DE102022101659A1 - Fuel processing device for a combustion system of a turbomachine - Google Patents

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Marian Hiestermann
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffaufbereitungseinrichtung (10) für ein Verbrennungssystem einer Strömungsmaschine, aufweisend eine Wasserdampf (W) führende Dampfleitung (13), eine Brennstoffleitung (14) und eine Brennstoffzuführeinrichtung (15), mittels derer Brennstoff (B) einem in der Dampfleitung (13) strömenden Wasserdampf (W) zuführbar ist, um ein Dampf-Brennstoff-Gemisch (G) zu erzeugen sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungssystems einer Strömungsmaschine.The invention relates to a fuel processing device (10) for a combustion system of a turbomachine, having a steam line (13) carrying water vapor (W), a fuel line (14) and a fuel feed device (15), by means of which fuel (B) is fed into a vapor line (13 ) flowing water vapor (W) can be supplied in order to produce a vapor-fuel mixture (G) and a method for operating a combustion system of a turbomachine.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffaufbereitungseinrichtung für ein Verbrennungssystem einer Strömungsmaschine, aufweisend eine Wasserdampf führende Dampfleitung, eine wenigstens abschnittsweise koaxial zu der Dampfleitung angeordnete Brennstoffleitung und eine Brennstoffzuführeinrichtung, mittels welcher einem Wasserdampf Brennstoff zuführbar ist, um ein Dampf-Brennstoff-Gemisch zu erzeugen. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungssystems einer Strömungsmaschine und eine Strömungsmaschine.The invention relates to a fuel processing device for a combustion system of a turbomachine, having a steam line that carries steam, a fuel line that is arranged at least in sections coaxially to the steam line, and a fuel supply device, by means of which fuel can be supplied to steam in order to produce a steam-fuel mixture. In addition, the invention relates to a method for operating a combustion system of a turbomachine and a turbomachine.

In der Vergangenheit wurden für stationäre Gasturbinen und Fluggasturbinen viele Konzepte für eine schadstoffarme Verbrennung entwickelt. Dabei werden unterschiedliche Maßnahmen ergriffen, die das Ziel haben, hohe Spitzentemperaturen und die damit einhergehende Stickoxidbildung zu vermeiden und gleichzeitig die Emission von Kohlenmonoxid und unverbrannten Kohlenwasserstoffen gering zu halten. Es ist bekannt, dass das Medium Wasser bzw. Wasserdampf bei stationären Strömungsmaschinen zur Leistungssteigerung und zur Emissionssenkung eingesetzt werden kann.In the past, many concepts for low-emission combustion were developed for stationary gas turbines and aircraft gas turbines. Various measures are taken with the aim of avoiding high peak temperatures and the associated formation of nitrogen oxides while at the same time keeping emissions of carbon monoxide and unburned hydrocarbons low. It is known that the medium water or water vapor can be used in stationary flow machines to increase performance and reduce emissions.

Auch bei Fluggasturbinen scheint es sinnvoll Wasserdampf zu nutzen, um die Umweltwirkung des Flugverkehrs zu verbessern. Beispielsweise setzt die „Water-Enhanced Turbofan (WET)“-Technologie auf eine Wassereinspritzung in eine Brennkammer. Hierbei bietet Wasserdampf neue Möglichkeiten der Brennstoffaufbereitung und damit ein neues Konzept für eine schadstoffarme Verbrennung in einer Strömungsmaschine.It also seems sensible to use water vapor in aircraft gas turbines in order to improve the environmental impact of air travel. For example, the "Water-Enhanced Turbofan (WET)" technology uses water injection into a combustion chamber. Steam offers new possibilities for fuel processing and thus a new concept for low-emission combustion in a turbomachine.

Hiervon ausgehend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Brennstoffaufbereitungseinrichtung vorzuschlagen, welche insbesondere geringe Schadstoffemissionen in Verbindung mit einer stabilen und zuverlässigen Verbrennung ermöglicht. Ferner soll ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungssystems einer Strömungsmaschine zur Verfügung gestellt werden. Dies wird erfindungsgemäß durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche erreicht. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Proceeding from this, it is an object of the present invention to propose an improved fuel processing device which, in particular, enables low pollutant emissions in connection with stable and reliable combustion. Furthermore, an improved method for operating a combustion system of a turbomachine is to be made available. According to the invention, this is achieved by the teaching of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject matter of the dependent claims.

Gemäß eines ersten Aspekts wird eine Brennstoffaufbereitungseinrichtung für ein Verbrennungssystems einer Strömungsmaschine vorgeschlagen, aufweisend eine Wasserdampf führende Dampfleitung sowie eine Brennstoffleitung. Dabei weist die Brennstoffaufbereitungseinrichtung eine Brennstoffzuführeinrichtung auf, mittels derer Brennstoff einem in der Dampfleitung strömenden Wasserdampf im Wesentlichen quer zu seiner Strömungsrichtung zuführbar ist, um ein Dampf-Brennstoff-Gemisch zu erzeugen.According to a first aspect, a fuel processing device for a combustion system of a turbomachine is proposed, having a steam line carrying water vapor and a fuel line. The fuel processing device has a fuel feed device, by means of which fuel can be fed to steam flowing in the steam line essentially transversely to its direction of flow, in order to produce a steam-fuel mixture.

Beispielsweise weist eine Strömungsmaschine für einen Flugantrieb einen Verdichter, einen Brennraum und eine Turbine auf. Während des Betriebs der Strömungsmaschine wird Luft in einem Verdichter komprimiert, mit Brennstoff vermischt und in einem Brennraum gezündet, um eine Turbine anzutreiben. Ferner weist die Strömungsmaschine ein Brennstoffaufbereitungseinrichtung zum Aufbereiten des Brennstoffs vor dessen Verbrennung im Brennraum auf.For example, a turbomachine for an aircraft engine has a compressor, a combustion chamber and a turbine. During operation of the turbomachine, air is compressed in a compressor, mixed with fuel, and ignited in a combustor to drive a turbine. Furthermore, the turbomachine has a fuel processing device for processing the fuel before it is burned in the combustion chamber.

Um den Wasserdampf bereitzustellen kann, insbesondere überhitzter, Wasserdampf mittels eines Wärmetauschers der Strömungsmaschine erzeugt werden. Hierzu kann beispielsweise dem Abgas der Strömungsmaschine entzogenes Wasser mithilfe von Abgasenergie der Strömungsmaschine erhitzt werden. Durch eine Wasserabscheidung aus dem Abgas kann zudem die Bildung von klimarelevanten Kondensstreifen vermieden oder zumindest reduziert werden.In order to provide the water vapor, in particular superheated water vapor can be generated by means of a heat exchanger of the turbomachine. For this purpose, for example, water extracted from the exhaust gas of the turbomachine can be heated using exhaust gas energy from the turbomachine. By separating water from the exhaust gas, the formation of climate-relevant contrails can be avoided or at least reduced.

Die Brennstoffzuführeinrichtung kann beispielsweise eine Düseneinrichtung aufweisen, mittels derer Brennstoff aus der Brennstoffleitung in die Dampfleitung eingedüst werden kann. Hierbei wird der Brennstoff, insbesondere fein, zerstäubt und in die gerichtete Wasserdampfströmung eingebracht. Durch das Zerstäuben kann eine Vermischung und/oder ein Verdampfen des Brennstoffs im Wasserdampf verbessert werden, so dass die Bildung eines homogenen Dampf-Brennstoff-Gemischs weiter unterstützt wird.The fuel supply device can have a nozzle device, for example, by means of which fuel can be injected from the fuel line into the steam line. Here, the fuel is atomized, particularly finely, and introduced into the directed water vapor flow. Mixing and/or evaporation of the fuel in the water vapor can be improved by the atomization, so that the formation of a homogeneous vapor/fuel mixture is further supported.

Ein Bereich der Brennstoffaufbereitungseinrichtung, in dem ein Zuführen des Brennstoffs zu dem Wasserdampf erfolgt und in dem die Brennstoffzuführeinrichtung angeordnet ist, bildet einen, insbesondere ersten, Mischbereich. Dieser Mischbereich bzw. die Brennstoffzuführeinrichtung ist entfernt von einem Brennraum angeordnet, wodurch eine der Verbrennung vorgelagerte Vermischung von Brennstoff und Wasserdampf erfolgen kann.A region of the fuel processing device, in which the fuel is supplied to the steam and in which the fuel supply device is arranged, forms a, in particular a first, mixing region. This mixing area or the fuel supply device is arranged at a distance from a combustion chamber, as a result of which the fuel and water vapor can be mixed before combustion.

Durch das Zuführen des Brennstoffs im Wesentlichen quer zur Strömungsrichtung des Wasserdampfstroms wird eine sogenannte „jet-in-cross-flow“-Konfiguration geschaffen, welche eine, insbesondere extensive, Vermischung des Wasserdampfs mit dem Brennstoff ermöglicht. Insbesondere kann eine Vermischung von Brennstoff und Wasserdampf gegenüber einem Zuführen mittels eines Druckzerstäubers („pressurized atomizer“) oder Druckluftzerstäubers („air blast atomizer“) verbessert werden.By supplying the fuel essentially transversely to the direction of flow of the water vapor flow, a so-called “jet-in-cross-flow” configuration is created, which enables the water vapor to be mixed, in particular extensively, with the fuel. In particular, mixing of fuel and water vapor can be improved compared to supply by means of a pressure atomizer (“pressurized atomizer”) or compressed air atomizer (“air blast atomizer”).

Durch das im Wesentlichen quer zur Strömungsrichtung des Wasserdampfs erfolgende Zuführen von Brennstoff ist ein hoher Vermischungsgrad erzielbar. Im Wesentlichen quer zur Strömungsrichtung des Wasserdampfs heißt dabei, dass die Strömungsrichtung des Brennstoffs bei dessen Zuführung im Wesentlichen quer zur Strömungsrichtung des Wasserdampfs gerichtet ist. Insbesondere ist die Hauptrichtungskomponente der Brennstoffströmung beim Einbringen in den Wasserdampf senkrecht zu der Strömungsrichtung des Wasserdampfs gerichtet. Daher kann der auf die Reaktivität des Gemisches moderierend wirkende Charakter des Wassergehalts genutzt werden, um ein frühzeitiges Zünden des Brennstoffgemischs zu vermeiden. Zudem kann der im Wasserdampfstrom vorliegende Energiegehalt für eine Vorverdampfung des Brennstoffs in der Dampfströmung genutzt werden bzw. diese verbessern. Da in dem Mischbereich, in welchem dieses Zuführen bzw. Vermischen stattfindet insbesondere kein Luftanteil vorliegt, kann hier ein insbesondere reines gasförmiges Dampf-Brennstoff-Gemisch entstehen, wodurch eine Zündung des Gemischs insbesondere in dem Mischbereich bzw. vor einem Zuführen von Verbrennungsluft vermieden werden kann. Außerdem können durch das Beimischen von Wasserdampf zum Brennstoff Temperaturspitzen in der Brennkammer vermieden und damit die Entstehung von Stickoxiden (NOx) verringert werden.By essentially taking place transversely to the direction of flow of the water vapor Supplying fuel, a high degree of mixing can be achieved. Essentially transverse to the direction of flow of the steam means that the direction of flow of the fuel when it is supplied is essentially transverse to the direction of flow of the steam. In particular, the main directional component of the fuel flow when introduced into the water vapor is directed perpendicularly to the direction of flow of the water vapor. Therefore, the character of the water content, which has a moderating effect on the reactivity of the mixture, can be used to avoid premature ignition of the fuel mixture. In addition, the energy content present in the steam flow can be used for pre-evaporation of the fuel in the steam flow or improve it. Since there is no air in the mixing area in which this supply or mixing takes place, a particularly pure gaseous vapor-fuel mixture can be produced here, which can prevent the mixture from igniting in particular in the mixing area or before combustion air is supplied. In addition, by adding water vapor to the fuel, temperature peaks in the combustion chamber can be avoided and the formation of nitrogen oxides (NOx) can be reduced.

Durch die Absenkung der Zündwahrscheinlichkeit kann ein derart aufbereitetes Dampf-Brennstoff-Gemisch insbesondere für sogenannte „Lean Premixed Prevaporized“-Brennersysteme eingesetzt werden, bei welchen aufgrund der Vorvermischung und Vorverdampfung von Brennstoff, eine magere Verbrennungstechnik und damit eine erhebliche Absenkung der Emissionen (insbesondere NOx) ermöglicht ist.By reducing the probability of ignition, a vapor-fuel mixture prepared in this way can be used in particular for so-called "lean premixed prevaporized" burner systems, in which, due to the premixing and pre-evaporation of fuel, lean combustion technology and thus a significant reduction in emissions (especially NOx) are possible.

Bei einer Ausführungsform ist die Dampfleitung wenigstens abschnittsweise koaxial zu der Dampfleitung angeordnet und bildet dabei einen Ringkanal, der die Brennstoffleitung umgibt. In one embodiment, the steam line is arranged at least in sections coaxially with the steam line and forms an annular channel that surrounds the fuel line.

Dabei verlaufen die Brennstoffleitung und die Dampfleitung wenigstens in dem Bereich, in welchem der Brennstoff dem Wasserdampf zugeführt wird, um eine gemeinsame Mittelachse. Hierdurch wird zum einen ein gleichmäßiges Zuführen von Brennstoff über den Querschnitt des Wasserdampfstroms ermöglicht und zum anderen kann durch die räumliche Nähe in diesem Bereich eine Angleichung der Temperaturen von Brennstoff und Wasserdampf erfolgen, schon bevor diese miteinander vermischt, werden. Hierbei sind, insbesondere in dem Bereich, in dem die Dampfleitung die Brennstoffleitung umgibt, sowohl die Dampfleitung und/oder die Brennstoffleitung rotationssymmetrisch ausgebildet. Die Brennstoffzuführeinrichtung ist dabei insbesondere eingerichtet, Brennstoff aus der Brennstoffleitung radial außen und/oder umlaufend, insbesondere gleichmäßig, zuzuführen. Durch eine solche Konfiguration kann eine verbesserte Vermischung von Brennstoff über den Querschnitt der Dampfleitung bzw. des Wasserdampfstroms ermöglicht werden.The fuel line and the steam line run around a common central axis at least in the area in which the fuel is supplied to the steam. On the one hand, this enables fuel to be fed in uniformly across the cross section of the water vapor flow and, on the other hand, the spatial proximity in this area means that the temperatures of fuel and water vapor can be equalized even before they are mixed with one another. Here, in particular in the area in which the steam line surrounds the fuel line, both the steam line and/or the fuel line are designed to be rotationally symmetrical. The fuel supply device is set up in particular to supply fuel from the fuel line radially on the outside and/or circumferentially, in particular evenly. Such a configuration can enable improved mixing of fuel over the cross section of the steam line or the steam flow.

Insbesondere weist die Brennstoffleitung stromabwärts der Brennstoffzuführeinrichtung ein Endelement auf, welches die Brennstoffleitung abschließt bzw. verschließt, sodass der Brennstoffstrom insbesondere vollständig dem Wasserdampf zugeführt werden kann. Zudem kann abhängig von der Ausgestaltung der Brennstoffaufbereitungseinrichtung vorgesehen sein, dass die Brennstoffleitung in Strömungsrichtung hinter dem Endelement weiterverläuft oder in Verlängerung der Brennstoffleitung ein Platzhalteelement vorgesehen ist, welches den Verlauf der Brennstoffleitung fortsetzt, um insbesondere unerwünschte Verwirbelungen des Dampf-Brennstoff-Gemischs zu vermeiden. Bei einigen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die Brennstoffleitung wenigstens abschnittsweise einen Ringkanal bildet, wobei die Brennstoffleitung die Dampfleitung wenigstens abschnittsweise umgibt und die Brennstoffzuführung nach radial innen erfolgt.In particular, the fuel line has an end element downstream of the fuel supply device, which terminates or closes the fuel line, so that the fuel flow can in particular be completely supplied to the water vapor. In addition, depending on the design of the fuel processing device, it can be provided that the fuel line continues in the direction of flow behind the end element or that a spacer element is provided in the extension of the fuel line, which continues the course of the fuel line, in particular in order to avoid undesirable turbulence in the vapour-fuel mixture. In some embodiments it can be provided that the fuel line forms an annular channel at least in sections, with the fuel line surrounding the steam line at least in sections and the fuel being supplied radially inward.

Bei einer Ausführungsform weist die Brennstoffaufbereitungseinrichtung wenigstens eine Strömungseinrichtung auf, die eingerichtet ist, in dem Dampf-Brennstoff-Gemisch eine gerichtete Strömung, insbesondere einen Drall, zu erzeugen. Durch das Erzeugen einer gerichteten Strömung in dem Dampf-Brennstoff-Gemisch, kann eine homogene Verdampfung und Vermischung des Brennstoffs mit dem Wasserdampf innerhalb des Dampf-Brennstoff-Gemischs erreicht werden. Die Strömungseinrichtung kann insbesondere Leitelemente mit daran angeordneten Strömungsleitflächen beispielsweise in Form einer Beschaufelung aufweisen, welche das Dampf-Brennstoff-Gemisch beim Überströmen leiten bzw. umlenken, wobei eine gerichtete Strömung insbesondere in Form einer Drallströmung im Dampf-Brennstoff-Gemisch erzeugt wird. Beispielsweise kann die gerichtete Strömung mittels eines stromabwärts des Mischbereichs bzw. der Brennstoffzuführeinrichtung angeordneten Drallerzeugers hergestellt werden, in welchem das Dampf- Brennstoff-Gemisch in Rotation versetzt wird und dann mit der dabei ausgebildeten Strömung in der Dampfleitung der Brennstoffaufbereitungseinrichtung strömt.In one embodiment, the fuel processing device has at least one flow device which is set up to generate a directed flow, in particular a swirl, in the steam/fuel mixture. By creating a directed flow in the steam-fuel mixture, a homogeneous vaporization and mixing of the fuel with the water vapor within the steam-fuel mixture can be achieved. The flow device can in particular have guide elements with flow control surfaces arranged thereon, for example in the form of blading, which guide or deflect the steam-fuel mixture as it flows over, with a directed flow being generated in particular in the form of a swirl flow in the steam-fuel mixture. For example, the directed flow can be produced by means of a swirl generator arranged downstream of the mixing region or the fuel supply device, in which the steam-fuel mixture is set in rotation and then flows with the flow formed in the steam line of the fuel processing device.

Bei einer Ausführungsform ist die wenigstens eine Strömungseinrichtung in einem durch die Dampfleitung ausgebildeten Ringkanal angeordnet. Die Strömungseinrichtung ist insbesondere umlaufend in dem durch die Dampfleitung und die Brennstoffleitung gebildeten Kanal angeordnet bzw. wirksam, um eine Umlenkung bzw. Beeinflussung des Dampf-Brennstoff-Gemisch-Stroms über dessen gesamten (Ring-)Querschnitt zu ermöglichen und so eine Vermischung weiter zu begünstigen und/oder stromabwärts ein gerichtetes Strömungsfeld des Dampf-Brennstoff-Gemischs bereitstellen zu können.In one embodiment, the at least one flow device is arranged in an annular channel formed through the steam line. The flow device is in particular arranged or operative circumferentially in the channel formed by the steam line and the fuel line sam, in order to allow a deflection or influencing of the steam-fuel mixture flow over its entire (annular) cross-section and thus to further promote mixing and/or to be able to provide a directed flow field of the steam-fuel mixture downstream.

Bei einer Ausführungsform weist die Brennstoffaufbereitungseinrichtung eine Verbrennungsluftzuführeinrichtung auf, mittels derer dem Dampf-Brennstoff-Gemisch Verbrennungsluft zuführbar ist. Hierbei ist die Verbrennungsluftzuführeinrichtung stromabwärts bezüglich der Brennstoffzuführeinrichtung und abhängig von der Ausführungsform beispielsweise die Dampf-Brennstoff-Gemisch-Leitung bzw. die Dampfleitung wenigstens teilweise umgreifend angeordnet. Insbesondere ist die Verbrennungsluftzuführeinrichtung so angeordnet, dass eine homogene Mischung der Verbrennungsluft mit dem Dampf-Brennstoff-Gemisch erreicht werden kann. Ein Bereich der Brennstoffaufbereitungseinrichtung in dem ein Zuführen von Verbrennungsluft zu dem Dampf-Brennstoff-Gemisch erfolgt und in dem insbesondere die Verbrennungsluftzuführeinrichtung angeordnet ist, kann einen zweiten Mischbereich bilden. Insbesondere ist dieser zweite Mischbereich dem Brennraum vorgelagert oder in einem Bereich, in dem aufbereiteter Brennstoff in den Brennraum der Strömungsmaschine eintritt, angeordnet.In one embodiment, the fuel processing device has a combustion air supply device, by means of which combustion air can be supplied to the steam/fuel mixture. In this case, the combustion air supply device is arranged downstream with respect to the fuel supply device and, depending on the embodiment, for example, at least partially surrounds the steam/fuel mixture line or the steam line. In particular, the combustion air supply device is arranged in such a way that a homogeneous mixture of the combustion air with the steam/fuel mixture can be achieved. A region of the fuel processing device in which combustion air is supplied to the steam/fuel mixture and in which in particular the combustion air supply device is arranged can form a second mixing region. In particular, this second mixing area is located in front of the combustion chamber or in an area in which processed fuel enters the combustion chamber of the turbomachine.

Bei einer Ausführungsform ist die Verbrennungsluftzuführeinrichtung eingerichtet, in der Verbrennungsluft eine gerichtete Strömung, insbesondere einen Drall, zu erzeugen. Indem bei bzw. vor der Zuführung zu dem Dampf-Brennstoff-Gemisch in der Verbrennungsluft eine gerichtete Strömung ausgebildet wird, kann eine Vermischung mit dem gasförmigen Dampf-Brennstoff-Gemisch verbessert werden. Durch die gerichtete Strömung bzw. Drallströmung der Verbrennungsluft und/oder des Luft-Dampf-Brennstoff-Gemischs kann eine Stabilisierung der Flamme im Brennraum erreicht werden. Damit ist eine rasche und vollständige Verbrennung mit kontrollierbarer Temperatur ermöglicht.In one embodiment, the combustion air supply device is set up to generate a directed flow, in particular a swirl, in the combustion air. Mixing with the gaseous vapor-fuel mixture can be improved by forming a directed flow in the combustion air during or before the supply to the vapor-fuel mixture. The flame in the combustion chamber can be stabilized by the directed flow or twisted flow of the combustion air and/or the air-steam-fuel mixture. This enables rapid and complete combustion with a controllable temperature.

Ferner kann durch die in der Verbrennungsluft gebildete Strömung beim Zusammentreffen mit der gerichteten Strömung des Dampf-Brennstoff-Gemischs wenigstens ein Strömungsfeld entstehen, in welchem, insbesondere strömungsbedingte, Scherkräfte wirken und so eine rasche Vermischung zusätzlich begünstigen kann. Somit kann ein Luft-Dampf-Brennstoff-Gemisch mit vorteilhaft homogener Verteilung der Bestandteile gebildet werden, welches dem Brennraum zuleitbar ist, um eine stabile und homogene Verbrennung zu ermöglichen.Furthermore, the flow formed in the combustion air when it meets the directed flow of the steam-fuel mixture can result in at least one flow field in which shear forces, in particular flow-related, can act and thus additionally promote rapid mixing. An air-steam-fuel mixture with an advantageously homogeneous distribution of the components can thus be formed, which can be fed to the combustion chamber in order to enable stable and homogeneous combustion.

Gemäß eines weiteren Aspekts wird ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungssystems einer Strömungsmaschine mit einer Brennstoffaufbereitungseinrichtung vorgeschlagen aufweisend Schritte des Führens eines Wasserdampfs bis zu einem Mischbereich; des Führens eines Brennstoffs bis zu dem Mischbereich, wobei das Führen des Brennstoffs wenigstens abschnittsweise koaxial zu dem Führen des Wasserdampfs erfolgt; und des Zuführens des Brennstoffs zu dem Wasserdampf, um in dem Mischbereich ein Dampf-Brennstoff-Gemisch zu erzeugen, wobei das Zuführen im Wesentlichen quer zu einer Strömungsrichtung des Wasserdampfs erfolgt.According to a further aspect, a method for operating a combustion system of a turbomachine with a fuel processing device is proposed, comprising the steps of conducting steam up to a mixing area; conducting a fuel up to the mixing area, the conducting of the fuel taking place at least in sections coaxially with the conducting of the steam; and supplying the fuel to the steam to create a steam-fuel mixture in the mixing region, the supply being substantially transverse to a direction of flow of the steam.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird der Brennstoff vorteilhaft in einem räumlich vom Brennraum getrennten Mischbereich mit Wasserdampf vermischt bzw. in diesem verdampft und erst nach der Bildung eines Dampf-Brennstoff-Gemischs in den Brennraum der Strömungsmaschine geführt. Bei einer konventionellen Zuführung von Brennstoff in einen Brennraum entstehen um die verdampfenden Brennstofftröpfchen Bereiche mit unterschiedlichen Äquivalenzverhältnissen. Gelangt ein solches Gemisch mit Tröpfchen in die Verbrennungszone, so reagiert der Brennstoff mit der umgebenden Luft hauptsächlich in den nahestöchiometrischen Bereichen um die Brennstofftröpfchen herum, was lokal sehr hohe Temperaturen und damit erhöhte NOX-Emissionen begünstigt. Entsprechend ermöglicht das vorgeschlagene Verfahren eine homogene Verteilung des Brennstoffs im Wasserdampf, und bildet damit eine Grundlage für eine stabile und homogene Verbrennung im Brennraum, woraus auch eine Erhöhung des Wirkungsgrads der Strömungsmaschine resultieren kann. Ferner ergibt sich aus der Verwendung von heißem Dampf zum Verdampfen von flüssigem Brennstoff der Vorteil, dass ein Risiko für eine Selbstzündung oder einen Flammenrückschlag aus dem Brennraum weitgehend vermieden wird, da im Dampf-Brennstoff-Gemisch üblicherweise kein Sauerstoff vorhanden ist.In the proposed method, the fuel is advantageously mixed with water vapor in a mixing region that is spatially separate from the combustion chamber or vaporized in this region and is only fed into the combustion chamber of the turbomachine after the formation of a steam-fuel mixture. When fuel is conventionally fed into a combustion chamber, regions with different equivalence ratios arise around the evaporating fuel droplets. If such a mixture with droplets enters the combustion zone, the fuel reacts with the surrounding air mainly in the near-stoichiometric areas around the fuel droplets, which promotes very high local temperatures and thus increased NOX emissions. Accordingly, the proposed method enables a homogeneous distribution of the fuel in the water vapor and thus forms a basis for stable and homogeneous combustion in the combustion chamber, which can also result in an increase in the efficiency of the turbomachine. Furthermore, the use of hot vapor to vaporize liquid fuel has the advantage that a risk of auto-ignition or flashback from the combustion chamber is largely avoided, since there is usually no oxygen present in the vapour-fuel mixture.

Bei einer Ausführungsform weist das Verfahren einen weiteren Schritt des Erzeugens einer gerichteten Strömung, insbesondere eines Dralls, in dem Dampf-Brennstoff-Gemisch auf. Durch das Erzeugen einer gerichteten Strömung in dem Dampf-Brennstoff-Gemisch wird eine homogene Verdampfung des Brennstoffs in dem Wasserdampf ermöglicht. Beispielsweise wird das Dampf-Brennstoff-Gemisch in Rotation versetzt und strömt mit der dabei ausgebildeten Drallströmung in einer, insbesondere ringkanalförmig ausgebildeten, Dampfleitung der Brennstoffaufbereitungseinrichtung.In one embodiment, the method has a further step of generating a directed flow, in particular a swirl, in the vapour-fuel mixture. Generating a directed flow in the steam-fuel mixture enables homogeneous evaporation of the fuel in the water vapor. For example, the steam-fuel mixture is set in rotation and flows with the twist flow formed in this way in a steam line of the fuel preparation device, which is in particular formed in the shape of a ring channel.

Bei einer Ausführungsform weist das Verfahren einen weiteren Schritt des Vorverdampfens wenigstens eines Anteils des zugeführten Brennstoffs im Dampf-Brennstoff-Gemisch auf, insbesondere um ein weitgehend gasförmiges Dampf-Brennstoff-Gemisch zu erzeugen. Durch das quer zur Strömungsrichtung erfolgende Zuführen des Brennstoffs, führt der hohe Energiegehalt im Dampfstrom zu einer Vorverdampfung des Brennstoffs in der Dampfströmung. Da aber hier keine Verbrennungsluft zugeführt wird, bzw. vorliegt, ist eine Wahrscheinlichkeit für eine Zündung des Dampf-Brennstoff-Gemischs gering.In one embodiment, the method includes a further step of pre-vaporizing at least a portion of the fuel supplied substance in the vapor-fuel mixture, in particular to produce a largely gaseous vapor-fuel mixture. Because the fuel is supplied transversely to the direction of flow, the high energy content in the steam flow leads to pre-evaporation of the fuel in the steam flow. However, since no combustion air is supplied or is present here, the probability of the vapour-fuel mixture igniting is low.

Bei einer Ausführungsform weist das Verfahren einen weiteren Schritt des Zuführens einer Verbrennungsluft zu dem Dampf-Brennstoff-Gemisch auf. Das Zuführen von Verbrennungsluft erfolgt insbesondere stromabwärts des Mischbereichs bzw. in das, insbesondere rein gasförmige, Dampf-Brennstoff-Gemisch, um ein zündbares Gemisch zu erzeugen, welches dem Brennraum zur Verbrennung zugeführt werden kann.In one embodiment, the method includes a further step of supplying combustion air to the vapor-fuel mixture. Combustion air is supplied in particular downstream of the mixing region or into the vapor-fuel mixture, which is in particular purely gaseous, in order to produce an ignitable mixture which can be supplied to the combustion chamber for combustion.

Bei einer Ausführungsform weist das Verfahren einen weiteren Schritt des Erzeugens einer gerichteten Strömung, insbesondere eines Dralls, in der Verbrennungsluft auf. Hierzu kann die Verbrennungsluft vor dem Zuführen, insbesondere durch Passieren einer äußeren Strömungseinrichtung, insbesondere eines Drallgebers ebenfalls in eine gerichtete Strömung versetzt werden, um eine Vermischung der Verbrennungsluft mit dem Dampf-Brennstoff-Gemisch verbessern zu können.In one embodiment, the method has a further step of generating a directed flow, in particular a swirl, in the combustion air. For this purpose, the combustion air can also be set in a directed flow before being supplied, in particular by passing through an external flow device, in particular a twister, in order to be able to improve mixing of the combustion air with the steam-fuel mixture.

Bei einer Ausführungsform wirken beim Zuführen der Verbrennungsluft Scherkräfte zwischen der gerichteten Strömung der Verbrennungsluft und der gerichteten Strömung des Dampf-Brennstoff-Gemischs. Durch die, insbesondere hohen, Scherwirkungen in den Strömungsfeldern der Verbrennungsluft und des Dampf-Brennstoff-Gemischs kann eine schnelle Vermischung erfolgen und gleichzeitig kann aufgrund einer verzögerten Reaktivität basierend auf dem Dampfgehalt des Luft-Dampf-Brennstoff-Gemischs eine Flammenstabilisierung, insbesondere in ausreichender Distanz zur Verbrennungsluftzuführung ermöglicht werden.In one embodiment, when the combustion air is supplied, shear forces act between the directed flow of the combustion air and the directed flow of the vapor-fuel mixture. Due to the particularly high shearing effects in the flow fields of the combustion air and the steam-fuel mixture, rapid mixing can take place and at the same time, due to a delayed reactivity based on the steam content of the air-steam-fuel mixture, flame stabilization can be made possible, in particular at a sufficient distance from the combustion air supply.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben eines Verbrennungssystems einer Strömungsmaschine weist diese eine Brennstoffaufbereitungseinrichtung gemäß wenigstens einer hierin beschriebenen Ausführungsform auf.In one embodiment of the method for operating a combustion system of a turbomachine, the latter has a fuel processing device according to at least one embodiment described herein.

Gemäß eines weiteren Aspekts wird eine Strömungsmaschine vorgeschlagen, aufweisend wenigstens eine hierin beschriebene Brennstoffaufbereitungseinrichtung und/oder eine Strömungsmaschine, welche gemäß einem hierin beschriebenen Verfahren betrieben wird. Insbesondere ist die Strömungsmaschine dabei so ausgebildet, dass mit dieser ein oder mehrere Verfahrensschritte des vorher beschriebenen Verfahrens zum Betreiben eines Verbrennungssystems einer Strömungsmaschine durchführbar sind. Dabei entsprechen die in der vorhergehenden Beschreibung der Brennstoffaufbereitungseinrichtung sowie in der vorhergehenden Beschreibung des Verfahrens angegebenen Merkmale und Eigenschaften in deren Funktionalität und Wirkung im allgemeinen auch den nachfolgend beschriebenen Merkmalen und Eigenschaften der Elemente der Strömungsmaschine.According to a further aspect, a turbomachine is proposed, having at least one fuel processing device described herein and/or a turbomachine which is operated according to a method described herein. In particular, the turbomachine is designed in such a way that it can be used to carry out one or more method steps of the previously described method for operating a combustion system of a turbomachine. The functionality and effect of the features and properties specified in the previous description of the fuel preparation device and in the previous description of the method also generally correspond to the features and properties of the elements of the turbomachine described below.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigt

  • 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften erfindungsgemäßen Brennstoffaufbereitungseinrichtung für ein Verbrennungssystem einer Strömungsmaschine; und
  • 2 eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Verbrennungssystems einer Strömungsmaschine mit einer Brennstoffaufbereitungseinrichtung.
Further features, advantages and possible applications of the invention result from the following description in connection with the figures. It shows
  • 1 a schematic representation of an exemplary fuel processing device according to the invention for a combustion system of a turbomachine; and
  • 2 a schematic representation of a flowchart of the method according to the invention for operating a combustion system of a turbomachine with a fuel processing device.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Ausführungsbeispiels einer Brennstoffaufbereitungseinrichtung 10 für ein nicht weiter dargestelltes Verbrennungssystem einer Strömungsmaschine beispielsweise für einen Flugantrieb. Eine solche Strömungsmaschine weist typischerweise einen Verdichter, einen Brennraum 11 und eine Turbine auf. Während des Betriebs der Strömungsmaschine wird Luft in einem Verdichter komprimiert, mit Brennstoff vermischt und in einem Brennraum 11 gezündet, um eine Turbine anzutreiben. Die Brennstoffaufbereitungseinrichtung 10 ist hierbei zum Aufbereiten des Brennstoffs vor dessen Verbrennung im Brennraum 11 ausgebildet. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a fuel processing device 10 for a combustion system, not shown in detail, of a turbomachine, for example for an aircraft engine. Such a turbomachine typically has a compressor, a combustion chamber 11 and a turbine. During operation of the turbomachine, air is compressed in a compressor, mixed with fuel, and ignited in a combustor 11 to drive a turbine. The fuel preparation device 10 is designed to prepare the fuel before it is burned in the combustion chamber 11 .

Die Brennstoffaufbereitungseinrichtung 10 weist eine Wasserdampf W führende Dampfleitung 13, eine koaxial zu der Dampfleitung 13 angeordnete Brennstoffleitung 14 und eine in einem ersten Mischbereich 40 der Brennstoffaufbereitungseinrichtung 10 angeordnete Brennstoffzuführeinrichtung 15 auf. Hierbei bildet die Dampfleitung 13 einen Ringkanal und umgibt die Brennstoffleitung 14 umlaufend. Mittels der Brennstoffzuführeinrichtung 15 ist Brennstoff B von bzw. aus der Brennstoffleitung 14 einem in der Dampfleitung 13 strömenden Wasserdampf W zuführbar, um ein Dampf-Brennstoff-Gemisch G zu erzeugen.The fuel processing device 10 has a steam line 13 carrying water vapor W, a fuel line 14 arranged coaxially to the steam line 13 and a fuel supply device 15 arranged in a first mixing region 40 of the fuel processing device 10 . Here, the steam line 13 forms an annular channel and surrounds the fuel line 14 all the way around. By means of the fuel supply device 15, fuel B can be supplied from or from the fuel line 14 to a steam W flowing in the steam line 13 in order to produce a steam-fuel mixture G.

Dabei ist die Brennstoffzuführeinrichtung 15 eingerichtet, den Brennstoff B im Wesentlichen quer, insbesondere senkrecht zu der Strömungsrichtung des Wasserdampfs W in diesen einzubringen, um eine Vermischung, angedeutet durch die kreisförmigen Pfeile 30, der beiden Medien W, B zu ermöglichen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Brennstoffleitung 14 umlaufend, durch Ovale symbolisierte Düseneinrichtungen auf, welche die Brennstoffzuführeinrichtung 15 bilden, um den Brennstoff gleichmäßig verteilt über den Querschnitt der Wasserdampfströmung zuführen zu können. Durch die in diesem Mischbereich 40 stattfindende Vermischung von Wasserdampf W mit dem Brennstoff B kann der Brennstoff B, insbesondere vollständig, verdampfen, um ein, insbesondere vollständig gasförmiges, Dampf-Brennstoff-Gemisch G zu erzeugen.The fuel supply device 15 is set up to introduce the fuel B essentially transversely, in particular perpendicularly, to the flow direction of the water vapor W in order to mix it, indicated by the circular gene arrows 30, the two media W, B to allow. In the exemplary embodiment shown, the fuel line 14 has nozzle devices symbolized by ovals all the way around, which form the fuel supply device 15 in order to be able to supply the fuel evenly distributed over the cross section of the water vapor flow. The mixing of water vapor W with the fuel B that takes place in this mixing region 40 allows the fuel B to evaporate, in particular completely, in order to produce a vapor-fuel mixture G, in particular a completely gaseous one.

In dem durch die Dampfleitung 13 ausgebildeten Ringkanal ist eine Strömungseinrichtung 16 in Form einer Beschaufelung angeordnet, die eingerichtet ist, in dem Dampf-Brennstoff-Gemisch G eine gerichtete Strömung, insbesondere eine Rotationsströmung in Form eines Dralls, angedeutet durch die kreisförmigen Pfeile 31, zu erzeugen. Die Brennstoffleitung 14 weist stromabwärts der Brennstoffzuführeinrichtung 15 ein Endelement 20 auf, sodass der Brennstoffstrom nicht in Richtung des Brennraums 11 entweichen kann und insbesondere vollständig dem Wasserdampf W zugeführt werden kann. In Strömungsrichtung hinter dem Endelement 20 ist ein Platzhalteelement 21 in Fortführung der Brennstoffleitung 14 vorgesehen, um unerwünschte Verwirbelungen des Dampf-Brennstoff-Gemischs G zu vermeiden.A flow device 16 in the form of blading is arranged in the annular duct formed by the steam line 13 and is set up to generate a directed flow in the steam-fuel mixture G, in particular a rotational flow in the form of a swirl, indicated by the circular arrows 31. The fuel line 14 has an end element 20 downstream of the fuel supply device 15 so that the fuel flow cannot escape in the direction of the combustion chamber 11 and in particular can be supplied completely to the water vapor W. In the direction of flow behind the end element 20, a spacer element 21 is provided as a continuation of the fuel line 14 in order to avoid undesired turbulence of the vapor/fuel mixture G.

Stromabwärts der Strömungseinrichtung 16 weist die Brennstoffaufbereitungseinrichtung 10 eine Verbrennungsluftzuführeinrichtung 17 auf, mittels derer dem Dampf-Brennstoff-Gemisch G Verbrennungsluft L zuführbar ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Verbrennungsluftzuführeinrichtung 17 insbesondere koaxial umlaufend um die Dampfleitung 13 angeordnet und eingerichtet, in der Verbrennungsluft L eine gerichtete Strömung, insbesondere eine Rotationsströmung in Form eines Dralls, angedeutet durch die kreisförmigen Pfeile 32, zu erzeugen. Hierdurch können beim Zuführen der Verbrennungsluft L in der Brennkammer 11 Scherkräfte zwischen der gerichteten Strömung der Verbrennungsluft L und der gerichteten Strömung des Dampf-Brennstoff-Gemischs G wirken, wodurch eine schnelle und insbesondere homogene Vermischung von Verbrennungsluft L und Dampf-Brennstoff-Gemisch G, angedeutet durch die kreisförmigen Pfeile 33, erfolgen und mittels einer basierend auf dem Wasserdampfgehalt verzögerten Reaktivität des Gemischs eine Stabilisierung der Verbrennung erwirkt werden kann.Downstream of the flow device 16, the fuel processing device 10 has a combustion air supply device 17, by means of which the steam-fuel mixture G combustion air L can be supplied. In the exemplary embodiment shown, the combustion air supply device 17 is arranged in particular coaxially around the steam line 13 and is set up to generate a directed flow in the combustion air L, in particular a rotational flow in the form of a swirl, indicated by the circular arrows 32 . As a result, when the combustion air L is supplied in the combustion chamber 11, shear forces can act between the directed flow of the combustion air L and the directed flow of the steam-fuel mixture G, as a result of which the combustion air L and steam-fuel mixture G are mixed quickly and, in particular, homogeneously, indicated by the circular arrows 33, and stabilization of the combustion can be achieved by means of a delayed reactivity of the mixture based on the water vapor content.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms des erfindungsgemäßen Verfahrens 100 zum Betreiben eines Verbrennungssystems einer Strömungsmaschine mit einer Brennstoffaufbereitungseinrichtung 10. 2 shows a schematic representation of a flowchart of method 100 according to the invention for operating a combustion system of a turbomachine with a fuel processing device 10.

In einem ersten Schritt 101 wird ein Wasserdampf W bis zu einem (ersten) Mischbereich 40 geführt. In einem weiteren Schritt 102 wird ein Brennstoff B bis zu dem Mischbereich 40 geführt, wobei das Führen 102 des Brennstoffs B abschnittsweise koaxial zu dem Führen 101 des Wasserdampfs W erfolgt. Hierzu kann der Wasserdampf W in einer wenigstens abschnittsweise eine Brennstoffleitung 14 umgreifenden Dampfleitung 13 geführt werden.In a first step 101 , steam W is guided to a (first) mixing area 40 . In a further step 102, a fuel B is routed to the mixing region 40, with the route 102 of the fuel B taking place coaxially with the route 101 of the water vapor W in sections. For this purpose, the water vapor W can be guided in a steam line 13 that at least partially encompasses a fuel line 14 .

In einem weiteren Schritt 103 wird der Brennstoff B dem Wasserdampf W zugeführt, um in dem Mischbereich 40 ein Dampf-Brennstoff-Gemisch G zu erzeugen. Hierbei erfolgt das Zuführen 103 im Wesentlichen quer zu einer Strömungsrichtung des Wasserdampfs W, wodurch eine Vermischung bzw. Durchmischung der beiden Medien W und B zu dem Dampf-Brennstoff-Gemisch G verbessert werden kann.In a further step 103 the fuel B is fed to the steam W in order to produce a steam-fuel mixture G in the mixing area 40 . In this case, the supply 103 takes place essentially transversely to a flow direction of the water vapor W, as a result of which mixing or thorough mixing of the two media W and B to form the vapor-fuel mixture G can be improved.

In einem weiteren, optionalen Schritt 104 wird eine gerichtete Strömung wie beispielsweise ein Drall in dem Dampf-Brennstoff-Gemisch G erzeugt, um eine Vermischung weiter zu verbessern. In einem weiteren optionalen Schritt 105 wird wenigstens ein Anteil des zugeführten Brennstoffs B im Dampf-Brennstoff-Gemisch G vorverdampft, um ein, insbesondere rein gasförmiges, Dampf-Brennstoff-Gemisch G bereitzustellen.In a further, optional step 104, a directed flow, such as a swirl, is generated in the vapor/fuel mixture G in order to further improve mixing. In a further optional step 105, at least a proportion of the supplied fuel B in the vapor-fuel mixture G is pre-evaporated in order to provide a vapor-fuel mixture G, in particular a purely gaseous one.

In einem weiteren Schritt 106 wird eine gerichtete Strömung wie beispielsweise ein Drall in einer Verbrennungsluft L erzeugt und diese Verbrennungsluftströmung L wird in einem weiteren Schritt 107 dem Dampf-Brennstoff-Gemisch G zugeführt. Dies kann in der Brennkammer 11 oder in einem der Brennkammer 11 vorgelagerten (zweiten) Mischbereich 41 erfolgen.In a further step 106, a directed flow, such as a swirl, is generated in a combustion air L, and this combustion air flow L is fed to the vapor-fuel mixture G in a further step 107. This can take place in the combustion chamber 11 or in a (second) mixing region 41 upstream of the combustion chamber 11 .

BezugszeichenlisteReference List

1010
Brennstoffaufbereitungseinrichtungfuel preparation facility
1111
Brennraumcombustion chamber
1313
Dampfleitungsteam line
1414
Brennstoffleitungfuel line
1515
Brennstoffzuführeinrichtungfuel supply device
1616
Strömungseinrichtungflow device
1717
Verbrennungsluftzuführeinrichtungcombustion air supply device
BB
Brennstofffuel
GG
Dampf-Brennstoff-Gemischsteam-fuel mixture
LL
Verbrennungsluftcombustion air
WW
WasserdampfSteam
31 bis 3331 to 33
kreisförmige Pfeilecircular arrows
40, 4140, 41
Mischbereichmixing area
100100
VerfahrenProceedings
101 bis 107101 to 107
Schrittesteps

Claims (14)

Brennstoffaufbereitungseinrichtung (10) für ein Verbrennungssystem einer Strömungsmaschine, aufweisend eine Wasserdampf (W) führende Dampfleitung (13), eine Brennstoffleitung (14) und eine Brennstoffzuführeinrichtung (15), mittels welcher Brennstoff (B) einem in der Dampfleitung (13) strömenden Wasserdampf (W) im Wesentlichen quer zu seiner Strömungsrichtung zuführbar ist, um ein Dampf-Brennstoff-Gemisch (G) zu erzeugen.Fuel processing device (10) for a combustion system of a turbomachine, having a steam line (13) carrying steam (W), a fuel line (14) and a fuel supply device (15), by means of which fuel (B) can be supplied to a steam (W) flowing in the steam line (13) essentially transversely to its flow direction in order to produce a steam-fuel mixture (G). Brennstoffaufbereitungseinrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Dampfleitung (13) wenigstens abschnittsweise koaxial zu der Dampfleitung (13) angeordnet ist und dabei einen Ringkanal bildet, der die Brennstoffleitung (14) umgibt.Fuel processing device (10) after claim 1 , wherein the steam line (13) is arranged at least in sections coaxially to the steam line (13) and thereby forms an annular channel which surrounds the fuel line (14). Brennstoffaufbereitungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend wenigstens eine Strömungseinrichtung (16), die eingerichtet ist, in dem Dampf-Brennstoff-Gemisch (G) eine gerichtete Strömung, insbesondere einen Drall, zu erzeugen.Fuel processing device (10) according to one of the preceding claims, having at least one flow device (16) which is set up to generate a directed flow, in particular a swirl, in the vapour/fuel mixture (G). Brennstoffaufbereitungseinrichtung (10) nach Anspruch 3, wobei wenigstens eine Strömungseinrichtung (16) in einem durch die Dampfleitung (13) ausgebildeten Ringkanal angeordnet ist.Fuel processing device (10) after claim 3 wherein at least one flow device (16) is arranged in an annular channel formed by the steam line (13). Brennstoffaufbereitungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend eine Verbrennungsluftzuführeinrichtung (17), mittels derer dem Dampf-Brennstoff-Gemisch (G) Verbrennungsluft (L) zuführbar ist.Fuel processing device (10) according to one of the preceding claims, having a combustion air supply device (17) by means of which combustion air (L) can be supplied to the vapour/fuel mixture (G). Brennstoffaufbereitungseinrichtung (10) nach Anspruch 5, wobei die Verbrennungsluftzuführeinrichtung (17) eingerichtet ist, in der Verbrennungsluft (L) eine gerichtete Strömung, insbesondere einen Drall, zu erzeugen.Fuel processing device (10) after claim 5 , wherein the combustion air supply device (17) is set up to generate a directed flow, in particular a swirl, in the combustion air (L). Verfahren (100) zum Betreiben eines Verbrennungssystems einer Strömungsmaschine mit einer Brennstoffaufbereitungseinrichtung (10) aufweisend die folgenden Schritte: - Führen (101) eines Wasserdampfs (W) bis zu einem Mischbereich (40); - Führen (102) eines Brennstoffs (B) bis zu dem Mischbereich (40), wobei das Führen (102) des Brennstoffs (B) wenigstens abschnittsweise koaxial zu dem Führen (101) des Wasserdampfs (W) erfolgt; und - Zuführen (103) des Brennstoffs (B) zu dem Wasserdampf (W), um in dem Mischbereich (40) ein Dampf-Brennstoff-Gemisch (G) zu erzeugen, wobei das Zuführen (103) im Wesentlichen quer zu einer Strömungsrichtung des Wasserdampfs (W) erfolgt.Method (100) for operating a combustion system of a turbomachine with a fuel processing device (10), comprising the following steps: - guiding (101) a water vapor (W) up to a mixing area (40); - Leading (102) a fuel (B) up to the mixing region (40), the routing (102) of the fuel (B) taking place at least in sections coaxially with the routing (101) of the water vapor (W); and - Supplying (103) the fuel (B) to the water vapor (W) in order to produce a vapor-fuel mixture (G) in the mixing area (40), the supplying (103) taking place essentially transversely to a direction of flow of the water vapor (W). Verfahren (100) nach Anspruch 7, aufweisend den weiteren Schritt: - Erzeugen (104) einer gerichteten Strömung, insbesondere eines Dralls, in dem Dampf-Brennstoff-Gemisch (G).Method (100) according to claim 7 , having the further step: - generating (104) a directed flow, in particular a swirl, in the steam-fuel mixture (G). Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, aufweisend den weiteren Schritt: - Vorverdampfen (105) wenigstens eines Anteils des zugeführten Brennstoffs (B) im Dampf-Brennstoff-Gemisch (G).Method (100) according to any one of Claims 7 or 8th , Having the further step: - Pre-evaporation (105) of at least a portion of the supplied fuel (B) in the vapor-fuel mixture (G). Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, aufweisend den weiteren Schritt: - Zuführen (107) einer Verbrennungsluft (L) zu dem Dampf-Brennstoff-Gemisch (G).Method (100) according to any one of Claims 7 until 9 , having the further step: - supplying (107) combustion air (L) to the steam-fuel mixture (G). Verfahren (100) nach Anspruch 10, aufweisend den weiteren Schritt: - Erzeugen (106) einer gerichteten Strömung, insbesondere eines Dralls, in der Verbrennungsluft (L).Method (100) according to claim 10 , having the further step: - generating (106) a directed flow, in particular a swirl, in the combustion air (L). Verfahren (100) nach Anspruch 11, wobei beim Zuführen (107) der Verbrennungsluft (L) Scherkräfte zwischen der gerichteten Strömung der Verbrennungsluft (L) und der gerichteten Strömung des Dampf-Brennstoff-Gemischs (G) wirken.Method (100) according to claim 11 , wherein when the combustion air (L) is supplied (107), shear forces act between the directed flow of the combustion air (L) and the directed flow of the vapour-fuel mixture (G). Verfahren (100) nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 12 zum Betreiben eines Verbrennungssystems einer Strömungsmaschine mit einer Brennstoffaufbereitungseinrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6.Method (100) according to at least one of Claims 7 until 12 for operating a combustion system of a turbomachine with a fuel processing device (10) according to one of Claims 1 until 6 . Strömungsmaschine aufweisend eine Brennstoffaufbereitungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder welche gemäß einem Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 12 betrieben wird.Flow machine having a fuel processing device (10) according to one of Claims 1 until 6 and/or which according to a method (100) according to any one of Claims 7 until 12 is operated.
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