EP0924458B1 - Brenner - Google Patents

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EP0924458B1
EP0924458B1 EP97811010A EP97811010A EP0924458B1 EP 0924458 B1 EP0924458 B1 EP 0924458B1 EP 97811010 A EP97811010 A EP 97811010A EP 97811010 A EP97811010 A EP 97811010A EP 0924458 B1 EP0924458 B1 EP 0924458B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
burner
front plate
relief slit
curvature
cone bodies
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP97811010A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0924458A1 (de
Inventor
Uy-Liem Dr. Nguyen
Joachim Dr. Krautzig
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General Electric Switzerland GmbH
Original Assignee
Alstom SA
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Filing date
Publication date
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Priority to DE59708077T priority patent/DE59708077D1/de
Priority to US09/210,741 priority patent/US5980240A/en
Priority to JP36462798A priority patent/JP4106144B2/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F23C7/002—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D17/00—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel
    • F23D17/002—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel gaseous or liquid fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/07002—Premix burners with air inlet slots obtained between offset curved wall surfaces, e.g. double cone burners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2211/00—Thermal dilatation prevention or compensation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00005—Preventing fatigue failures or reducing mechanical stress in gas turbine components

Definitions

  • the invention relates to the field of combustion technology. It affects a burner of the double cone type, which for example from the publication EP 0 321 809 B1 or DE 195 48 853 A1 is known.
  • EP 0 321 809 B1 describes the basic structure of a premix burner Double cone design described.
  • This burner consists essentially of at least two hollow partial cone bodies, which complement one another, with tangential air inlet slots and feeds for gaseous and liquid Fuels in which the central axes of the hollow partial cone bodies are in the direction of flow have widening taper and in the longitudinal direction run offset to each other.
  • a fuel nozzle is placed inside the burner head.
  • the gaseous Fuel will flow into the combustion airstream prior to its inflow the burner interior via gas injectors arranged along the inlet slots fed.
  • the fuel / air mixture is thus formed directly at the end of the tangential air inlet slots.
  • the premix burner On the combustion chamber side, the premix burner has an anchorage for the partial cone body serving front panel.
  • the burner of the Double cone design due to the application of media of various kinds Temperatures high thermal voltages.
  • This thermal exposure is system-related and can with regard to the thermal expansion in the direction of the burner axis only inadequate Mass to be changed.
  • the invention seeks to remedy this. It is based on the task, the well-known Double-cone type burners with simple constructional means change that he is largely relieved of thermal stresses.
  • a burner for burning liquid and gaseous fuels consisting essentially of at least two hollow partial cone bodies that complement one another, with tangential ones Air inlet slots and with feeds for gaseous and liquid fuels, in which the central axes of the hollow partial cone body one in the direction of flow have widening taper and in the longitudinal direction to each other run offset, whereby in the conical formed by the partial cone bodies A fuel nozzle for the liquid fuel is placed inside the burner head and the feeds for the gaseous fuel with fuel injectors are provided, and on the combustion chamber side a front plate as an anchor for the Partial cone body is arranged, said partial cone body due to different thermal stress different thermal expansions subject in the direction of the burner axis, in particular the front panel is cyclically stressed at the burner outlet, achieved in that in the Front plate locally between the areas of different axial expansion at least one relief slot is arranged in order to increase flexibility, that the partial cone bodies are not completely separated from each other, but still a material bridge remains between them
  • the advantages of the invention are that the flexible design of the Connection of the areas of different axial expansions at the burner outlet Too high thermal voltages are avoided and thus the lifespan of the Brenners is increased.
  • the at least one relief slot per partial cone body can either arranged integrally within the single-piece front panel be, with the necessary material bridge through outside areas the front panel itself or by means of an additional, welded to the front panel Part are formed.
  • the relief slot in the front panel in the area of The partial cone body begins to meet, essentially parallel to that respective partial cone body and the closure of the relief slot in Direction of the partial cone body is curved.
  • a relief slot arranged integrally within the front panel useful if the top of the relief slot with respect the main direction of extension of the relief slot in their direction is deflected at least about 180 °, the deflection in a notch Fracture mechanics considerations, the largest radius of curvature at the point of greatest tension in the front panel is placed and the wall piece over the inside of the curve a sufficiently dimensioned material bridge (not to be confused with the material bridge between the partial cone bodies) connected to the rest of the wall is. Then the slot does not lead to unwanted crack growth.
  • the curvature of the relief slot end the shape of a half to three-quarter circle, an ellipse, spiral or has a similar curve because these shapes are particularly well suited To prevent crack growth.
  • Fig. 1 shows a perspective view of a premix burner of the double-cone type.
  • Fig. 2 is used.
  • the burner consists of two hollow partial cone bodies 1, 2 which are offset from one another lie on one another.
  • the two partial cone bodies 1, 2 each have a cylindrical starting part 9, 10, which also run offset from one another, so that also in this area the tangential air inlet slots 5, 6 are present.
  • This cylindrical Initial part 9, 10 is a nozzle 11 for atomizing the liquid fuel 12 accommodated.
  • the burner can also be used without the cylindrical starting parts 9, 10 be designed so that it is purely conical.
  • the two partial cone bodies 1, 2 each have a fuel line 13, 14, which are provided with openings 15, which fuel injectors represent. Through the fuel injectors 15 gaseous fuel 16 through the tangential air inlet slots 5, 6 flowing combustion air 7 admixed.
  • the burner On the combustion chamber side 17, the burner has an anchorage for the partial cone body 1, 2 serving front panel 18.
  • liquid fuel 12 If liquid fuel 12 is used to operate the burner, it flows through the nozzle 11 and is at an acute angle into the burner interior 8 injected, resulting in a homogeneous fuel spray.
  • the conical Liquid fuel profile 23 is rotating from a tangentially flowing Combustion air flow 7 enclosed. In the axial direction, the concentration of the liquid fuel 12 continuously through the mixed combustion air 7 reduced.
  • the optimal fuel concentration across the cross section is only in Area of the vortex burst, i.e. in the area of the inner recirculation zone 24 reached.
  • the ignition takes place at the tip of the inner recirculation zone 24. Only at this point does a stable flame front 25 arise.
  • the flame stabilization results from an increase in the swirl number in the direction of flow along the Cone axis. The flame strikes back inside the burner normal operating conditions.
  • burners of the double-cone type are known. Typical for these burners is the occurrence of thermal stresses at the burner outlet because there are areas different axial thermal expansion meet, because the firstly, outside parts of the partial cone bodies 1, 2 are less strong exposed to radiation and secondly by the inflowing air 7 and in same area supplied fuel gas 16 cooled more than the internal Areas with a higher operating temperature.
  • the relief slot 30 z. B. integral within the a single part existing front panel 18 may be arranged (see Fig. 3 and 4), whereby the outer areas of the front panel connect the two parts Form material bridge, or it runs radially on a relatively short path to the edge of the front panel and the material bridge connecting the two parts is by means of an additional part welded to the front panel 31 formed (see Fig. 5).
  • the tip 32 of the relief slot 30 is with respect to the main direction of propagation of the relief slot 30 in their direction by at least about Deflected 180 °, the deflection in a notch and fracture mechanics point of view generously dimensioned curvature 33 takes place, the largest Radius of curvature r at the point of greatest tension in the front plate 18 is placed and the wall piece in the interior of the curve 33 over a sufficiently dimensioned material cross section 36 connected to the rest of the wall is.
  • the curvature 33 can take the form of a half to three-quarter circle (see Fig. 3), a half to three-quarter ellipse (see Fig. 4) or a spiral or similar curve (not shown).
  • the Slot 30 also begins in the area where the partial cone bodies meet 1, 2.
  • the relief slot 30 leads in a slight arc to relative direct path to the edge of the front panel, creating the partial cone body as well half of the front panel are cut free from each other.
  • the connection in this example, between these parts is formed by a front slipped ring 31, with the partially present "collar" 37 of the front panel is welded.
  • the direct connection of the areas is different thermal expansion at the burner outlet made more flexible. Thereby too high thermal voltages are avoided and the premix burner can therefore be used over a longer period of time.

Landscapes

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

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Verbrennungstechnik. Sie betrifft einen Brenner der Doppelkegelbauart, welcher beispielsweise aus der Druckschrift EP 0 321 809 B1 oder DE 195 48 853 A1 bekannt ist.
Stand der Technik
In der EP 0 321 809 B1 ist der prinzipielle Aufbau eines Vormischbrenners der Doppelkegelbauart beschrieben. Dieser Brenner besteht im wesentlichen aus mindestens zwei hohlen, sich zu einem Körper ergänzenden Teilkegelkörpern, mit tangentialen Lufteintrittsschlitzen und Zuführungen für gasförmige und flüssige Brennstoffe, bei dem die Mittelachsen der hohlen Teilkegelkörper eine in Strömungsrichtung sich erweitemde Kegelneigung aufweisen und in Längsrichtung zueinander versetzt verlaufen. Im von den Teilkegelkörpern gebildeten kegelförmigen Innenraum ist am Brennerkopf eine Brennstoffdüse plaziert. Der gasförmige Brennstoff wird dem Verbrennungsluftstrom vorgängig seiner Einströmung in den Brennerinnenraum über entlang der Eintrittsschlitze angeordneten Gasinjektoren zugeführt. Die Bildung des Brennstoff/Luft-Gemisches geschieht somit direkt am Ende der tangentialen Lufteintrittsschlitze.
Brennraumseitig weist der Vormischbrenner eine als Verankerung für die Teilkegelkörper dienende Frontplatte auf.
Wie viele andere Bauteile thermischer Maschinen weist auch der Brenner der Doppelkegelbauart aufgrund der Beaufschlagung mit Medien unterschiedlichster Temperaturen grosse thermische Spannungen auf.
So entstehen in diesem Vormischbrenner sehr unterschiedliche thermische Beanspruchungen dadurch, dass die aussenliegenden Partien der Teilkegelkörper tiefere Temperaturen aufweisen als die innenliegenden Partien, da die äusseren Teile weniger stark strahlungsbeaufschlagt sind und durch die einströmende Luft sowie durch den im gleichen Bereich über Kanäle zugeführten kalten gasförmigen Brennstoff stärker gekühlt werden. Das verursacht vor allem unterschiedliche thermischen Dehnungen der Teilkegelkörper und der mit ihnen verbundenen Gas-Zuführungskanäle, die vor allem die sie verbindende Frontplatte zyklisch belasten, was nachteilig dazu führt, dass Ermüdungsrisse entstehen, was die Lebensdauer des Brenners reduziert.
Diese thermische Beaufschlagung ist systembedingt und kann in Hinblick auf die thermischen Differenzdehnungen in Richtung der Brennerachse nur in unzureichendem Masse verändert werden.
Darstellung der Erfindung
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten Brenner der Doppelkegelbauart mit einfachen konstruktiven Mitteln so zu verändern, dass er von thermischen Spannungen weitgehend entlastet ist.
Erfindungsgemäss wird dies bei einem Brenner zum Verbrennen von flüssigen und gasförmigen Brennstoffen, im wesentlichen bestehend aus mindestens zwei hohlen, sich zu einem Körper ergänzenden Teilkegelkörpern, mit tangentialen Lufteintrittsschlitzen und mit Zuführungen für gasförmige und flüssige Brennstoffe, bei welchem die Mittelachsen der hohlen Teilkegelkörper eine in Strömungsrichtung sich erweiternde Kegelneigung aufweisen und in Längsrichtung zueinander versetzt verlaufen, wobei im von den Teilkegelkörpern gebildeten kegelförmigen Innenraum am Brennerkopf eine Brennstoffdüse für den flüssigen Brennstoff plaziert ist und die Zuführungen für den gasförmigen Brennstoff mit Brennstoffinjektoren versehen sind, und brennraumseitig eine Frontplatte als Verankerung für die Teilkegelkörper angeordnet ist, wobei besagte Teilkegelkörper infolge unterschiedlicher thermischer Beanspruchung unterschiedlichen thermischen Dehnungen in Richtung der Brennerachse unterliegen, wobei insbesondere die Frontplatte am Brenneraustritt zyklisch beansprucht wird, dadurch erreicht, dass in der Frontplatte örtlich zwischen den Bereichen unterschiedlicher axialer Dehnung mindestens ein Entlastungsschlitz zwecks Flexibilitätserhöhung so angeordnet ist, dass die Teilkegelkörper nicht völlig voneinander getrennt werden, sondern noch eine Materialbrücke zwischen ihnen verbleibt.
Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass durch die flexible Gestaltung der Verbindung der Bereiche unterschiedlicher axialer Dehnungen am Brenneraustritt zu hohe Thermospannungen vermieden werden und somit die Lebensdauer des Brenners erhöht wird.
Der mindestens eine Entlastungsschlitz pro Teilkegelkörper kann dabei entweder integral innerhalb der aus einem einzigen Teil bestehenden Frontplatte angeordnet sein, wobei die notwendige Materialbrücke durch aussenliegende Bereiche der Frontplatte selbst oder mittels eines zusätzlichen, mit der Frontplatte verschweissten Teiles gebildet werden.
Es ist vorteilhaft, wenn der Entlastungsschlitz in der Frontplatte im Bereich des Zusammentreffens der Teilkegelkörper beginnt, im wesentlichen parallel zu dem jeweiligen Teilkegelkörper verläuft und der Abschluss des Entlastungsschlitzes in Richtung der Teilkegelkörper gekrümmt ist.
Weiterhin ist es bei einem integral innerhalb der Frontplatte angeordneten Entlastungsschlitz zweckmässig, wenn die Spitze des Entlastungsschlitzes bezüglich der Haupterstreckungsrichtung des Entlastungsschlitzes in ihrer Richtung um mindestens etwa 180° umgelenkt ist, wobei die Umlenkung in einer nach Kerbund Bruchmechanik-Gesichtspunkten grosszügig bemessenen Krümmung erfolgt, der grösste Krümmungsradius an der Stelle der grössten Spannung in der Frontplatte gelegt wird und das Wandstück im Inneren des Krümmungsbogens über eine ausreichend bemessene Materialbrücke (nicht zu verwechseln mit der Materialbrücke zwischen den Teilkegelkörpern) mit dem Rest der Wand verbunden ist. Dann führt der Schlitz nicht zu einem ungewollten Risswachstum.
Schliesslich ist es vorteilhaft, wenn die Krümmung des Entlastungsschlitzabschlusses die Form eines Halb- bis Dreiviertelkreises, einer -ellipse, -spirale oder ähnlicher Kurve aufweist, weil diese Formen besonders gut geeignet sind, ein Risswachstum zu unterbinden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand eines Brenners der Doppelkegelbauart, der z.B. zum Betrieb einer Gasturbine eingesetzt wird, dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1
eine perspektivische Darstellung des Doppelkegelbrenners;
Fig. 2
einen Querschnitt des Brenners gemäss Fig. 1 entlang der Ebene II-II;
Fig. 3
eine perspektivische Darstellung des Brenners im Bereich des Brenneraustrittes in einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung;
Fig. 4
eine perspektivische Darstellung des Brenners im Bereich des Brenneraustrittes in einer zweiten Ausführungsvariante der Erfindung;
Fig. 5
eine perspektivische Darstellung des Brenners im Bereich des Brenneraustrittes in einer dritten Ausführungsvariante der Erfindung.
Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Die Strömungsrichtung der verschiedenen Medien ist mit Pfeilen bezeichnet.
Weg zur Ausführung der Erfindung
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der Figuren 1 bis 5 näher erläutert.
Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Vormischbrenner der Doppelkegelbauart. Zum besseren Verständnis ist es vorteilhaft, wenn gleichzeitig zu Fig. 1 der Schnitt in Fig. 2 herangezogen wird.
Der Brenner besteht aus zwei hohlen Teilkegelkörpern 1, 2, die versetzt zueinander aufeinander liegen. Die Versetzung der jeweiligen Mittelachsen 3, 4 der Teilkegelkörper 1, 2 zueinander und zur Brennerachse 22 schafft auf beiden Seiten in spiegelbildlicher Anordnung jeweils einen tangentialen Lufteintrittsschlitz 5, 6, durch welche die Verbrennungsluft 7 in den Innenraum 8 des Brenners gelangt. Die beiden Teilkegelkörper 1, 2 haben jeweils einen zylindrischen Anfangsteil 9, 10, die ebenfalls versetzt zueinander verlaufen, so dass auch in diesem Bereich die tangentiale Lufteintrittsschlitze 5, 6 vorhanden sind. In diesem zylindrischen Anfangsteil 9, 10 ist eine Düse 11 zur Zerstäubung des flüssigen Brennstoffes 12 untergebracht. Der Brenner kann auch ohne die zylindrischen Anfangsteile 9, 10 ausgeführt sein, so dass er rein kegelig ausgebildet ist. Dann ist die Brennstoffdüse 11 direkt in der Kegelspitze untergebracht. Die beiden Teilkegelkörper 1, 2 weisen je eine Brennstoffleitung 13, 14 auf, die mit Öffnungen 15 versehen sind, welche Brennstoffinjektoren darstellen. Durch die Brennstoffinjektoren 15 wird gasförmiger Brennstoff 16 der durch die tangentialen Lufteintrittsschlitze 5, 6 strömenden Verbrennungsluft 7 zugemischt.
Brennraumseitig 17 weist der Brenner eine als Verankerung für die Teilkegelkörper 1, 2 dienende Frontplatte 18 auf.
Wird zum Betrieb des Brenners flüssiger Brennstoff 12 verwendet, so strömt dieser durch die Düse 11 und wird in einem spitzen Winkel in den Brennerinnenraum 8 eingedüst, wobei sich ein homogener Brennstoffspray einstellt. Das kegelige Flüssigbrennstoffprofil 23 wird von einem tangential einströmenden rotierenden Verbrennungsluftstrom 7 umschlossen. In axialer Richtung wird die Konzentration des Flüssigbrennstoffes 12 fortlaufend durch die eingemischte Verbrennungsluft 7 verringert. Die optimale Brennstoffkonzentration über den Querschnitt wird erst im Bereich des Wirbelaufplatzens, d.h. im Bereich der inneren Rezirkulationszone 24 erreicht. Die Zündung erfolgt an der Spitze der inneren Rezirkulationszone 24. Erst an dieser Stelle entsteht eine stabile Flammenfront 25. Die Flammenstabilisation ergibt sich durch Zunahme der Drallzahl in Strömungsrichtung entlang der Kegelachse. Ein Rückschlagen der Flamme in das Innere des Brenners tritt unter normalen Betriebsbedingungen nicht auf.
Wird gasförmiger Brennstoff 16 verbrannt, so geschieht die Gemischbildung mit der Verbrennungsluft 7 in den Lufteintrittsschlitzen 5, 6, also vor Eintritt in den Brennerinnenraum 8.
Insoweit sind Brenner der Doppelkegelbauart bekannt. Typisch für diese Brenner ist das Auftreten von thermischen Spannungen am Brenneraustritt, weil dort Bereiche unterschiedlicher axialer thermischer Dehnung aufeinandertreffen, denn die aussenliegenden Partien der Teilkegelkörper 1, 2 sind erstens weniger stark strahlungsbeaufschlagt und zweitens durch die einströmende Luft 7 und das im gleichen Bereich zugeführte Brennstoffgas 16 stärker gekühlt als die innenliegenden Partien, welche eine höhere Betriebstemperatur aufweisen.
Erfindungsgemäss wird nun vorgeschlagen, zwischen den Bereichen unterschiedlicher Axialdehnung am Brenneraustritt mindestens einen Entlastungsschlitz 30 anzuordnen. Dabei kann der Entlastungsschlitz 30 z. B. integral innerhalb der aus einem einzigen Teil bestehenden Frontplatte 18 angeordnet sein (siehe Fig. 3 und 4), wodurch die aussenliegenden Bereiche der Frontplatte die die beide Teile verbindende Materialbrücke bilden, oder er verläuft auf einem relativ kurzen Weg radial bis zum Rand der Frontplatte und die die beide Teile verbindende Materialbrücke wird mittels eines zusätzlichen an die Frontplatte angeschweissten Teiles 31 gebildet (siehe Fig. 5).
Aus der perspektivischen Darstellung eines Teils des Brenneraustrittsbereiches in Fig. 3 bzw. Fig. 4 geht hervor, dass der gezielt in die aus einem Teil bestehende Frontplatte 18 eingebrachte Entlastungsschlitz 30 im Bereich des Zusammentreffens der Teilkegelkörper 1, 2 beginnt, im wesentlichen parallel zu dem jeweiligen Teilkegelkörper 1, 2 verläuft und sein Abschluss (Endstück) in Richtung der Teilkegelkörper 1, 2 gekrümmt ist.
Die Spitze 32 des Entlastungsschlitzes 30 ist dabei bezüglich der Hauptausbreitungsrichtung des Entlastungsschlitzes 30 in ihrer Richtung um mindestens etwa 180 ° umgelenkt, wobei die Umlenkung in einer nach Kerb- und Bruchmechanik-Gesichtspunkten grosszügig bemessenen Krümmung 33 erfolgt, der grösste Krümmungsradius r an der Stelle der grössten Spannung in der Frontplatte 18 gelegt wird und das Wandstück im Inneren des Krümmungsbogens 33 über einen ausreichend bemessenen Materialquerschnitt 36 mit dem Rest der Wand verbunden ist. Die Krümmung 33 kann dabei die Form eines Halb- bis Dreiviertelkreises (siehe Fig. 3), einer Halb- bis Dreiviertelellipse (siehe Fig. 4) oder einer -spirale oder ähnlicher Kurve (nicht dargestellt) haben.
Anders sieht es bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsvariante aus. Der Schlitz 30 beginnt ebenfalls im Bereich des Zusammentreffens der Teilkegelkörper 1, 2. Hier führt der Entlastungsschlitz 30 in einem leichten Bogen auf relativ direktem Weg zum Rand der Frontplatte, wodurch die Teilkegelkörper sowie jeweils die Hälfte der Frontplatte voneinander freigeschnitten sind. Die Verbindung zwischen diesen Teilen wird in diesem Beispiel gebildet durch einen von vorn übergestülpten Ring 31, der mit dem partiell vorhandenen "Kragen" 37 der Frontplatte verschweisst wird.
Der Abschluss des Schlitzes in diesem Beispiel ist völlig unbelastet, deshalb spielt die Form hier keine Rolle. Demgegenüber wären die Enden der Schweissnähte 34 zwischen dem "Kragen" 37 der Frontplatte 18 sowie dem übergestülpten Ring 31 bei zu hohen Beanspruchungen risswachstumsgefährdet, dem man aber mit einer günstigen Gestaltung der Zonen um die Schweissnahtenden 35 herum leicht begegnen kann.
Durch die Erfindung wird die direkte Verbindung der Bereiche unterschiedlicher thermisch verursachter Axialdehnung am Brenneraustritt flexibler gestaltet. Dadurch werden zu hohe Thermospannungen vermieden und der Vormischbrenner kann somit über einen längeren Zeitraum eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste
1
Teilkegelkörper
2
Teilkegelkörper
3
Mittelachse von Pos. 1
4
Mittelachse von Pos. 2
5
tangentialer Lufteintrittsschlitz
6
tangentialer Lufteintrittsschlitz
7
Verbrennungsluft
8
Brennerinnenraum
9
zylindrischer Anfangsteil von Pos. 1
10
zylindrischer Anfangsteil von Pos. 2
11
Brennstoffdüse
12
flüssiger Brennstoff
13
Brennstoffleitung für Pos. 16
14
Brennstoffleitung für Pos. 16
15
Brennstoffinjektor für Pos. 16
16
gasförmiger Brennstoff
17
Brennraum
18
Frontplatte
22
Brennerachse
23
Flüssigbrennstoffprofil
24
innere Rezirkulationszone
25
Flammenfront
30
Entlastungsschlitz
31
angeschweisstes Teil an Pos. 18 (Ring)
32
Spitze von Pos. 30
33
Krümmung von Pos. 30
34
Schweissnaht
35
Schweissnahtende
36
Materialbrücke
37
Kragen von Pos. 18
r
maximaler Krümmungsradius

Claims (8)

  1. Brenner zum Verbrennen von flüssigen (12) und gasförmigen Brennstoffen (16), im wesentlichen bestehend aus mindestens zwei hohlen, sich zu einem Körper ergänzenden Teilkegelkörpern (1, 2), mit tangentialen Lufteintrittsschlitzen (5, 6) und mit Zuführungen (13, 14) für gasförmige (16) und flüssige Brennstoffe (12), bei welchem die Mittelachsen (3, 4) der hohlen Teilkegelkörper (1, 2) eine in Strömungsrichtung sich erweiternde Kegelneigung aufweisen und in Längsrichtung zueinander versetzt verlaufen, wobei im von den Teilkegelkörpern (1, 2) gebildeten kegelförmigen Innenraum (8) am Brennerkopf eine Brennstoffdüse (11) für den flüssigen Brennstoff (12) plaziert ist und die Zuführungen (13, 14) für den gasförmigen Brennstoff (16) mit Brennstoffinjektoren (15) versehen sind, und brennraumseitig eine Frontplatte (18) als Verankerung für die Teilkegelkörper (1, 2) angeordnet ist, wobei besagte Teilkegelkörper (1, 2) infolge unterschiedlicher thermischer Beanspruchung unterschiedliche thermische Dehnungen in Richtung der Brennerachse (22) aufweisen, und insbesondere die Frontplatte (18) am Brenneraustritt zyklisch beansprucht ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Frontplatte (18) örtlich zwischen den Bereichen unterschiedlicher axialer Dehnung mindestens ein Entlastungsschlitz (30) zwecks Flexibilitätserhöhung angeordnet ist, wobei der Entlastungsschlitz (30) die Teilkegelkörper (1, 2) nicht vollständig voneinander trennt, sondern noch eine Materialbrücke zwischen ihnen verbleibt.
  2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Entlastungsschlitz (30) integral innerhalb der aus einem einzigen Teil bestehenden Frontplatte (18) angeordnet ist.
  3. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Entlastungsschlitz (30) die Frontplatte ganz durchschneidet, wobei besagter Entlastungsschlitz (30) in einem leichten Bogen zum Rand der Frontplatte (18) verläuft, und die die Teile verbindende Materialbrücke durch ein zusätzliches, mit der Frontplatte verschweisstes Teil (31) gebildet ist.
  4. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Entlastungsschlitz (30) in der Frontplatte (18) im Bereich des Zusammentreffens der Teilkegelkörper (1, 2) beginnt, im wesentlichen parallel zu dem jeweiligen Teilkegelkörper (1, 2) verläuft und der Abschluss des Entlastungsschlitzes in Richtung der Teilkegelkörper (1, 2) gekrümmt ist.
  5. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze (32) des Entlastungsschlitzes (30) bezüglich der Haupterstreckungsrichtung des Entlastungsschlitzes (30) in ihrer Richtung um mindestens etwa 180 ° umgelenkt ist, wobei die Umlenkung in einer nach Kerb- und Bruchmechanik-Gesichtspunkten grosszügig bemessenen Krümmung (33) erfolgt, der grösste Krümmungsradius (r) an der Stelle der grössten Spannung in der Frontplatte (18) gelegt wird und das Wandstück im Inneren des Krümmungsbogens (33) über eine ausreichend bemessene Materialbrücke (36) mit dem Rest der Wand verbunden ist.
  6. Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung (33) des Entlastungsschlitzes (30) die Form eines Halb- bis Dreiviertelkreises aufweist.
  7. Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung (33) des Entlastungsschlitzes (30) die Form einer Halb- bis Dreiviertelellipse oder ähnlicher Kurven aufweist.
  8. Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung (33) des Entlastungsschlitzes (30) die Form einer Spirale aufweist.
EP97811010A 1997-12-22 1997-12-22 Brenner Expired - Lifetime EP0924458B1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP97811010A EP0924458B1 (de) 1997-12-22 1997-12-22 Brenner
DE59708077T DE59708077D1 (de) 1997-12-22 1997-12-22 Brenner
US09/210,741 US5980240A (en) 1997-12-22 1998-12-15 Burner
JP36462798A JP4106144B2 (ja) 1997-12-22 1998-12-22 バーナ

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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2001232891A1 (en) * 2000-02-03 2001-08-14 Corning Incorporated Refractory burner nozzle with stress relief slits
DE10051221A1 (de) * 2000-10-16 2002-07-11 Alstom Switzerland Ltd Brenner mit gestufter Brennstoff-Eindüsung
JP3940705B2 (ja) * 2003-06-19 2007-07-04 株式会社日立製作所 ガスタービン燃焼器及びその燃料供給方法
EP1714081B1 (de) * 2004-02-12 2008-04-09 Alstom Technology Ltd Vormischbrenneranordnung zum betreiben einer brennkammer sowie verfahren zum betreiben einer brennkammer
CN101137868A (zh) * 2005-03-09 2008-03-05 阿尔斯通技术有限公司 用于产生可燃燃料/气体混合物的预混燃烧器
FR2897144B1 (fr) * 2006-02-08 2008-05-02 Snecma Sa Chambre de combustion de turbomachine a fentes tangentielles
US8511089B2 (en) * 2009-07-31 2013-08-20 Rolls-Royce Corporation Relief slot for combustion liner
EP2327933A1 (de) * 2009-11-30 2011-06-01 Siemens Aktiengesellschaft Brenneranordnung
US9129778B2 (en) * 2011-03-18 2015-09-08 Lam Research Corporation Fluid distribution members and/or assemblies
US8794544B2 (en) 2011-06-06 2014-08-05 General Electric Company Combustor nozzle and method for modifying the combustor nozzle
EP2685161B1 (de) * 2012-07-10 2018-01-17 Ansaldo Energia Switzerland AG Brenneranordnung, insbesondere für eine Gasturbine
EP2685160B1 (de) * 2012-07-10 2018-02-21 Ansaldo Energia Switzerland AG Multikonus-Vormischungsbrenner für eine Gasturbine

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4198815A (en) * 1975-12-24 1980-04-22 General Electric Company Central injection fuel carburetor
CH674561A5 (de) 1987-12-21 1990-06-15 Bbc Brown Boveri & Cie
JPH05141657A (ja) * 1991-11-20 1993-06-08 Hitachi Ltd ガスタービン燃焼器
GB2287310B (en) * 1994-03-01 1997-12-03 Rolls Royce Plc Gas turbine engine combustor heatshield
DE4426353A1 (de) * 1994-07-25 1996-02-01 Abb Research Ltd Brenner
US5479773A (en) * 1994-10-13 1996-01-02 United Technologies Corporation Tangential air entry fuel nozzle
DE19548853A1 (de) * 1995-12-27 1997-07-03 Abb Research Ltd Kegelbrenner

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