst in der Regel ein Volumen mit darin befindlicher Luft oder einem anderen Gas. An das Dampening the amplitude of vibrations of certain frequencies. A Helmholtz resonator typically includes a volume of air or other gas therein. To the
Volumen schließt sich ein Hals, der sog. Resonatorhals an, in dem sich ebenfalls Luft bzw. Gas befindet und das in die Brennkammer mündet. Die Luft bzw. das Gas im Volumen und im Resonatorhals bilden ein Feder-Masse-System, wobei die Luft bzw. das Gas im Volumen die Feder und die Luft bzw. das Gas im Resonatorhals die Masse bildet. Wenn das Feder-Masse- System mit einer Resonanzfrequenz schwingt, die durch das Volumen, die Querschnittsfläche des Resonatorhalses und die Länge des Resonatorhalses bestimmt ist, verhält sich der Helmholtz-Resonator wie eine Öffnung mit unendlicher Länge, die verhindert dass sich eine stehende Welle mit der Volume is followed by a neck, the so-called. Resonatorhals, in which also air or gas is located and which opens into the combustion chamber. The air or the gas in the volume and the resonator neck form a spring-mass system, wherein the air or the gas in the volume of the spring and the air or the gas in the resonator neck forms the mass. When the spring-mass system oscillates at a resonant frequency determined by the volume, the cross-sectional area of the resonator neck, and the length of the resonator neck, the Helmholtz resonator behaves like an infinite-length aperture which prevents a standing wave from interfering with itself of the
Resonanzfrequenz ausbilden kann. Resonant frequency can form.
Die WO 93/10401 AI zeigt eine Einrichtung zur Unterdrückung von Verbrennungsschwingungen in einer Brennkammer einer Gas- turbinenanlage . Ein Helmholtz-Resonator ist mit einer Brennstoffzuführleitung strömungstechnisch verbunden. Die akustischen Eigenschaften der Zuführleitung bzw. des akustischen Gesamtsystems werden hierdurch so verändert, dass Verbren- nungsschwingungen unterdrückt werden. Es hat sich allerdings gezeigt, dass diese Maßnahme nicht in allen Betriebszuständen ausreicht, da es auch bei einer Unterdrückung von Schwingungen in der Brennstoffleitung zu Verbrennungsschwingungen kommen kann. WO 93/10401 AI shows a device for suppressing combustion oscillations in a combustion chamber of a gas turbine plant. A Helmholtz resonator is fluidically connected to a fuel supply line. The acoustic properties of the supply line or the overall acoustic system are thereby changed so that be suppressed vibration. However, it has been shown that this measure is not sufficient in all operating conditions, as it can lead to combustion oscillations even with a suppression of vibrations in the fuel line.
Die WO 03/074936A1 zeigt eine Gasturbine, mit einem Brenner, der in eine Brennkammer mündet, wobei diese Mündung WO 03 / 074936A1 shows a gas turbine, with a burner, which opens into a combustion chamber, said mouth
ringförmig von einem Helmholtz-Resonator umgeben ist. is surrounded annularly by a Helmholtz resonator.
Hierdurch werden Verbrennungsschwingungen durch engen Kontakt zur Flamme effektiv gedämpft, wobei gleichzeitig As a result, combustion vibrations are effectively attenuated by close contact with the flame, at the same time
Temperaturungleichmäßigkeiten vermieden werden. In dem Temperature irregularities are avoided. By doing
Helmholz-Resonator sind Röhrchen angebracht, welche eine Frequenzanpassung bewirken. Helmholz resonator tubes are attached, which cause a frequency adjustment.
In der EP 0 597 138 AI ist eine Gasturbinen-Brennkammer beschrieben, die im Bereich der Brenner luftgespülte Helmholtz- Resonatoren aufweist. Die Resonatoren sind alternierend an der Stirnseite der Brennkammer zwischen den Brennern angeordnet. Durch diese Resonatoren wird Schwingungsenergie von in der Brennkammer auftretenden Verbrennungsschwingungen absorbiert und die Verbrennungsschwingungen werden hierdurch gedämpft . EP 0 597 138 A1 describes a gas turbine combustion chamber which has air-purged Helmholtz resonators in the region of the burners. The resonators are arranged alternately on the end face of the combustion chamber between the burners. By these resonators, vibration energy is absorbed by combustion vibrations occurring in the combustion chamber and the combustion vibrations are thereby damped.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Angabe eines Brennersystems, welche zur Dämpfung von The object of the present invention is therefore to specify a burner system which is used to dampen
Verbrennungsschwingungen einsetzbar ist und welche die obige Problematik vermeidet. Combustion is used and which avoids the above problem.
Dazu weist ein Brennersystem zumindest zwei benachbarte For this purpose, a burner system has at least two adjacent ones
Brenner auf, von denen jeder zumindest eine Brennkammer und ein Kopfende aufweist, wobei letzteres zumindest eine Burner, each of which has at least one combustion chamber and a head end, the latter at least one
Kraftstoffeinspritzung sowie eine Kraftstoff-Luft Vormischun umfasst, wobei der Brenner stromaufwärts vor der Kraftstoff- Luft Vormischung ein Plenum aufweist wobei das Plenum durch eine Plenumswand mit einer Plenumsoberwand und einer in Fuel injection and a fuel-air premix, wherein the burner upstream of the fuel-air premix has a plenum wherein the plenum through a plenum wall with a plenum top wall and an in
Strömungsrichtung weisenden Plenumsseitenwand begrenzt ist, wobei die Plenumsoberwand in Strömungsrichtung gesehen vor dem Kopfende angeordnet ist, wobei die Plenumsseitenwand zumindest teilweise in Strömungsrichtung gesehen vor dem Kopfende angeordnet ist, wobei die Plenumswand eine dem Flow direction facing plenum sidewall is limited, the plenum upper wall seen in the flow direction before is arranged at the head end, wherein the plenum side wall is at least partially disposed in the flow direction in front of the head end, wherein the plenum a the
Plenum zugewandte Seite und eine dem Plenum abgewandte Seite aufweist . Plenum facing side and a side facing away from the plenary.
Es ist bekannt, dass die Leistung von Gasturbinen beim It is known that the performance of gas turbines at
Einsatz von Rohrbrennkammern durch das Auftreten von Use of tube combustion chambers by the occurrence of
thermoakustischen Schwingungen in diesen Brennkammern thermoacoustic vibrations in these combustion chambers
begrenzt wird. Diese wurden bisher mit Helmholt z-Resonatoren vermindert. Bisher wurden nur Helmholtz Resonatoren mit fester Resonanzfrequenz eingesetzt. Diese Resonatoren wurden auf der Brennkammeraußenwand angebracht, um die akustischen Druckschwankungen im der Brennkammer zu dämpfen oder zu unterdrücken . is limited. These have so far been reduced with Helmholtz resonators. So far only Helmholtz resonators with a fixed resonance frequency have been used. These resonators were mounted on the combustion chamber outer wall to dampen or suppress the acoustic pressure fluctuations in the combustion chamber.
Die Resonanzfrequenz eines realen Helmholt z-Resonators ist näherungsweise gemäß der Gleichung f c/ ( 2 π) (5/ (L* V) ) gegeben. Dabei ist c die Schallgeschwindigkeit im Medium, V das Volumen der Resonatorkammer, L die Länge und S die Fläche des Resonatorhalses zwischen Resonatorkammer und Umgebung. Das Volumen V beeinflusst somit die Resonanzfrequenz des Resonators. Das Volumen in der Resonatorkammer verhält sich dabei wie eine Feder und die Fluidmasse im Hals wie die Masse eines mechanischen Feder-Masse-Systems. Der Resonator wirkt im idealen Fall als Tilger, indem er die ihm am The resonant frequency of a real Helmholtz resonator is given approximately in accordance with the equation f c / (2π) (5 / (L * V)). Here, c is the speed of sound in the medium, V is the volume of the resonator chamber, L is the length and S is the area of the resonator neck between the resonator chamber and the surroundings. The volume V thus influences the resonant frequency of the resonator. The volume in the resonator chamber behaves like a spring and the fluid mass in the neck behaves like the mass of a mechanical spring-mass system. The resonator works in the ideal case as a absorber, by the am
Resonatorhalsanfang aufgeprägte Druckschwingung zu einer anderen Frequenz als der in der Brennkammer erzeugten Resonator neck start impressed pressure oscillation to a different frequency than that generated in the combustion chamber
verschiebt. In der Wirklichkeit verändern Einflüsse wie shifts. In reality, influences like change
Fluidreibung, etc. die Wirksamkeit der Resonatoren deutlich, so das sie nicht als Schalltilger , sondern als Schallabsorber wirken, wobei allerdings die Schallamplitude lediglich reduziert, und bei weitem nicht ausgelöscht werden kann. Fluid friction, etc. the effectiveness of the resonators clearly, so they do not sound as a sound absorber, but as a sound absorber act, but the sound amplitude only reduced, and can not be erased by far.
Darüber hinaus kann durch diese Anordnung der wesentliche Anregungsmechanismus nicht unterbrochen werden. Druck- und Schallschnelle im Brenner selbst werden nicht beeinflusst. In addition, the essential excitation mechanism can not be interrupted by this arrangement. Pressure and sound velocity in the burner itself are not affected.
Hier greift nun die Erfindung ein. Erfindungsgemäß weist die Plenumswand auf ihrer plenumsabgewandten Seite zumindest einen Resonator auf. Dies ist besonders vorteilhaft gegenüber dem Stand der Technik, bei dem die Resonatoren direkt auf der Brennkammer bzw. auf der Brennkammeraußenwand angebracht werden, da hier die Druckschwankungen schon im Plenum This is where the invention intervenes. According to the invention, the plenum wall has at least one resonator on its side facing away from the plenum. This is particularly advantageous over the prior art, in which the resonators are mounted directly on the combustion chamber or on the combustion chamber outer wall, since the pressure fluctuations already in plenary
verhindert bzw. unterdrückt werden. Dadurch werden Eigenmoden der Brennkammer vermieden oder zumindest vermindert. be prevented or suppressed. Characterized eigenmodes of the combustion chamber are avoided or at least reduced.
Durch die Erfindung werden thermoakustische Schwingungen weitestgehend vereinfacht verhindert bzw. sogar vermieden und zudem auch Geschwindigkeitsschwankungen im Bereich der By the invention, thermoacoustic vibrations are largely prevented or even avoided and also speed fluctuations in the field of
Kraftstoffeinspritzung/Kraftstoff-Luft Vormischung Fuel Injection / Fuel-Air Premix
verhindert . prevented.
Die Installation des Resonators an der Plenumswand ergibt gegenüber der Anbringung an der Brennkammer den Vorteil niedrigerer Temperaturen. Weiterhin ist eine Realisierung besonders einfach umsetzbar. The installation of the resonator on the plenum wall gives the advantage over lower temperatures compared to the attachment to the combustion chamber. Furthermore, a realization is particularly easy to implement.
In bevorzugter Ausgestaltung weist der Resonator ein Volumen und einen Resonatorhals auf, wobei lediglich der In a preferred embodiment, the resonator has a volume and a resonator neck, wherein only the
Resonatorhals Öffnungen zum Plenum aufweist. Eine Resonator neck openings to the plenum. A
Durchströmung der Resonatoren mit Kühlluft ist nämlich nicht notwendig. Damit entfallen die Kühlluftlöcher auf der Flow through the resonators with cooling air is namely not necessary. This eliminates the cooling air holes on the
Rückseite der Resonatoren, die die Wirksamkeit der Rear of the resonators, which is the effectiveness of
Resonatoren vermindern. Reduce resonators.
Mittels detaillierter Analysen der Modenverteilung im By means of detailed analyzes of the mode distribution in the
Verbrennungssystem wurde erkannt, dass auch die Schalldruckverteilung im Plenum stromauf des Brenners einen merklichen Einfluss auf die Schalldrücke in der Brennkammer hat. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass durch Unterdrückung der Druckschwankungen im Plenum die Ausbildung der typischen Eigenmoden der Brennkammer ebenfalls vermindert bzw. ganz verhindert werden kann. Dies wird nun durch die Anbringung eines Resonators auf der plenumsabgewandten Seite der Combustion system was recognized that the Sound pressure distribution in the plenary upstream of the burner has a significant effect on the sound pressure in the combustion chamber. According to the invention, it has been recognized that by suppressing the pressure fluctuations in plenum, the formation of the typical eigenmodes of the combustion chamber can likewise be reduced or completely prevented. This is now by the attachment of a resonator on the plenumsabgewandten side of
Plenumswand erzielt, die dadurch die Druckschwingung im Plenumswand achieved, thereby the pressure oscillation in the
Plenum unterdrücken. Darüber hinaus werden zudem auch Suppress plenum. In addition, moreover, too
Geschwindigkeitsschwankungen im Bereich der Speed variations in the range of
Kraftstoffeinspritzung/Kraftstoff-Luft Vormischung Fuel Injection / Fuel-Air Premix
verhindert . prevented.
Bevorzugt ist die die Plenumsseitenwand zumindest teilweise um das Kopfende herum angeordnet, und dass dabei die Preferably, the plenum sidewall is at least partially disposed about the head end, and in that case the
Plenumsseitenwand in einer radialen Richtung vom Kopfende beabstandet ist. In bevorzugter Ausgestaltung ist durch die Plenumsseitenwand und das Kopfende ein Kanal ausgebildet. Durch diesen Kanal wird Verdichterluft zu dem Plenum Plenumsseitenwand is spaced in a radial direction from the head end. In a preferred embodiment, a channel is formed by the plenum side wall and the head end. Through this channel, compressor air becomes plenum
geleitet. Diese Verdichterluft kühlt somit die Außenseite der Brennkammer und vermindert so eine Überhitzung der directed. This compressor air thus cools the outside of the combustion chamber and thus reduces overheating of the
Brennkammer. Idealerweise wird so die Verdichterluft Combustion chamber. Ideally, so will the compressor air
vorgewärmt, so dass eine stabilere Verbrennung stattfinden kann . preheated, so that a more stable combustion can take place.
Bevorzugt ist der Resonator ein Helmholtz-Resonator . In bevorzugter Ausgestaltung weist der Helmholtz -Resonator einen Hals auf, welcher längenverstellbar ist. Dies kann beispielsweise über eine verstellbare Hülse realisiert werden. Somit können in der Brennkammer verschiedene Preferably, the resonator is a Helmholtz resonator. In a preferred embodiment, the Helmholtz resonator on a neck which is adjustable in length. This can be realized for example via an adjustable sleeve. Thus, in the combustion chamber different
Frequenzen gedämpft werden. Frequencies are damped.
Bevorzugt sind mehrere Brenner vorgesehen, wobei jeder Preferably, a plurality of burners are provided, each one
Brenner ein Plenum mit einer das Plenum begrenzenden Brenner a plenary with a plenary limiting
Plenumswand mit zumindest einem Resonator auf ihrer Plenum wall with at least one resonator on her
plenumsabgewandten Seite aufweist. Somit können die plenumsabgewandten side has. Thus, the
Schwingungen in der gesamten Gasturbine vermindert werden. Vorteilhafterweise umfasst eine Gasturbine ein solches Vibrations are reduced throughout the gas turbine. Advantageously, a gas turbine comprises such
BrennerSystem. Burner system.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren . Further features, properties and advantages of the present invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the accompanying figures.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Gasturbine in einem Fig. 1 shows schematically a gas turbine in one
Längsteilschnitt,  Partial longitudinal section,
Fig. 2 zeigt einen Rohrbrenner mit Plenum,  2 shows a tube burner with plenum,
Fig. 3 zeigt schematisch den erfindungsgemäßen Resonator,  3 shows schematically the resonator according to the invention,
Die Figur 1 zeigt beispielhaft eine Gasturbine 1 in einem Längsteilschnitt. FIG. 1 shows by way of example a gas turbine 1 in a longitudinal partial section.
Die Gasturbine 1 weist im Inneren einen um eine Rotations¬ achse 2 drehgelagerten Rotor 3 mit einer Welle auf, der auch als Turbinenläufer bezeichnet wird. The gas turbine 1 has inside a rotatably about a rotation ¬ axis 2 rotatably mounted rotor 3 with a shaft, which is also referred to as a turbine runner.
Entlang des Rotors 3 folgen aufeinander ein Ansauggehäuse 4, ein Verdichter 5, eine beispielsweise torusartige Brennkammer 6, mit mehreren koaxial angeordneten Brennern 7, eine Turbine 8 und das Abgasgehäuse 9. Along the rotor 3 follow one another a suction housing 4, a compressor 5, for example, a toroidal combustion chamber 6, with a plurality of coaxially arranged burners 7, a turbine 8 and the exhaust housing. 9
Die Brennkammer 6 kommuniziert mit einem beispielsweise The combustion chamber 6 communicates with an example
Heißgaskanal 11. Dort bilden beispielsweise vier Hot gas channel 11. There form, for example, four
hintereinander geschaltete Turbinenstufen 12 die Turbine 8. Jede Turbinenstufe 12 ist beispielsweise aus zwei Schaufel¬ ringen gebildet. In Strömungsrichtung eines Arbeitsmediums 13 gesehen folgt im Heißgaskanal 11 einer Leitschaufelreihe 15 eine aus Laufschaufeln 20 gebildete Reihe 25. Während des Betriebes der Gasturbine 1 wird vom Verdichter 5 durch das Ansauggehäuse 4 Luft 35 angesaugt und verdichtet. Die am turbinenseitigen Ende des Verdichters 5 The turbine 8 is connected in series with each turbine stage 12. Each turbine stage 12 is formed, for example, from two blade rings . As seen in the direction of flow of a working medium 13 follows in the hot gas channel 11 of a row of vanes 15 formed by a rotor blades 20 row 25. During operation of the gas turbine 1 4 air 35 is sucked and compressed by the compressor 5 through the intake housing. The at the turbine end of the compressor. 5
bereitgestellte verdichtete Luft wird zu den Brennern 7 geführt und dort mit einem Brennstoff vermischt. Das Gemisch wird dann unter Bildung des Arbeitsmediums 13 in der Brennkammer 6 verbrannt. Von dort aus strömt das Arbeitsmedium 13 entlang des Heißgaskanals 11 vorbei an den Leitschaufeln 30 und den Laufschaufeln 20. An den Laufschaufeln 20 entspannt sich das Arbeitsmedium 13 impulsübertragend, so dass die Laufschaufeln 20 den Rotor 3 antreiben und dieser die an ihn angekoppelte Arbeitsmaschine. Vorzugsweise wird der Brenner 7 in Verbindung mit einer sogenannten Rohrbrennkammer 6 (Fig. 2) verwendet. Hierbei weist die Gasturbine 1 mehrere, ringförmig angeordnete provided compressed air is the burners. 7 guided and mixed there with a fuel. The mixture is then burned to form the working medium 13 in the combustion chamber 6. From there, the working fluid 13 flows along the hot gas channel 11 past the guide vanes 30 and the blades 20. At the blades 20, the working fluid 13 relaxes impulsively, so that the blades 20 drive the rotor 3 and this the driven machine coupled to it. Preferably, the burner 7 is used in conjunction with a so-called tube combustion chamber 6 (FIG. 2). Here, the gas turbine 1 a plurality of annularly arranged
Rohrbrennkammern 6 auf, deren abströmseitigen Öffnungen in den ringförmigen Heißgaskanal 11 turbineneingansseitig münden. Dabei sind vorzugsweise an jeder dieser Pipe combustion chambers 6, the outflow openings open into the annular hot gas duct 11 turbine inlet side. These are preferably at each of these
Rohrbrennkammer mehrere, beispielsweise sechs oder acht, Brenner 7 an dem gegenüberliegenden Ende der abströmseitigen Öffnung der Rohrbrennkammer 6 zumeist ringförmig um einen Pilotbrenner angeordnet.  Pipe combustion chamber a plurality, for example six or eight, burner 7 at the opposite end of the downstream opening of the tube combustion chamber 6 is usually arranged in a ring around a pilot burner.
Figur 2 zeigt abschnittweise einen Rohrbrenner 7 schematisch. Der Brenner 7 umfasst ein Kopfende 51, ein Überleitkanal (Transition) 52, und dazwischen einen Liner 53. Dabei wird als „Kopfende (Head-End) 51" im Wesentlichen der Figure 2 shows a section of a tube burner 7 schematically. The burner 7 comprises a head end 51, a transition 52 and a liner 53 therebetween. As the "head end 51", the term "head end 51" is substantially the same as that of FIG
Teilabschnitt der Kraftstoffeinspritzung 55/Kraftstoff-Luft Vormischung 56 des Brenners bezeichnet. Der Liner 53 Part of the fuel injection 55 / fuel-air premix 56 of the burner referred to. The liner 53
erstreckt sich vom Kopfende zu dem Transition 52 auf extends from the head end to the transition 52
beliebige Weise. Durch Liner 53 und Strömungsmantel 60 wird eine Ringpassage 57 ausgebildet durch die Verbrennungs- /Kühlluft 65 eingeströmt. Der Raum vor der any way. By liner 53 and flow jacket 60, an annular passage 57 is formed by the combustion / cooling air 65 flows. The room in front of the
Kraftstoffeinspritzung 55 bzw. Kraftstoff / Luftvormischung 56 wird als Plenum 100 bezeichnet. Der Brenner 7 weist eine Plenumswand mit einer Plenumsoberwand 170 und einer  Fuel injection 55 or fuel / air premix 56 is referred to as plenum 100. The burner 7 has a plenum wall with a plenum top wall 170 and a
Plenumsseitenwand 150 auf. Dabei ist zumindest die Plenum sidewall 150 on. At least that is
Plenumsoberwand 170 in Strömungsrichtung gesehen vor demPlenumsoberwand 170 seen in the flow direction before the
Kopfende 51 angeordnet, wodurch zwischen der Plenumsoberwand 170 und dem Kopfende 51 ein Plenum 100 ausgebildet wird. Die Plenumswand weist eine dem Plenum zugewandte Seite 140 und eine dem Plenum abgewandte Seite 120 aufweist (Fig. 3) . Head end 51 is arranged, whereby a plenum 100 is formed between the plenum top wall 170 and the head end 51. The Plenum wall has a plenum facing side 140 and a side facing away from the plenum 120 (FIG. 3).
Figur 3 zeigt das erfindungsgemäße Brennersystem mit FIG. 3 shows the burner system according to the invention
zumindest einem Brenner 7 mit einer Brennkammer 6 und einem Kopfende 51. Detaillierte Untersuchungen der Modenverteilung in der Brennkammer 6 haben gezeigt, dass die at least one burner 7 with a combustion chamber 6 and a head end 51. Detailed investigations of the mode distribution in the combustion chamber 6 have shown that the
Schalldruckverteilung im Plenum 100 stromauf der Brennkammer 6 einen merklichen Einfluss auf die Schalldrücke in der  Sound pressure distribution in plenum 100 upstream of the combustion chamber 6 has a noticeable effect on the sound pressure in the
Brennkammer 6 hat. Durch Unterdrückung der Druckschwankungen im Plenum 100 kann die Ausbildung der typischen Eigenmoden der Brennkammer 6 ebenfalls vermindert bzw. ganz verhindert werden. Die Plenumswand weist daher erfindungsgemäß auf ihrer plenumsabgewandten Seite 120 zumindest einen Resonator 200 zumeist mehrere Helmholtz - Resonatoren 200 auf. Diese unterdrücken die Druckschwingungen im Plenum 100 vor der Brennkammer 6. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn es sich dabei um Rohrbrennkammern 6 handelt. Der Resonator 200 weist dabei einen Hals 201 auf, welcher längenverstellbar ist. Dies kann über eine verstellbare Hülse realisiert werden. Somit können verschiedene Frequenzen gedämpft werden. Combustion chamber 6 has. By suppressing the pressure fluctuations in the plenum 100, the formation of the typical eigenmodes of the combustion chamber 6 can also be reduced or completely prevented. Therefore, according to the invention, the plenum wall has on its side facing away from the plenum 120 at least one resonator 200, generally more than one Helmholtz resonator 200. These suppress the pressure oscillations in the plenum 100 in front of the combustion chamber 6. This is particularly advantageous when it comes to tube combustion chambers 6. The resonator 200 in this case has a neck 201, which is adjustable in length. This can be realized via an adjustable sleeve. Thus, different frequencies can be damped.
Die Helmholtz-Resonatoren 200 sind an der plenumsabgewandten Plenumsseitenwand 120 vorgesehen. Dort ist eine Realisierung besonders einfach umsetzbar. Darüber hinaus werden so auch Geschwindigkeitsschwankungen im Bereich der The Helmholtz resonators 200 are provided at the plenum facing away from plenum side wall 120. There is a realization particularly easy to implement. In addition, so are speed fluctuations in the field of
Kraftstoffeinspritzung 55 und der Kraftstoff-Luft Vormischung 56 verhindert.  Fuel injection 55 and the fuel-air premix 56 prevented.
Vorteilhafterweise weist lediglich der Resonatorhals 201 Öffnungen zum Plenum 100 auf. Die Realisierung der Helmholtz- Resonatoren 200 im Bereich des Plenums 100 ergibt gegenüber der Anbringung an der Brennkammer den Vorteil niedrigerer Temperaturen als bei der Anbringung an der Advantageously, only the resonator neck 201 has openings to the plenum 100. The realization of the Helmholtz resonators 200 in the region of the plenum 100 gives the advantage over the attachment to the combustion chamber lower temperatures than when mounted on the
Brennkammeraußenseite. Eine Durchströmung der Helmholtz- Resonatoren 200 mit Kühlluft ist daher nicht notwendig. Damit entfallen notwendige Kühlluftlöcher an den Helmholtz - Resonatoren 200, die die Wirksamkeit der Helmholtz - Resonatoren 200 vermindern. Durch die geringeren Temperaturen und durch das Vermeiden, dass heißes Abgas in den Helmholtz - Resonator 200 strömt, ist es deutlich zudem einfacher, reibungs- und turbulenzerhöhende Einbauten im Resonatorhals 201 unterzubringen, was die Wirksamkeit des Helmholtz- Resonators 200 deutlich erhöht. Combustion chamber outside. A flow through the Helmholtz resonators 200 with cooling air is therefore not necessary. This eliminates the need for cooling holes on the Helmholtz resonators 200, which reduce the effectiveness of the Helmholtz Reduce resonators 200. Due to the lower temperatures and by the avoidance of hot exhaust gas flowing into the Helmholtz resonator 200, it is also significantly easier to accommodate friction and turbulence-increasing internals in the resonator neck 201, which significantly increases the effectiveness of the Helmholtz resonator 200.

Claims

Patentansprüche claims
1. Brennersystem mit zumindest zwei benachbarten Brennern (7), von denen jeder zumindest eine Brennkammer (6) und ein Kopfende (51) aufweist, wobei letzteres zumindest eine A burner system comprising at least two adjacent burners (7), each having at least one combustion chamber (6) and a head end (51), the latter being at least one
Kraftstoffeinspritzung (55) sowie eine Kraftstoff-Luft Fuel injection (55) and a fuel-air
Vormischung (56) umfasst, wobei der Brenner (7) stromaufwärts vor der Kraftstoff-Luft Vormischung (56) ein Plenum (100) aufweist wobei das Plenum (100) durch eine Plenumswand mit einer Plenumsoberwand (170) und einer in Strömungsrichtung weisenden Plenumsseitenwand (150) begrenzt ist, wobei die Plenumsoberwand (170) in Strömungsrichtung gesehen vor dem Kopfende (51) angeordnet ist, wobei die Plenumsseitenwand (150) zumindest teilweise in Strömungsrichtung gesehen vor dem Kopfende (51) angeordnet ist, wobei die Plenumswand eine dem Plenum zugewandte Seite (140) und eine dem Plenum Wherein the burner (7) includes a plenum (100) upstream of the fuel-air premix (56), the plenum (100) being defined by a plenum wall having a plenum top wall (170) and a plenum side wall (FIG. 150), the plenum top wall (170) being disposed upstream of the head end (51), the plenum side wall (150) being disposed at least partially upstream of the head end (51), the plenum wall facing one of the plenum Page (140) and one in plenary
abgewandte Seite (120) aufweist has opposite side (120)
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die d a d u r c h e n c i n e, the s
Plenumswand auf ihrer Plenum abgewandte Seite (120) zumindest einen Resonator aufweist. Plenumswand on its side facing away from plenum (120) has at least one resonator.
2. Brennersystem nach Anspruch 1, 2. Burner system according to claim 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die d a d u r c h e n c i n e, the s
Plenumsseitenwand (150) zumindest teilweise um das Kopfende (51) herum angeordnet ist, und dass dabei die Plenumsseitenwand (150) is at least partially disposed around the head end (51) around, and that while the
Plenumsseitenwand (150) in einer radialen Richtung (r) vom Kopfende (51) beabstandet ist.  Plenumsseitenwand (150) in a radial direction (r) from the head end (51) is spaced apart.
3. Brennersystem nach Anspruch 2, 3. Burner system according to claim 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s durch die Plenumsseitenwand (150) und das Kopfende (51) ein Kanal (125) ausgebildet ist. There is a channel (125) through the plenum side wall (150) and the head end (51).
4. Brennersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der 4. Burner system according to one of the preceding claims, d a d u c h e c e n e c e s e s, d a s s
Resonator ein Helmholtz-Resonator (200) ist.  Resonator is a Helmholtz resonator (200).
5. Brennersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s der 5. Burner system according to one of the preceding claims, characterized in that the
Resonator (200) einen Hals (201) aufweist. Resonator (200) has a neck (201).
6. Brennersystem nach einem der Ansprüche 5, 6. Burner system according to one of claims 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s lediglich der Resonatorhals (201) Öffnungen zum Plenum (100) aufweist. In other words, only the resonator neck (201) has openings to the plenum (100).
7. Brennersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s mehrere Brenner (7) vorgesehen sind, wobei jeder Brenner (7) ein7. Burner system according to one of the preceding claims, wherein a plurality of burners (7) are provided, wherein each burner (7) engages
Plenum mit einer Plenumswand mit zumindest einen Resonator an der Plenum abgewandte Seite (120) aufweist. Plenum having a plenum wall with at least one resonator on the side facing away from the plenum (120).
8. Gasturbine mit einem Verdichter, einer Turbine sowie einem Brennersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 8. Gas turbine with a compressor, a turbine and a burner system according to one of the preceding claims.
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