EP1182399A2 - Verfahren zur Reduzierung thermoakustischer Schwingungen in Strömungskraftmaschinen mit einem Brennsystem - Google Patents

Verfahren zur Reduzierung thermoakustischer Schwingungen in Strömungskraftmaschinen mit einem Brennsystem Download PDF

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EP1182399A2
EP1182399A2 EP01116012A EP01116012A EP1182399A2 EP 1182399 A2 EP1182399 A2 EP 1182399A2 EP 01116012 A EP01116012 A EP 01116012A EP 01116012 A EP01116012 A EP 01116012A EP 1182399 A2 EP1182399 A2 EP 1182399A2
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burner
pulsed
air mixture
frequency
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Christian Oliver Dr. Paschereit
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General Electric Technology GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23R2900/00014—Reducing thermo-acoustic vibrations by passive means, e.g. by Helmholtz resonators

Definitions

  • the invention relates to a method for reducing thermoacoustic Vibrations in a fluid flow machine with a burner system that provides at least one burner into which at least one burner nozzle Fuel is introduced, the combustion air flowing into the burner is mixed into a fuel / air mixture, which in one, to the Burner system subsequent combustion chamber is brought to ignition.
  • thermoacoustic vibrations often occur in the combustion chambers, which arise on the burner as fluid-mechanical instability waves and lead to flow vortices that have a strong influence on the entire combustion process and lead to undesired periodic heat releases within the combustion chamber, which are associated with strong pressure fluctuations.
  • the high pressure fluctuations are associated with high vibration amplitudes, which can lead to undesirable effects, such as a high mechanical load on the combustion chamber housing, an increased NO x emission due to inhomogeneous combustion and even an extinguishing of the flame within the combustion chamber.
  • Thermoacoustic vibrations are based, at least in part, on flow instabilities the burner flow, which is expressed in coherent flow structures, and that affect the mixing processes between air and fuel.
  • cooling air is in the form of a cooling air film over the Headed combustion chamber walls.
  • the cooling air film also works sound absorbing and helps to reduce thermoacoustic vibrations at.
  • the Cooling air flow into the combustion chamber is significantly reduced and all of the air is through directed the burner.
  • the sound absorbing is also reduced Cooling air film, which reduces the sound-absorbing effect and with the problems associated with the undesirable vibrations are increasing again.
  • thermoacoustic vibration amplitudes is associated with the disadvantage that the injection of fuel at the head stage is accompanied by an increase in the emission of NO x .
  • thermoacoustic Vibrations Although the emission values deteriorate only marginally, however, this can be particularly useful in gas turbines due to instabilities which form high due to thermoacoustic vibrations Frequencies in the kHz range are insufficiently countered.
  • the invention is based on the object of a method for reducing thermoacoustic Vibrations in a fluid power machine with a burner system, which provides at least one burner, in the at least one burner nozzle Fuel is introduced with the flowing into the burner Combustion air is mixed into a fuel / air mixture that is in a combustion chamber connected to the burner system for ignition will be developed in such a way that high-frequency thermoacoustic vibrations effectively and without the need for costly and maintenance-intensive components can be suppressed.
  • the method according to the preamble of claim 1 provides the high-frequency, combustion-driven vibrations or thermoacoustic Vibrations as they are called by a low frequency Suppress excitation of the fuel mass flow.
  • the fuel pulsed through the burner nozzle into the burner with variable or fixed Frequencies between 0.1 Hz and 1000 Hz, preferably between 1 and 20 Hz, brought in.
  • thermoacoustic instabilities with a considerable high-frequency component due to low-frequency modulation of the fuel mass flow through pulsed fuel injection just the high-frequency Proportion of thermoacoustic vibrations can be effectively suppressed.
  • thermoacoustic instabilities are based on the one hand on coherent vortex detachments, which arise, for example, immediately after the burner outlet, and on the other hand on fluctuations in the mixture during the mixing of the fuel with the combustion air in the premixing stage. If one influences the phase position between the fuel injection and the periodic heat release due to one of the excitation mechanisms, the combustion instabilities can be controlled. In particular, it is important to disturb the phase position between the periodic heat release and the fuel injection in such a way that the so-called Rayleigh criterion is no longer met.
  • Spq represents the cross spectrum between pressure fluctuations p 'and fluctuations in the heat release q' and ⁇ pq the phase difference.
  • the Rayleigh index can be set to G (x) ⁇ 0, which dampens the system.
  • the suppression of combustion-driven vibrations is therefore based on that the phases of fuel injection and heat release are not in the Are kind of correlated that the Rayleigh criterion is met.
  • Liquid or gaseous fuel passes from a fuel reservoir 1 an injector 2 into the interior of a burner 3 in which the atomized fuel together with combustion air forms a fuel / air mixture that after complete mixing reaches the combustion chamber 4, in which it is ignited and is available for the operation of a gas turbine, for example.
  • the injection nozzle 2 can be controlled in such a way that its nozzle opening can be closed, so that depending on the control of the injector 2, a pulsed fuel input in the burner 3 is possible.
  • a Frequency generator 5 is provided, whose control signals from an amplification unit 6 amplified and fed to the injector 2.
  • Any predefinable frequency values can be set, the pulse frequency of the fuel input into the burner 3. As a rule, you can do this empirically determined frequencies at which effective suppression thermoacoustic instabilities can be observed.
  • FIG. 2 shows a diagram based on the effect of the invention Measure for the formation of thermoacoustic vibrations in the kHz range can be seen.
  • the diagram shows amplitude values of pressure vibrations along the abscissa and plotted a scale along the ordinate showing the strength of the formation of Reproduces pressure vibrations.
  • the entered line with the filled squares represents a major instability in the kHz range.
  • a low frequency excitation see the Line with the filled diamonds
  • the high-frequency instability could be suppressed by 39 dB. in this connection only the amplitude of the excitation signal is changed, its frequency remains constant in the case shown in FIG. 2.

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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Reduzierung thermoakustischer Schwingungen in einer Strömungskraftmaschinen mit einem Brennersystem, das wenigstens einen Brenner vorsieht, in den über wenigstens eine Brennerdüse Brennstoff eingebracht wird, der mit in den Brenner einströmenden Verbrennungszuluft zu einem Brennstoff/Luftgemisch vermischt wird, das in einer, sich an das Brennersystem anschließenden Brennkammer zur Zündung gebracht wird, Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Brennstoff durch die Brennerdüse in den Brenner gepulst mit variablen oder festen Frequenzen zwischen 1 Hz und 1000 Hz eingebracht wird. <IMAGE> <IMAGE>

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reduzierung thermoakustischer Schwingungen in einer Strömungskraftmaschinen mit einem Brennersystem, das wenigstens einen Brenner vorsieht, in den über wenigstens eine Brennerdüse Brennstoff eingebracht wird, der mit in den Brenner einströmenden Verbrennungszuluft zu einem Brennstoff-/Luftgemisch vermischt wird, das in einer, sich an das Brennersystem anschließenden Brennkammer zur Zündung gebracht wird.
Stand der Technik
Beim Betrieb von Strömungskraftmaschinen, wie beispielsweise Gasturbinenanlagen, treten in den Brennkammern häufig unerwünschte, so genannte thermoakustische Schwingungen auf, die am Brenner als strömungsmechanische Instabilitätswellen entstehen und zu Strömungswirbeln führen, die den gesamten Verbrennungsvorgang stark beeinflussen und zu unerwünschten periodischen Wärmefreisetzungen innerhalb der Brennkammer führen, die mit starken Druckschwankungen verbunden sind. Mit den hohen Druckschwankungen sind hohe Schwingungsamplituden verknüpft, die zu unerwünschten Effekten, wie etwa zu einer hohen mechanischen Belastung des Brennkammergehäuses, einer erhöhten NOx-Emission durch eine inhomogene Verbrennung und sogar zu einem Erlöschen der Flamme innerhalb der Brennkammer führen können.
Thermoakustische Schwingungen beruhen zumindest teilweise auf Strömungsinstabilitäten der Brennerströmung, die sich in kohärenten Strömungsstrukturen äußern, und die die Mischungsvorgänge zwischen Luft und Brennstoff beeinflussen.
Bei herkömmlichen Brennkammern wird Kühlluft in Art eines Kühlluftfilm über die Brennkammerwände geleitet. Neben dem Kühleffekt wirkt der Kühlluftfilm auch schalldämpfend und trägt zur Verminderung von thermoakustischen Schwingungen bei. In modernen Gasturbinenbrennkammern mit hohen Wirkungsgraden, niedrigen Emissionen und einer konstanten Temperaturverteilung am Turbineneintritt ist der Kühlluftstrom in die Brennkammer deutlich reduziert und die gesamte Luft wird durch den Brenner geleitet. Jedoch reduziert sich zugleich auch der schalldämpfende Kühlluftfilm, wodurch die schalldämpfende Wirkung herabgesetzt wird und die mit den unerwünschten Schwingungen verbundenen Probleme wieder verstärkt auftreten.
Eine weitere Möglichkeit der Schalldämpfung besteht im Ankoppeln so genannter Helmholtz-Dämpfern im Bereich der Brennkammer oder der Kühlluftzufuhr. Jedoch ist bei modernen Brennkammerkonstruktionen das Vorsehen derartiger Helmholtz-Dämpfer auf Grund enger Platzverhältnisse mit großen Schwierigkeiten verbunden.
Daneben ist bekannt, dass den im Brenner auftretenden strömungsmechanischen Instabilitäten und den damit verbundenen Druckschwankungen dadurch entgegengetreten werden kann, indem die Brennstoffflamme durch zusätzliche Eindüsung von Brennstoff stabilisiert werden kann. Eine derartige Eindüsung von zusätzlichem Brennstoff erfolgt über die Kopfstufe des Brenners, in der eine auf der Brennerachse liegende Düse für die Pilot-Brennstoffgaszuführung vorgesehen ist, was jedoch zu einer Anfettung der zentralen Flammstabilisierungszone führt. Diese Methode der Verminderung von thermoakustischen Schwingungsamplituden ist jedoch mit dem Nachteil verbunden, dass die Eindüsung von Brennstoff an der Kopfstufe mit einer Erhöhung der Emission von NOx einhergeht.
Zwar ist erkannt worden, dass eine gepulste Zugabe von zusätzlichem Brennstoff über die Kopfstufe in den Brenner zu einer leichten Reduzierung von thermoakustischen Schwingungen führt, obwohl sich die Emissionswerte nur unwesentlich verschlechtern, doch können auf diese Weise insbesondere den sich in Gasturbinen aufgrund thermoakustischer Schwingungen ausbildenden Instabilitäten mit hohen Frequenzen im kHz-Bereich nur ungenügend entgegengetreten werden.
Gerade Instabilitäten im Strömungsfluß innerhalb des Brennersystems mit hohen Frequenzen sind mit den bisher bekannten technischen Mitteln schwierig zu kontrollieren. Versuche durch aktive Einflußnahme, bspw. durch gezieltes Einkoppeln von Antischallfeldern in das Brennersystem zur Unterdrückung der hochfrequenten Druckschwankungen schlugen mangels geeigneter Aktoren fehl, die gezielt Druckschwingungen mit hoher Amplitude zu erzeugen in der Lage sein sollten. Zudem müßten derartige Aktoren schnell ansprechbar sein und die Eigenschaft besitzen Anwortsignale auf entsprechend gewonnene Instabilitätssignale in geeigneter Leistung zu generieren. Derartige Aktoren sind jedoch weder mit den gewünschten Eigenschaften verfügbar noch finanziell und in Bezug auf ihre Anfälligkeit im operativen Gebrauch tragbar.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein Verfahren zur Reduzierung thermoakustischer Schwingungen in einer Strömungskraftmaschinen mit einem Brennersystem, das wenigstens einen Brenner vorsieht, in den über wenigstens eine Brennerdüse Brennstoff eingebracht wird, der mit in den Brenner einströmenden Verbrennungszuluft zu einem Brennstoff-/Luftgemisch vermischt wird, das in einer, sich an das Brennersystem anschließenden Brennkammer zur Zündung gebracht wird, derart weiterzubilden, dass hochfrequente thermoakustische Schwingungen effektiv und ohne die Notwendigkeit kosten- und wartungsintensiver Komponenten unterdrückt werden können.
Die Lösung der der Erfindung zu Grunde liegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Den Erfindungsgedanken vorteilhaft weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der Beschreibung zu entnehmen.
Erfindungsgemäß sieht das Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vor, die hochfrequenten, verbrennungsgetriebenen Schwingungen oder auch thermoakustischen Schwingungen, wie sie bezeichnet werden, durch eine niederfrequente Anregung des Brennstoffmassenstromes zu unterdrücken. So wird erfindungsgemäß der Brennstoff durch die Brennerdüse in den Brenner gepulst mit variablen oder festen Frequenzen zwischen 0.1 Hz und 1000 Hz, vorzugsweise zwischen 1 und 20 Hz, eingebracht.
Durch eine derart mit niedrigen Frequenzen durchgeführte gepulste Einspeisung des Hauptbrennstoffes in den Brenner zur weiteren Vermischung zu einem Brennstoff/Luftgemisches ist es möglich, kommerziell erhältliche und zuverlässig arbeitende Aktoren für die Brennstoffanregung bzw. Brennstoffeinspeisung einzusetzen.
Die der Erfindung in unerwarteter Weise zugrundeliegende Erkenntnis ist die Tatsache, dass unabhängig von der Ausbildung thermoakustischer Instabilitäten mit einem beträchtlichen hochfrequenten Anteil durch niederfrequente Modulation des Brennstoffmassenstromes durch gepulste Brennstoffeindüsung eben der hochfrequente Anteil der thermoakustischen Schwingungen wirkungsvoll unterdrückt werden kann.
Bislang herrschte die weitverbreitete Auffassung, dass es lediglich durch Einspeisung hochfrequenter Gegenschwingungen möglich sei den hochfrequenten Instabilitäten zu begegnen. Hält man sich jedoch den treibenden Mechanismus für die Ausbildung thermoakustischer Instabilitäten vor Augen, so basieren diese zum einen auf kohärente Wirbelablösungen, die bspw. unmittelbar nach dem Brenneraustritt entstehen, und zum anderen auf Mischungsbruchschwankungen während der Durchmischung des Brennstoffes mit der Verbrennungszuluft in der Vormischstufe. Beeinflußt man nun die Phasenlage zwischen der Brennstoffeindüsung und der periodischen Wärmefreisetzung aufgrund eines der Anregungsmechanismen, kann man die Verbrennungsinstabilitäten kontrollieren. Insbesondere gilt es die Phasenlage zwischen der periodischen Wärmefreisetzung und der Brennstoffeindüsung derart zu stören, so dass das sogenannte Rayleigh-Kriterium nicht mehr erfüllt ist. Auf diese Weise kann der treibende Mechanismus für das Auftreten von thermoakustischen Schwingungen unterbunden werden.
Zur Unterdrückung der verbrennungsgetriebenen Schwingungen gilt es insbesondere, die Phasen der Brennstoffeindüsung und der Wärmefreisetzung derart zu korrelieren, daß das Rayleigh-Kriterium nicht erfüllt ist. Es gilt: G(x) = 2∫|Spq (x,f)|cos(Φpq )df
Spq stellt hierbei das Kreuzspektrum zwischen Druckfluktuationen p' und Fluktuationen der Wärmefreisetzung q' dar und pq die Phasendifferenz. Durch Wahl der korrekten Phasendifferenz zwischen der Wärmefreisetzung, die durch die modulierte Brennstoffeindüsung beeinflußbar ist, und dem Drucksignal kann der Rayleigh-Index auf G(x) < 0 eingestellt werden, wodurch das System gedämpft ist.
Die Unterdrückung der verbrennungsgetriebenen Schwingungen beruht daher darauf, daß die Phasen der Brennstoffeindüsung und der Wärmefreisetzung nicht in der Art korreliert sind, daß das Rayleigh-Kriterium erfüllt ist.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch. Es zeigen:
Fig. 1
Blockdiagramm zur Darstellung einer verwendeten Steuerkette zur Unterdrückung thermoakustischer Schwingungen innerhalb eines Brennersystems und
Fig. 2
Diagramm zur Darstellung der Effizienz des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit
Aus einem Brennstoffreservoir 1 gelangt flüssiger oder gasförmiger Brennstoff über eine Einspritzdüse 2 in das Innere eines Brenners 3, in dem der zerstäubte Brennstoff zusammen mit Verbrennungsluft ein Brennstoff-/Luftgemisch bildet, das nach vollständiger Durchmischung in die Brennkammer 4 gelangt, in der es gezündet wird und für den Betrieb bspw. einer Gasturbine zur weiteren Verfügung steht.
Die Einspritzdüse 2 ist derart ansteuerbar, dass ihre Düsenöffnung schließbar ist, sodass in Abhängigkeit der Ansteuerung der Einspritzdüse 2 ein gepulster Brennstoffeintrag in den Brenner 3 möglich ist. Zur Ansteuerung der Einspritzdüse 2 ist ein Frequenzgenerator 5 vorgesehen, dessen Steuersignale von einer Verstärkungseinheit 6 verstärkt und der Einspritzdüse 2 zugeleitet werden. Am Frequenzgenerator 5 können beliebig vorgebbare Frequenzwerte eingestellt werden, die die Pulsfrequenz des Brennstoffeintrages in den Brenner 3 vorgeben. In aller Regel bieten sich hierfür empirisch ermittelte Frequenzen an, bei denen eine wirkungsvolle Unterdrückung thermoakustischer Instabilitäten zu beobachten sind.
In Figur 2 ist ein Diagramm dargestellt, anhand dem die Wirkung der erfindungsgemäßen Massnahme für die Ausbildung von thermoakustischen Schwingungen im kHz-Bereich zu entnehmen ist.
Im Diagramm sind entlang der Abszisse Amplitudenwerte von Druckschwingungen und entlang der Ordinate eine Skala aufgetragen, die die Stärke der Ausbildung von Druckschwingungen wiedergibt.
Die eingetragene Linie mit den ausgefüllten Quadraten stellt eine Hauptinstabilität im kHz Bereich dar. Durch die Einprägung einer niederfrequenten Anregung (siehe die Linie mit den ausgefüllten Rauten), deren Frequenz bei 1.5% der Instabilitätsfrequenz lag, konnte die hochfrequente Instabilität um 39 dB unterdrückt werden. Hierbei wird lediglich die Amplitude des Anregungssignal verändert, seine Frequenz bleibt im gezeigten Fall der Figur 2 konstant.
Eine zweite Instabilität mit einer etwas kleineren Amplitude im 100 Hz Bereich, siehe die Linie mit den ausgefüllten Kreisen, konnte ebenfalls um etwa 2 dB weiter unterdrückt werden.
Ferner kann beobachtet werden, daß auch die Amplitude der Anregung nur gering ansteigt und noch 5 dB unter dem Pegel der niederfrequenten Instabilität ohne Kontrolle lag und 14 dB unter dem Pegel der hochfrequenten Schwingung.
Bezugszeichenliste
1
Brennstoffreservoir
2
Einspritzdüse
3
Brenner
4
Brennkammer
5
Frequenzgenerator
6
Verstärkereinheit

Claims (7)

  1. Verfahren zur Reduzierung thermoakustischer Schwingungen in einer Strömungskraftmaschinen mit einem Brennersystem, das wenigstens einen Brenner (3) vorsieht, in den über wenigstens eine Brennerdüse (2) Brennstoff eingebracht wird, der mit in den Brenner (3) einströmenden Verbrennungszuluft zu einem Brennstoff/Luftgemisch vermischt wird, das in einer, sich an das Brennersystem anschließenden Brennkammer (4) zur Zündung gebracht wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff durch die Brennerdüse (2) in den Brenner (3) gepulst mit variablen oder festen Frequenzen zwischen 1 Hz und 1000 Hz eingebracht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die gepulste Brennstoffzugabe durch die Brennerdüse (2) derart erfolgt, dass sich die Ausbildung des Brennstoff-/Luftgemisch ebenso gepulst erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die gepulste Brennstoffzugabe unabhängig von sich im Brennersystem ausbildenden thermoakustischen Schwingungen, d.h. in einem "open loop", erfolgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die gepulste Brennstoffzugabe mit einer Frequenz erfolgt, die etwa bei 1,5 % der Frequenz liegt, mit der sich die thermoakustischen Schwingungen ausbilden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass das unmittelbar aus dem Brenner (3) ausströmende Brennstoff-/Luftgemisch im Rahmen einer Vormischstufe möglichst vollständig durchmischt wird, bevor das Gemisch in der Brennkammer (4) gezündet wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Brennstoff-/Luftgemisches ein Brenner verwendet wird, der aus mindestens zwei hohlen, in Strömungsrichtung des Brennstoff-/Luftgemisches ineinandergeschachtelten Teilkörpern besteht, deren Mittelachsen zueinander versetzt laufen, dergestalt, dass benachbarte Wandungen der Teilkörper tangentiale Lufteintrittskanäle für die Einströmung von Verbrennungsluft in einen von den Teilkörpem vorgegebenen Innenraum bilden, und wobei der Brenner zumindest eine axial angeordnete Brennstoffdüse, durch die der Brennstoff gepulst eingedüst wird, aufweist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass als Strömungskraftmaschinen Gasturbinenanlagen verwendet werden.
EP01116012A 2000-08-21 2001-07-02 Verfahren zur Reduzierung thermoakustischer Schwingungen in Strömungskraftmaschinen mit einem Brennsystem Withdrawn EP1182399A3 (de)

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DE (1) DE10040868A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1429003A2 (de) * 2002-12-07 2004-06-16 Alstom Technology Ltd Verfahren und Vorrichtung zur Beeinflussung thermoakustischer Schwingungen in Verbrennungssystemen
CN109340816A (zh) * 2018-10-09 2019-02-15 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 振荡燃烧自反馈主动控制***

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6918569B2 (en) * 2002-02-28 2005-07-19 Jansen's Aircraft Systems Controls, Inc. Active combustion fuel valve
DE10213682A1 (de) * 2002-03-27 2003-10-09 Alstom Switzerland Ltd Verfahren und Vorrichtung zur Kontrolle von thermoakustischen Instabilitäten bzw. Schwingungen in einem Verbrennungssystem
DE10257704A1 (de) * 2002-12-11 2004-07-15 Alstom Technology Ltd Verfahren zur Verbrennung eines Brennstoffs
AT504523B1 (de) * 2007-01-04 2008-06-15 Glueck Christoph Ing Verfahren zum verfeuern von flüssigen brennstoffen
US20210172376A1 (en) * 2019-12-10 2021-06-10 General Electric Company Combustor ignition timing

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5428951A (en) * 1993-08-16 1995-07-04 Wilson; Kenneth Method and apparatus for active control of combustion devices
EP0962704A2 (de) * 1998-05-29 1999-12-08 United Technologies Corporation Verfahren und Vorrichtung zum Treiben eines Brenners mit Gas
EP0987495A1 (de) * 1998-09-16 2000-03-22 Abb Research Ltd. Verfahren zum Minimieren thermoakustischer Schwingungen in Gasturbinenbrennkammern
US20010027638A1 (en) * 1998-09-10 2001-10-11 Christian Oliver Paschereit Method and apparatus for minimizing thermoacoustic vibrations in gas-turbine combustion chambers

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2239961A (en) * 1990-01-02 1991-07-17 Gen Electric Control of combustion-induced instabilities
DE4241729A1 (de) * 1992-12-10 1994-06-16 Stephan Dipl Ing Gleis Aktuator zum Aufprägen von Massenstrom- bzw. Druckschwankungen auf unter Druck stehende Flüssigkeitsströme
DE19504610C2 (de) * 1995-02-13 2003-06-18 Alstom Vorrichtung zur Dämpfung thermoakustischer Druckschwingungen

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5428951A (en) * 1993-08-16 1995-07-04 Wilson; Kenneth Method and apparatus for active control of combustion devices
EP0962704A2 (de) * 1998-05-29 1999-12-08 United Technologies Corporation Verfahren und Vorrichtung zum Treiben eines Brenners mit Gas
US20010027638A1 (en) * 1998-09-10 2001-10-11 Christian Oliver Paschereit Method and apparatus for minimizing thermoacoustic vibrations in gas-turbine combustion chambers
EP0987495A1 (de) * 1998-09-16 2000-03-22 Abb Research Ltd. Verfahren zum Minimieren thermoakustischer Schwingungen in Gasturbinenbrennkammern

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1429003A2 (de) * 2002-12-07 2004-06-16 Alstom Technology Ltd Verfahren und Vorrichtung zur Beeinflussung thermoakustischer Schwingungen in Verbrennungssystemen
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