DE102012216080A1 - Brenner - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Brenner zum Erzeugen von Heißgas mit einem an eine Turbine anschließbaren Flammrohr, das in einer das Flammrohr umgebenden Luftführungseinrichtung angeordnet ist, in der ein Strömungsweg für Luft ausgebildet ist, und mit einem an einer Basis festgelegten Brennerkopf, der für das Zuführen von mit Luft vermischtem Brennstoff in das Flammrohr mehrere mit dem Strömungsweg für Luft in der Luftführungseinrichtung kommunizierende Düsenkanäle aufweist, in die eine an der Basis festgelegte Brennstoffdüse ragt.
- Derartige Brenner werden insbesondere für das Betreiben von Mikrogasturbinen eingesetzt. Sie haben einen Brennerkopf, der typischerweise 4 bis 20 Düsenkanäle mit darin angeordneten Brennstoffdüsen enthält, die an einer Brennerflansch-Basis festgelegt sind. In einem rückwärtigen, von dem Brennerkopf abgewandten Abschnitt durchgreifen die Brennstoffdüsen Durchgangsbohrungen in der Brennerflansch-Basis. Die Brennstoffdüsen haben Anschlusseinrichtungen für schlauch- oder rohrförmige Brennstoffleitungen, die in der Regel mit einem außerhalb des Brenners angeordneten Brennstoffverteilerrings verbunden sind. Um zu gewährleisten, dass bei derartigen Brennern keine Leckagen auftreten, ist ein sorgfältiges Abdichten der Brennstoffdüsen zu der Brennerflansch-Basis erforderlich. Das hat einen hohen Fertigungs- und Montageaufwand zur Folge.
- Aufgabe der Erfindung ist es, einen Brenner zum Erzeugen von Heißgas mit einem an eine Turbine anschließbaren Flammrohr bereitzustellen, der einen robusten Aufbau hat und dabei kostengünstig hergestellt werden kann.
- Diese Aufgabe wird durch einen Brenner der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die Brennstoffdüsen für das Versorgen mit Brennstoff an einen in der Basis ausgebildeten Ringkanal angeschlossen sind, der mit einer Brennstoff-Zufuhrleitung verbunden werden kann.
- Die Erfindung beruht einerseits auf dem Gedanken, dass ein Brenner, bei dem die Brennstoffdüsen die Basis nicht durchgreifen sondern an einem in der Basis ausgebildeten Ringkanal angeschlossen sind, einen vergleichsweise einfachen, kostengünstigeren Aufbau haben können. Der Brenner kann dann mit einer verringerten Anzahl an Dichtflächen und Dichtungen aufgebaut werden, was das Verringern von Fertigungskosten ermöglicht. Um den Brenner mit Brennstoff zu versorgen ist dann nämlich kein aufwändiges Verteilersystem nötig, mit dem der Brennstoff auf unterschiedliche Brennstoffdüsen verteilt wird. Im Vergleich zu herkömmlichen Brennern kann so auf eine Vielzahl von Schlauch- und Rohrverbindungen verzichtet werden, die einen hohen Montageaufwand verursachen und nicht nur Sicherheits- sondern auch Umweltprobleme aufwerfen.
- Der Ringkanal ist bevorzugt als eine mittels eines Deckelelements abgedeckte kreisförmige Nut auf einer Seite der Basis gestaltet. Die Seite der Basis, auf der die kreisringförmige Nut ausgebildet ist, kann dabei dem Brennraum zu- oder abgewandt sein.
- Eine Idee der Erfindung ist insbesondere, die Brennstoffdüsen in dem Brenner an einer den Ringkanal abdeckenden Halteeinrichtung festzulegen. Mit der Halteeinrichtung sind diese Brennstoffdüsen bevorzugt verschweißt oder verschraubt. Ein kostengünstiges Herstellen der Brennstoffdüsen wird ermöglicht, indem diese aus einem vorzugsweise temperaturbeständigen, mit einer Kernbohrung versehenen Stangenmaterial gefertigt sind. Indem die Basis des Brenners als ein Flanschteil ausgebildet wird, ist es möglich, den Brenner mit dem Flanschteil z. B. an dem Druckgehäuse einer Turbine zu befestigen.
- Es ist günstig, wenn der Brennerkopf einen Brennerkopfkörper mit mehreren mit der Luftführungseinrichtung kommunizierenden Düsenkanälen aufweist und einen zu dem Flammrohr geöffneten, mit der Luftführungseinrichtung kommunizierenden Pilotbrennraum umgibt. Der Strömungsweg für Luft ist hier möglichst wenigstens abschnittsweise für das Kühlen des Brennerkopfkörpermittels strömender Luft entlang dem Brennerkopf an einer Brennerkopf-Außenfläche geführt. Der Pilotbrennraum kann dann über eine dem Pilotbrennraum zugeordnete Pilot-Brennstoffdüse mit Brennstoff beaufschlagt werden. Durch Zufuhr von Brennstoff durch die Pilot-Brennstoffdüse ist es möglich, den Brenner mit einer Zündeinrichtung zu zünden. Die in dem Pilotbrennraum ausgebildete Flamme dient auch dazu, die Verbrennung in dem Brenner zu stabilisieren. Durch Einstellen der in dem Pilotbrennraum ausgebildeten Flamme ist es darüber hinaus möglich, den Brenner zu steuern bzw. zu regeln und dabei auch die Flamme des Brenners zu stabilisieren.
- Der Pilotbrennraum ist bevorzugt in einem an der Basis festgelegten Einsatz ausgebildet, der eine in den Brennerkopf ragende Pilotbrennraumwand hat. Erfindungsgemäß kann die Pilotbrennraumwand mit Luft gekühlt werden, die durch wenigstens einen mit der Luftführungseinrichtung kommunizierenden, zwischen dem Einsatz und dem Brennerkopf ausgebildeten Strömungskanal strömt.
- Ein Gedanke der Erfindung besteht auch darin, den Brennerkopfkörper mit der durch die Düsenkanäle strömenden Luft zu kühlen. Hierfür ist es von Vorteil, den Brennerkopfkörper topf- oder trichterförmig und/oder rotationssymmetrisch zu gestalten und bei diesem eine Bodenwand vorzusehen, in der es eine bodenseitige Öffnung für eine in den Brennerkopfkörper ragende Brennstoffdüse gibt. Es ist insbesondere möglich, den Brennstoff mit einer in den Brennerkopfkörper ragenden Brennstoffdüse auch seitlich oder schräg in den Brennraum einzubringen. Von Vorteil ist es, wenn dabei in der Bodenwand mehrere in die bodenseitige Öffnung der Bodenwand des Brennerkopfkörpers mündende, mit der Luftführungseinrichtung kommunizierende Luftkanäle ausgebildet sind, durch die Luft in den Brennerkopfkörper so eingeströmt werden kann, dass sich in dem Pilotbrennraum eine Drallströmung ausbildet. Erfindungsgemäß kann der Brennerkopfkörper auch eine den Pilotbrennraum begrenzende Wand mit einer als Brennraumwandfläche wirkenden Wandfläche aufweisen. Der Brennerkopfkörper wird hier mit Luft gekühlt, die über die Strömungswege für Luft an der Brennerkopf-Außenfläche des Brennerkopfkörpers entlangströmt und die dann durch die Düsenkanäle in den Brennraum gelangt.
- Um die thermische Belastung des Brennkopfs gering zu halten, ist es günstig, wenn die Brennraumwandfläche für den Pilotbrennraum mit einer thermischen Schutzschicht überzogen ist.
- Die Luftführungseinrichtung umfasst bevorzugt ein an der Basis in einem federelastischen Lager gehaltenes Luftführungsrohr, das für das Ausgleichen von thermischen Ausdehnungen relativ zu der Basis bewegt werden kann. Damit lassen sich die thermischen Spannungen in dem Brenner gering halten. Das federelastische Lager kann eine an der Basis aufgenommene Feder aufweisen, die ein an dem Luftführungsrohr festgelegtes Federbein abstützt. Dabei ist es günstig, wenn das Luftführungsrohr an dem Federbein in einem der Basis zugewandten Abschnitt in einem das Luftführungsrohr übergreifenden topfförmig und dabei vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgebildeten Leitblech verlagert werden kann, das die durch das Luftführungsrohr eingeführte Luft in die Düsenkanäle umlenkt, um auf diese Weise den Brenner strömungsoptimiert mit Luft zu versorgen. Für das thermische Entkoppeln der Basis von dem Brenner und dem Flammrohr ist es günstig, wenn zwischen dem topfförmig ausgebildeten Leitblech und der Basis eine thermische Isolationsschicht vorgesehen ist.
- Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
- Es zeigen:
-
1 einen Schnitt eines Brenners zum Erzeugen von Heißgas; -
2 einen Abschnitt des Brenners mit Brennstoffdüsen, einem Brennerflansch und einem Brennerkopf; -
3 eine Halteeinrichtung für die Brennstoffdüsen des Brenners; -
4 die Halteeinrichtung mit mehreren Brennstoffdüsen in dem Brennerflansch; und -
5 einen Abschnitt eines weiteren Brenners mit Brennstoffdüsen, einem Brennerflansch und einem Brennerkopf. - Der in der
1 gezeigte Brenner10 ist für das Erzeugen von Heißgas ausgelegt. Der Brenner10 hat ein Flammrohr12 , das in einer Luftführungseinrichtung14 gehalten ist und einen Brennraum15 umgibt. Die Luftführungseinrichtung14 des Brenners10 ist an einer als Brennerflansch ausgebildeten Basis34 festgelegt. Für das Zuführen von mit Luft vermischtem Brennstoff in das Flammrohr12 enthält der Brenner10 einen Brennerkopf16 . Der Brennerkopf16 ist als ein Hohlzylinder gestaltet, der eine Achse19 hat und eine Vielzahl von in der Zylinderwandung ausgebildete, azimutal zueinander versetzt angeordnete Düsenkanäle20 mit einer Durchgangsbohrung aufweist, die zu der Achse19 parallel ist. Diese Düsenkanäle20 münden in den Brennraum15 . In die Düsenkanäle20 ragt jeweils eine Brennstoffdüse17 . Das Flammrohr12 übergreift den Brennerkopf16 und liegt mit seiner Innenseite an einer als Führungsabschnitt für das Flammrohr12 wirkenden Partie an der Außenseite des Brennerkopfs16 an. Das Flammrohr12 ist an dem Brennerkopf16 in der Richtung der Achse19 linearbeweglich geführt, um das Ausgleichen der thermischen Ausdehnung des Flammrohrs12 bei dem Betrieb des Brenners10 zu ermöglichen. - In dem Brenner
10 gibt es Strömungswege21 für Luft, über die durch die Düsenkanäle20 in dem Brennerkopf16 die Luft von der Luftführungseinrichtung14 in den Brennraum15 eingeströmt werden kann. In den Düsenkanälen20 umströmt die von hinten über die Luftführungseinrichtung14 zugeführte Luft die Brennstoffdüse17 und ummantelt den mit der Brennstoffdüse17 koaxial in die Düsenkanäle eingedüsten gasförmigen oder auch flüssigen Brennstoff. Die Strömungswege21 für Luft sind an der Brennerkopf-Außenfläche des Brennerkopfkörpers18 entlanggeführt, um damit den Brennerkopf16 bei einem Betreiben des Brenners10 mit Luft zu kühlen, die entlang der Strömungswege21 strömt. - In den Düsenkanälen
20 wird das Luft-Brennstoff-Gemisch drallfrei technisch vorgemischt. Das Luft-Brennstoff-Gemisch strömt dann aus den Düsenkanälen20 mit einem hohen Impuls in den Brennraum15 . Der in den Brennraum15 eintretende Luft-Brennstoff-Strahl treibt dort eine ausgeprägte innere Rezirkulationszone. Dies sorgt in dem Brennraum15 für eine effektive Mischung von rezirkuliertem Abgas und Frischgas. Neben diesem positiven Effekt auf die Stabilisierung der Flamme verlangsamt eine solche Einmischung des Abgases die chemischen Reaktionsraten. Folglich werden die chemischen Reaktionen dann über ein größeres Volumen verteilt. Die chemisch-kinetisch kontrollierte volumetrische Verbrennung zeigt deshalb ein nahezu homogenes Temperaturfeld, nahe der adiabaten Temperatur des globalen Äquivalenzverhältnisses. Durch das damit verbundene Vermeiden von Temperaturspitzen können deshalb mit dem Brenner10 sehr geringe NOx-Emissionen erzielt werden. - Der Brenner
10 hat einen gegenüber dem Brennraum15 zurückgesetzt angeordneten Pilotbrennraum22 . Der Pilotbrennraum22 ist in einem Einsatz24 ausgebildet. Der Einsatz hat eine als Brennraumwand wirkenden Pilotdomwand25 , die sich mit einer den Pilotbrennraum22 begrenzenden Wandfläche in den Hohlraum des Brennerkopfkörpers18 des Brennerkopfs16 erstreckt. Zwischen der Pilotdomwand25 und dem Brennerkopf16 gibt es Luft-Strömungskanäle26 , die mit der Luftführungseinrichtung14 kommunizieren. Durch das Hindurchströmen von Luft in den Luft-Strömungskanälen26 , die über die Luftführungseinrichtung14 zugeführt wird, ist es möglich, die den Pilotbrennraum22 umgebene Pilotdomwand25 konvektiv zu kühlen. - Der Brenner
10 enthält eine zu dem Brennerkopf16 koaxial angeordnete Pilot-Brennstoffdüse30 , durch die der Pilotbrennraum22 mit Brennstoff beaufschlagt werden kann, der dort mit Luft verbrannt wird, die durch mit der Luftführungseinrichtung14 kommunizierende Strömungskanäle32 einströmt. Es sei bemerkt, dass die Pilot-Brenntopfdüse30 zu dem Brennerkopf16 nicht zwingend koaxial angeordnet sein muss, sondern auch so positioniert sein kann, dass der Brennkopf in Bezug auf die Achse19 schräg in den Pilotbrennraum22 einströmt. Um den durch die Pilot-Brennstoffdüse30 zugeführten Brennstoff zu zünden, gibt es in dem Brenner10 eine elektrische Zündeinrichtung31 . - Die Luftführungseinrichtung
14 enthält ein Luftführungsrohr27 und umfasst ein topfförmig gestaltetes Leitblech36 , das eine der Basis34 zugewandte Bodenwand38 hat, die an einem Isolationsschild40 anliegt. Um die Strömungsmechanik hier zu verbessern, ist es von Vorteil, wenn in diesem Bereich gegebenenfalls noch weitere Leitbleche angeordnet sind. Das Isolationsschild40 befindet sich zwischen der Basis34 und der Bodenwand38 und dient für das thermische Entkoppeln der Basis34 von der Luftführungseinrichtung14 , dem Flammrohr12 , dem Brennerkopf14 und dem Einsatz24 mit dem Pilotbrennraum22 . - Die Basis
34 ist für das Festlegen des Brenners10 an dem Druckgehäuse einer Mikrogasturbine (nicht gezeigt) ausgelegt. An der Basis34 ist die Luftführungseinrichtung14 in einem federelastischen Lager mit mehreren das Isolationsschild40 durchgreifenden Federbeinen42 gehalten, die jeweils gegen eine in einer Ausnehmung44 an der Basis34 aufgenommene Feder46 abgestützt sind. In diesem federelastischen Lager kann das Luftführungsrohr27 für das Ausgleichen der bei Erwärmung hervorgerufenen thermischen Ausdehnungen relativ zu der Basis34 entsprechend dem Doppelpfeil50 in der Richtung der Achse19 des Brennerkopfs16 verlagert werden. - Der Brennerkopf
16 und der Einsatz24 sind mit mehreren, das Isolationsschild40 durchgreifenden Haltebolzen48 an der Basis34 festgelegt. - Die
2 zeigt einen Abschnitt des Brenners mit den Brennstoffdüsen17 und der Basis34 . Die Brennstoffdüsen17 haben eine als Kernbohrung gestaltete Düsenbohrung29 , die als Brennstoff-Düsenkanal für das Zuführen von Brennstoff in den Brennraum15 wirkt. Die Brennstoffdüsen17 sind an der Basis34 gehalten. Sie durchgreifen das Isolationsschild40 sowie die Bodenwand38 des Leitblechs36 . Um die Brennstoffdüsen17 mit Brennstoff zu versorgen, gibt es in der Basis34 einen mit den Brennstoffdüsen17 kommunizierenden Ringkanal52 . Der Ringkanal52 ist geschlossen. Er ist als eine in der Basis34 ausgebildete, brennraumseitig angeordnete kreisringförmige Nut gestaltet, die mit einem in dem Körper53 der Basis34 mittels Verschrauben oder Verschweißen festgelegten ringförmigen Deckelelement54 abgedeckt ist. Das ringförmige Deckelelement54 hält die Brennstoffdüsen17 in einem Düsensitz33 , der in eine Durchgangsbohrung55 in das Deckelelement54 ragt. An dem Deckelelement54 sind die Brennstoffdüsen17 mittels Verschrauben festgelegt. Die Düsenbohrung29 der Brennstoffdüsen17 kommuniziert mit dem Ringkanal52 . - Die
3 zeigt die Brennstoffdüsen17 mit dem ringförmigen Deckelelement54 . Die4 ist eine Teilansicht der Basis34 mit mehreren Brennstoffdüsen17 . Die Brennstoffdüsen17 sind aus einem mit der Kernbohrung versehenen vorzugsweise temperaturbeständigen Stangenmaterial gefertigt. Diese Maßnahme ermöglicht ein Herstellen der Brennstoffdüsen17 mit einem geringen Fertigungsaufwand. Die Brennstoffdüsen17 haben in einem zu dem Deckelelement54 weisenden Abschnitt ein Außengewinde23 , das in den an dem Deckelelement54 mittels Verschweißen festgelegten Düsensitz33 eingeschraubt ist. Diese Maßnahme ermöglicht ein einfaches und schnelles Austauschen von Brennstoffdüsen17 in dem Brenner10 . - Es sei bemerkt, dass die Brennstoffdüsen
17 in einer modifizierten Ausführungsform des Brenners10 auch mittels Verschweißen an das ringförmige Deckelelement17 angeschlossen werden können. - Der Ringkanal
52 in der Basis34 des Brenners10 ist durch einen Zufuhrkanal56 mit Brennstoff beaufschlagbar. Der Zufuhrkanal56 kann mit einem Kupplungselement58 an eine Brennstoffleitung (nicht gezeigt) angeschlossen werden. Der Ringkanal52 ist ein Verteilerring für Brennstoff. In einer modifizierten Ausführungsform des Brenners kann der Ringkanal auch als eine mittels eines Deckelelements abgedeckte kreisförmige Nut auf der Seite der Basis34 gestaltet sein, die dem Brennraum15 abgewandt ist. In diesem Fall ist es z. B. nicht erforderlich, das Deckelelement mit der Basis zu verschweißen, da bei einem Betrieb des Brenners immer moderate Temperaturen auftreten, bei denen ein Einsatz von üblichen Dichtungen problemlos möglich ist. Der in dem Ringkanal52 auf die Düsen17 des Brenners10 verteilte Brennstoff kann flüssig oder gasförmig sein. Der Ringkanal52 ist somit ein in die als Brennerflansch ausgebildete Basis34 integriertes Brennstoffplenum, d. h. der Ringkanal wirkt als ein in dem Körper53 der Basis34 aufgenommener Brennstoffverteiler. - Die
5 zeigt einen Abschnitt eines weiteren Brenners100 zum Erzeugen von Heißgas mit einem an eine Turbine anschließbaren Flammrohr112 , der einen dem vorstehend anhand der1 bis4 beschriebenen Brenner10 entsprechenden Aufbau hat. In der5 sind die Baugruppen des Brenners100 , die zu Baugruppen des Brenners10 gleich sind, mit in Bezug auf die1 bis4 um die Zahl100 erhöhten Bezugszeichen kenntlich gemacht. - Anders als bei dem Brenner
10 ist der Pilotbrennraum122 hier nicht in einem Einsatz ausgebildet. Der Körper118 des Brennerkopfs116 in dem Brenner100 ist hier topf- oder trichterförmig bzw. rotationssymmetrisch gestaltet. Der Körper118 hat eine Bodenwand139 mit einer bodenseitigen Öffnung141 für eine Pilot-Brennstoffdüse130 , die in eine in dem Körper118 ausgebildete als Vormischstrecke wirkende Mischkammer143 ragt. Der Körper118 des Brennerkopfs116 hat mehrere Luftführungskanäle145 , die in der Bodenwand139 angeordnet sind und die von der als Vormischstrecke wirkenden Mischkammer143 ausgehend nach außen verlaufen. Diese Luftführungskanäle145 sind an den Strömungsweg121 für Luft in der Luftführungseinrichtung114 angeschlossen. Die Luftführungskanäle145 münden dabei in die als Vormischstrecke wirkende Mischkammer143 . - Durch das Einströmen von Luft über die Luftführungskanäle
145 in der als Vormischstrecke wirkenden Mischkammer143 wird dort eine Drallströmung ausgebildet. Der Körper118 des Brennerkopfs116 hat einen Abschnitt mit einer bevorzugt rotationssymmetrischen Pilotbrennraumwand147 , die den Pilotbrennraum122 umgibt und die eine den Pilotbrennraum122 begrenzende Wandfläche151 hat. Die Wandfläche151 ist eine Brennraumwandfläche für den Pilotbrennraum122 . In der Pilotbrennraumwand147 sind eine Vielzahl von Düsenkanälen120 ausgebildet, die jeweils Luft aus der Luftführungseinrichtung114 erhalten. In diesen Düsenkanälen120 ist jeweils eine Brennstoffdüse117 angeordnet. Die dem Pilotbrennraum122 zugewandte Wandfläche151 des Brennerkopfs118 ist mit einer thermischen Schutzschicht149 überzogen. - Durch die mit dem Strömungsweg
121 zwischen dem Flammrohr112 und dem Luftführungsrohr127 strömende Luft, die über die Luftführungskanäle145 in der als Vormischstrecke wirkenden Mischkammer143 und durch die Düsenkanäle120 in den Brennraum gelangt, wird der Brennerkopfkörper118 bei einem Betreiben des Brenners100 gekühlt. Dabei leistet auch der aus den Brennstoffdüsen117 austretende Brennstoff, der durch die Brennstoffdüsen strömt, einen Beitrag zur Kühlung des Brennerkopfkörpers118 . Da sich die Kühlwirkung für den Brennerkopfkörper118 mit abnehmender Wandstärke verbessert, ist es hier von Vorteil, wenn die Wandstärke der Pilotbrennraumwand147 des Brennerkopfkörpers118 möglichst dünn ist. - Zusammenfassend ist Folgendes festzuhalten: Ein Brenner
10 zum Erzeugen von Heißgas hat ein an eine Turbine anschließbares Flammrohr12 . Der Brenner enthält eine das Flammrohr12 umgebende Luftführungseinrichtung14 die einen Strömungsweg21 für Luft aufweist. Der Brenner hat einen an einer Basis34 festgelegten Brennerkopf16 . Der Brennerkopf16 weist für das Zuführen von mit Luft vermischtem Brennstoff in das Flammrohr12 mehrere mit der dem Strömungsweg21 für Luft in der Luftführungseinrichtung14 kommunizierende Düsenkanäle20 auf. In die Düsenkanäle20 ragt jeweils eine an der Basis34 festgelegte Brennstoffdüse17 . Die Brennstoffdüsen17 sind für das Versorgen mit Brennstoff an einen in der Basis34 ausgebildeten Ringkanal52 angeschlossen, der mit einer Brennstoff-Zuführleitung verbunden werden kann. - Bezugszeichenliste
-
- 10
- Brenner
- 12
- Flammrohr
- 14
- Luftführungseinrichtung
- 15
- Brennraum
- 16
- Brennerkopf
- 17
- Brennstoffdüse
- 18
- Brennerkopfkörper
- 19
- Achse
- 20
- Düsenkanal
- 21
- Strömungsweg
- 22
- Pilotbrennraum
- 23
- Außengewinde
- 24
- Einsatz
- 25
- Pilotdomwand
- 26
- Luft-Strömungskanal
- 27
- Luftführungsrohr
- 28
- Pilotdomwand
- 29
- Düsenbohrung
- 30
- Pilot-Brennstoffdüse
- 32
- Strömungskanal
- 31
- Zündeinrichtung
- 33
- Düsensitz
- 34
- Basis
- 36
- Leitblech
- 38
- Bodenwand
- 40
- Isolationsschild
- 42
- Federbein
- 44
- Ausnehmung
- 46
- Feder
- 48
- Haltebolzen
- 50
- Doppelpfeil
- 52
- Ringkanal
- 53
- Körper
- 54
- Deckelelement
- 55
- Durchgangsbohrung
- 56, 58
- Kupplungselement
- 100
- Brenner
- 112
- Flammrohr
- 114
- Luftführungseinrichtung
- 117
- Brennstoffdüse
- 118
- Brennerkopfkörper
- 120
- Düsenkanäle
- 121
- Strömungsweg
- 122
- Pilotbrennraum
- 130
- Pilot-Brennstoffdüse
- 134
- Basis
- 139
- Bodenwand
- 141
- bodenseitige Öffnung
- 143
- Mischkammer
- 145
- Luftführungskanäle
- 147
- Pilotbrennraumwand
- 149
- Schutzschicht
- 151
- Wandfläche
Claims (16)
- Brenner (
10 ) zum Erzeugen von Heißgas mit einem an eine Turbine anschließbaren Flammrohr (12 ), das in einer das Flammrohr (12 ) umgebenden Luftführungseinrichtung (14 ) angeordnet ist, in der ein Strömungsweg (21 ) für Luft ausgebildet ist, und mit einem an einer Basis (34 ) festgelegten Brennerkopf (16 ), der für das Zuführen von mit Luft vermischtem Brennstoff in das Flammrohr (12 ) mehrere mit dem Strömungsweg (21 ) für Luft in der Luftführungseinrichtung (14 ) kommunizierende Düsenkanäle (20 ) aufweist, in die eine an der Basis (34 ) festgelegte Brennstoffdüse (17 ) ragt, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffdüsen (17 ) für das Versorgen mit Brennstoff an einen in der Basis (34 ) ausgebildeten Ringkanal (52 ) angeschlossen sind, der mit einer Brennstoff-Zufuhrleitung verbunden werden kann. - Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffdüsen (
17 ) an einer den Ringkanal (52 ) abdeckenden Halteeinrichtung (54 ) festgelegt sind. - Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffdüsen (
17 ) mit der Halteeinrichtung (54 ) verschweißt oder verschraubt sind. - Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffdüsen (
17 ) aus einem temperaturbeständigen, mit einer Kernbohrung versehenem Stangenmaterial gefertigt sind. - Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis (
34 ) als ein Flanschteil für das Festlegen des Brenners (10 ) in einem Druckgehäuse ausgebildet ist. - Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennerkopf (
16 ) einen Brennerkopfkörper (18 ) hat, in den die mit dem Strömungsweg (21 ) für Luft in der Luftführungseinrichtung (14 ) kommunizierenden Düsenkanäle (20 ) ausgebildet sind, der einen zu dem Flammrohr (12 ) geöffneten mit der Luftführungseinrichtung (14 ) kommunizierenden Pilotbrennraum (22 ) umgibt. - Brenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsweg (
21 ) für Luft wenigstens abschnittsweise für das Kühlen des Brennerkopfkörpers (18 ) mittels strömender Luft entlang dem Brennerkopf (16 ) an einer Brennerkopf-Außenfläche geführt ist. - Brenner nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der der Pilotbrennraum (
22 ) über eine Pilot-Brennstoffdüse (30 ) mit Brennstoff beaufschlagt werden kann. - Brenner nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Pilotbrennraum (
22 ) in einem an der Basis (34 ) festgelegten Einsatz (24 ) ausgebildet ist, der eine in den Brennerkopfkörper (18 ) ragende Pilotbrennraumwand (25 ) hat, die mit Luft gekühlt werden kann, die durch wenigstens einen mit dem Strömungsweg (21 ) für Luft in der Luftführungseinrichtung (14 ) kommunizierenden zwischen dem Einsatz (24 ) und dem Brennerkopf (16 ) ausgebildeten Fluidkanal (26 ) strömt. - Brenner (
100 ) zum Erzeugen von Heißgas mit einem an eine Turbine anschließbaren Flammrohr (112 ), das in einer das Flammrohr (112 ) umgebenden Luftführungseinrichtung (114 ) angeordnet ist, in der ein Strömungsweg (121 ) für Luft ausgebildet ist, und mit einem an einer Basis (134 ) festgelegten Brennerkopf (116 ), der für das Zuführen von mit Luft vermischtem Brennstoff in das Flammrohr (112 ) mehrere mit dem Strömungsweg (121 ) für Luft in der Luftführungseinrichtung (114 ) kommunizierende Düsenkanäle (120 ) aufweist, in denen sich eine an der Basis (134 ) festgelegte Brennstoffdüse (117 ) befindet, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennerkopf (116 ) einen Brennerkopfkörper (118 ) hat, in dem die mit dem Strömungsweg (121 ) für Luft in der Luftführungseinrichtung (114 ) kommunizierenden Düsenkanäle (120 ) ausgebildet sind, der einen zu dem Flammrohr (112 ) geöffneten mit der Luftführungseinrichtung (114 ) kommunizierenden Pilotbrennraum (122 ) umgibt, wobei der Brennerkopfkörper (118 ) topfförmig gestaltet ist sowie eine Bodenwand (138 ) aufweist, in der es eine bodenseitige Öffnung für eine in den Brennerkopfkörper ragende Pilot-Brennstoffdüse (130 ) gibt und in der mehrere in der Bodenwand (138 ) verlaufende in die bodenseitige Öffnung (141 ) mündende mit der Luftführungseinrichtung (114 ) kommunizierende Luftführungskanäle (145 ) ausgebildet sind, und wobei der Brennerkopfkörper (118 ) einen Abschnitt mit einer den Pilotbrennraum (122 ) umgebenden Pilotbrennraumwand (147 ) aufweist, die eine den Pilotbrennraum (122 ) begrenzende Wandfläche (151 ) hat. - Brenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Strömungsweg (
121 ) für Luft in der Luftführungseinrichtung (114 ) kommunizierenden Düsenkanäle (120 ) in der Pilotbrennraumwand (147 ) ausgebildet sind. - Brenner nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennraumwandfläche (
151 ) für den Pilotbrennraum (122 ) mit einer thermischen Schutzschicht überzogen ist. - Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftführungseinrichtung (
14 ) ein an der Basis (34 ) in einem federelastischen Lager gehaltenes Luftführungsrohr (27 ) umfasst, das für das Ausgleichen von thermischen Ausdehnungen relativ zu der Basis (34 ) bewegt werden kann. - Brenner nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das federelastische Lager eine an der Basis (
34 ) aufgenommene Feder (46 ) aufweist, die ein an dem Luftführungsrohr (27 ) festgelegtes Federbein (42 ) abstützt. - Brenner nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftführungsrohr (
27 ) an dem Federbein (42 ) mit einem der Basis (34 ) zugewandten Abschnitt in einem das Luftführungsrohr (27 ) übergreifenden, an der Basis (34 ) festgelegten, vorzugsweise topfförmig ausgebildeten Leitblech (36 ) verlagerbar ist, das die durch das Luftführungsrohr (27 ) zugeführte Luft in die Düsenkanäle (20 ) umlenkt - Brenner nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Leitblech (
36 ) und der Basis (34 ) ein das Leitblech (36 ) mit der Luftführungseinrichtung (14 ) und dem Flammrohr (12 ) von der Basis (34 ) thermisch entkoppelndes Isolationsschild (40 ) vorgesehen ist.
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