EP2436983A1 - Jet burner - Google Patents

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EP2436983A1
EP2436983A1 EP10186365A EP10186365A EP2436983A1 EP 2436983 A1 EP2436983 A1 EP 2436983A1 EP 10186365 A EP10186365 A EP 10186365A EP 10186365 A EP10186365 A EP 10186365A EP 2436983 A1 EP2436983 A1 EP 2436983A1
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EP
European Patent Office
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nozzle carrier
jet
pilot
jet burner
pilot nozzle
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10186365A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Böttcher
Olga Deiss
Thomas Grieb
Matthias Hase
Meike Wilmsen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP10186365A priority Critical patent/EP2436983A1/en
Publication of EP2436983A1 publication Critical patent/EP2436983A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/286—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices
    • 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
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/34—Feeding into different combustion zones
    • F23R3/343—Pilot flames, i.e. fuel nozzles or injectors using only a very small proportion of the total fuel to insure continuous combustion
    • 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
    • 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
    • F23R2900/00012—Details of sealing devices
    • 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
    • F23R2900/03282—High speed injection of air and/or fuel inducing internal recirculation

Definitions

  • the invention relates to a jet burner with a jet pilot.
  • a pilot nozzle holder for jet pilot nozzles arranged and fastened in the nozzle carrier for the premixing nozzles undergoes, in particular at the nozzle outlet, also different thermal loads than the nozzle carrier for the premixing nozzles, thereby causing thermal damage at the contact surfaces between premix nozzle carrier and pilot nozzle carrier Tensions can come.
  • the object of the invention is to provide a jet burner with a jet pilot, which avoids these thermal stresses.
  • the labyrinth seal comprises annular formations of the premixing nozzle carrier and the pilot nozzle carrier.
  • the nozzle carriers are thus not only carriers of the labyrinth elements, but themselves form part of the sealing system.
  • a head plate with openings for the pilot nozzles at the second end of the pilot nozzle carrier is arranged to suppress the hot gas entering the jet burner and for fixing pilot nozzles in the combustion chamber direction.
  • an alignment plate is arranged on the flange of the pilot nozzle carrier, wherein the alignment plate has openings for fixing pilot nozzles in the radial direction relative to a longitudinal axis of the pilot nozzle carrier.
  • the alignment plate serves as a floating bearing and allows thermal displacements of the central jet nozzles in the axial direction.
  • premix nozzle carrier comprises jet nozzles arranged in a circle extending from its first end to the second end.
  • pilot nozzle carrier comprises jet nozzles extending from its first end to the second end.
  • At least three jet nozzles are arranged in the pilot nozzle carrier.
  • the jet nozzles are arranged in the pilot nozzle carrier in a plane. It is also conceivable that a jet nozzle in the pilot nozzle carrier on the longitudinal axis of the pilot nozzle carrier and the other jet nozzles are arranged on a concentric ring. By a different arrangement of the pilot nozzles within the alignment plate results in a different number of recirculation zones.
  • fuel pipes open into the jet nozzles.
  • the fuel lances advantageously have a closed tip and upstream of the tip radial openings for the injection of fuel across to an oxidant stream.
  • a gas turbine comprises a jet burner according to the invention.
  • a premixing nozzle carrier having a first flange leaf is formed at its first end, at its second end, in such a way that it is used as part of the jet burner according to the invention.
  • a pilot nozzle carrier is formed with a second flange at its first end, at its second end so that it is used as part of the jet burner according to the invention.
  • a lifetime extension of the jet burner is achieved because thermal stresses and movement disabilities are avoided by thermal decoupling of the jet pilot. Permanent deformations caused by thermal stresses do not occur, which ensures reliable operation of the pilot. Due to a labyrinth seal the hot gas entering the burner is still not possible. Eliminating twisting by using a jet pilot results in less thermal acoustics, suppression of pressure pulsations, generation of small-scale flow structures, and dissipation of acoustically induced heat release fluctuations.
  • the FIG. 1 shows schematically and by way of example a jet burner 1 with a jet pilot 2.
  • the jet burner 1 comprises a nozzle carrier 3 for premixing nozzles (jet carrier) with a first 12 and a second end 13 and a pilot nozzle carrier 4 (pilot jet carrier).
  • Premix nozzles 5 are arranged in a circular manner in the nozzle carrier 3.
  • a head plate 11 closes the interior of the pilot nozzle carrier 4 from the combustion chamber.
  • the openings 6 for the pilot nozzles 7 in the top plate 11 are in the embodiment of FIG. 1 arranged on a line.
  • FIG. 2 shows the pilot nozzle carrier 4, which at a first end 8 has a flange 23, which will be referred to here as the second flange 23 and is closed at the second end 10 with the top plate 11 having openings 6 for the pilot nozzles 7.
  • FIG. 3 shows the pilot nozzle carrier 4 from a different angle and without top plate 11th
  • FIG. 4 shows a section through a jet burner 1 with a jet pilot 2 facing away from the combustion chamber and during operation colder, first end 8 of the pilot nozzle carrier or first end 12 of the Vormischdüsenvics 3.
  • the pilot nozzle carrier 4 is in the central passage opening 25 of the premix nozzle carrier 4 via a first flange 22 on Vormischdüsenvic 3 and a second flange 23 on the pilot nozzle carrier 4, which form a threaded flange 9, fixed on one side and is at its second end 10, that is freely suspended, ie in the exit region.
  • the second end 10 of the pilot nozzle carrier 4 and the second end 13 of the Vormischdüsenitatis 3 form a labyrinth seal 14. Radial and axial movements are possible within this labyrinth seal 14.
  • FIG. 4 further shows an alignment plate 15 for the pilot nozzles 7 at the first end 8 of the pilot nozzle carrier 4.
  • FIG. 5 illustrates the function of the labyrinth seal 14 with room for movements in the radial and axial directions (see arrows).
  • FIG. 6 shows the alignment plate 15 with openings 24 for fixing pilot nozzles 7 in the radial direction relative to a longitudinal axis of the pilot nozzle carrier 4. It serves as a floating bearing and allows thermal shifts in the axial direction.
  • FIG. 7 shows alignment plate 15, pilot nozzle carrier 4 and nozzle carrier 3 in the assembly.
  • a first flange 22 on Vormischdüsenvic 3 and a second flange 23 on the pilot nozzle carrier 4 form a threaded flange 9.
  • the alignment plate 15 rests on the second flange 23 on the pilot nozzle carrier 4.
  • FIG. 8 demonstrates that the fuel supply of the jet pilot 2 takes place as well as usually in the premix burner, ie via fuel lances 16 in a so-called "cross flow" configuration.
  • FIG. 9 shows this in detail, wherein a fuel lance 16 has a closed tip 17 and near the top radial openings 18, can be injected through the fuel 20 in a flowing past the fuel lance 16 air flow 19.
  • FIGS. 10 and 11 show how a different number of recirculation zones 21 is created by a different arrangement of the pilot nozzles 7 within the top plate 11. By changing the nozzle diameter, the flow rate can be adjusted.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

The jet burner comprises a cylindrical premixing nozzle holder (3) with ends (13) and a central passage opening. A hollow cylindrical pilot nozzle carrier (4) is formed with ends (10), and the outer diameter of the nozzle carrier is smaller than the diameter of the central through-opening. A pilot nozzle carrier is formed with a flange for fixing the pilot nozzle carrier in premixing nozzle holder, and for engaging the ends (10,13) together so that a labyrinth seal (14) is formed.

Description

Die Erfindung betrifft einen Strahlbrenner mit einem Strahlpiloten.The invention relates to a jet burner with a jet pilot.

Auf vorgemischten Strahlflammen basierende Verbrennungssysteme bieten gegenüber drallstabilisierten Systemen aufgrund der verteilten Wärmerfreisetzungszonen und der fehlenden drallinduzierten Wirbel insbesondere aus thermoakustischer Sicht Vorteile. Durch geeignete Wahl des Strahlimpulses lassen sich kleinskalige Stömungsstrukturen erzeugen, die akustisch induzierte Wärmefreisetzungsfluktuationen dissipieren und somit Druckpulsationen, die typisch für drallstabilisierte Flammen sind, unterdrücken.On premixed jet flame based combustion systems offer over spin-stabilized systems due to the distributed heat release zones and the lack of spin-induced vortex advantages, especially from a thermoacoustic point of view. By suitable choice of the jet pulse, small-scale flow structures can be generated which dissipate acoustically induced heat release fluctuations and thus suppress pressure pulsations typical of spin-stabilized flames.

Bisherige Strahlbrennersysteme wurden mittels eines Drallpiloten stabilisiert, welcher die oben beschriebenen Vorteile zumindest teilweise aufhebt. Um dies zu vermeiden, sollen anstelle der Drallpiloten Strahlpiloten zum Einsatz kommen.Previous jet burner systems have been stabilized by means of a twisting pilot, which at least partially overcomes the advantages described above. To avoid this, jet pilots should be used instead of the swirl pilots.

Ein im Düsenträger für die Vormischdüsen angeordneter und befestigter Pilotdüsenträger für Strahlpiloten erfährt jedoch aufgrund der unterschiedlichen Betriebszustände für Vormisch-und Pilotbetrieb insbesondere am Düsenaustritt auch andere thermische Belastungen als der Düsenträger für die Vormischdüsen, wodurch es an den Kontaktflächen zwischen VormischDüsenträger und Pilot-Düsenträger zu thermischen Spannungen kommen kann.However, due to the different operating states for premixing and pilot operation, a pilot nozzle holder for jet pilot nozzles arranged and fastened in the nozzle carrier for the premixing nozzles undergoes, in particular at the nozzle outlet, also different thermal loads than the nozzle carrier for the premixing nozzles, thereby causing thermal damage at the contact surfaces between premix nozzle carrier and pilot nozzle carrier Tensions can come.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Strahlbrenner mit einem Strahlpiloten anzugeben, der diese thermischen Spannungen vermeidet.The object of the invention is to provide a jet burner with a jet pilot, which avoids these thermal stresses.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Indem bei einem Strahlbrenner, umfassend einen im Wesentlichen zylinderförmigen Vormischdüsenträger mit einem ersten und einem zweiten Ende und einer zentralen Durchgangsöffnung mit einem Durchmesser und einen im Wesentlichen hohlzylinderförmigen Pilotdüsenträger mit einem ersten und einem zweiten Ende und einem Außendurchmesser, der kleiner ist, als der Durchmesser der zentralen Durchgangsöffnung des Vormischdüsenträgers, wobei ein erstes Flanschblatt am ersten Ende des Vormischdüsenträgers mit einem zweiten Flanschblatt am ersten Ende des Pilotdüsenträgers einen Flansch zum Fixieren des Pilotdüsenträgers im Vormischdüsenträger bildet und die zweiten Enden so ineinander greifen, dass eine Labyrinthdichtung gebildet wird, wird folgendes erreicht:

  • Der gesamte Strahlpilot ist im Düsenträger (Jet Carrier) über einen geschraubten Flansch einseitig fixiert und im Austrittsbereich frei schwebend gelagert und somit thermisch entkoppelt. Radiale und axiale Bewegungen sind innerhalb dieser Labyrinthdichtung möglich. Dadurch werden thermische Spannungen und Bewegungsbehinderungen vermieden. Die Lagerung auf der kalten Seite vermeidet große Dehnungsunterschiede zwischen dem Düsenträger und der Strahlpilotenbaugruppe.
According to the invention this object is achieved by the device according to claim 1. Advantageous developments of the invention are defined in the dependent claims. By doing in a jet combustor comprising a substantially cylindrical premixed nozzle carrier having first and second ends and a central through-opening having a diameter and a substantially hollow cylindrical pilot nozzle carrier having first and second ends and an outer diameter smaller than the diameter of the central one Through opening of the premix nozzle carrier, wherein a first flange at the first end of the Vormischdüsenträgers with a second flange at the first end of the pilot nozzle carrier forms a flange for fixing the pilot nozzle carrier in Vormischdüsenträger and the second ends engage one another so that a labyrinth seal is formed, the following is achieved:
  • The entire jet pilot is fixed on one side in the nozzle carrier (Jet Carrier) via a bolted flange and is suspended freely in the outlet area and thus thermally decoupled. Radial and axial movements are possible within this labyrinth seal. As a result, thermal stresses and movement disabilities are avoided. The cold side storage avoids large expansion differences between the nozzle carrier and the jet pilot assembly.

Es ist vorteilhaft, wenn die Labyrinthdichtung ringförmige Ausformungen des Vormischdüsenträgers und des Pilotdüsenträgers umfasst. Die Düsenträger sind somit nicht nur Träger der Labyrinthelemente, sondern bilden selbst einen Teil des Dichtungssystems.It is advantageous if the labyrinth seal comprises annular formations of the premixing nozzle carrier and the pilot nozzle carrier. The nozzle carriers are thus not only carriers of the labyrinth elements, but themselves form part of the sealing system.

Zweckmäßiger Weise ist zur Unterdrückung des Heißgaseintritts in den Strahlbrenner und zur Fixierung von Pilotdüsen in Brennkammerrichtung eine Kopfplatte mit Öffnungen für die Pilotdüsen am zweiten Ende des Pilotdüsenträgers angeordnet.Appropriately, a head plate with openings for the pilot nozzles at the second end of the pilot nozzle carrier is arranged to suppress the hot gas entering the jet burner and for fixing pilot nozzles in the combustion chamber direction.

Vorteilhafter Weise ist eine Ausrichtplatte auf dem Flansch des Pilotdüsenträgers angeordnet, wobei die Ausrichtplatte Öffnungen zur Fixierung von Pilotdüsen in radialer Richtung bezogen auf eine Längsachse des Pilotdüsenträgers aufweist. Die Ausrichtplatte dient als Loslager und lässt thermische Verschiebungen der zentralen Strahldüsen in axialer Richtung zu.Advantageously, an alignment plate is arranged on the flange of the pilot nozzle carrier, wherein the alignment plate has openings for fixing pilot nozzles in the radial direction relative to a longitudinal axis of the pilot nozzle carrier. The alignment plate serves as a floating bearing and allows thermal displacements of the central jet nozzles in the axial direction.

Es ist zweckmäßig, wenn der Vormischdüsenträger sich von seinem ersten zum zweiten Ende erstreckende, kreisförmig angeordnete Strahldüsen umfasst.It is expedient if the premix nozzle carrier comprises jet nozzles arranged in a circle extending from its first end to the second end.

Ebenso ist es zweckmäßig, wenn der Pilotdüsenträger sich von seinem ersten zum zweiten Ende erstreckende Strahldüsen umfasst.It is likewise expedient if the pilot nozzle carrier comprises jet nozzles extending from its first end to the second end.

Vorteilhafter Weise sind mindestens drei Strahldüsen im Pilotdüsenträger angeordnet. Beispielsweise sind die Strahldüsen im Pilotdüsenträger in einer Ebene angeordnet. Denkbar ist auch, dass eine Strahldüse im Pilotdüsenträger auf der Längsachse des Pilotdüsenträgers und die weiteren Strahldüsen auf einem konzentrischen Ring angeordnet sind. Durch eine unterschiedliche Anordnung der Pilotdüsen innerhalb der Ausrichtplatte entsteht eine unterschiedliche Anzahl von Rezirkulationszonen.Advantageously, at least three jet nozzles are arranged in the pilot nozzle carrier. For example, the jet nozzles are arranged in the pilot nozzle carrier in a plane. It is also conceivable that a jet nozzle in the pilot nozzle carrier on the longitudinal axis of the pilot nozzle carrier and the other jet nozzles are arranged on a concentric ring. By a different arrangement of the pilot nozzles within the alignment plate results in a different number of recirculation zones.

Vorteilhafter Weise münden Brennstoffrohre (Lanzen) in die Strahldüsen. Die Brennstoff-Lanzen weisen vorteilhafter Weise eine geschlossene Spitze und stromauf der Spitze radiale Öffnungen für die Eindüsung von Brennstoff quer zu einem Oxidationsmittelstrom auf. Durch diese Art der Eindüsung des Brennstoffs in den Oxidationsmittelstrom wird eine besonders gute Durchmischung der Ströme erzielt.Advantageously, fuel pipes (lances) open into the jet nozzles. The fuel lances advantageously have a closed tip and upstream of the tip radial openings for the injection of fuel across to an oxidant stream. By this type of injection of the fuel into the oxidant stream, a particularly good mixing of the streams is achieved.

Vorteilhafter Weise umfasst eine Gasturbine einen erfindungsgemäßen Strahlbrenner.Advantageously, a gas turbine comprises a jet burner according to the invention.

Es ist vorteilhaft, wenn ein Vormischdüsenträger mit einem ersten Flanschblatt an seinem ersten Ende, an seinem zweiten Ende so ausgebildet ist, dass er als Teil des erfindungsgemä-βen Strahlbrenners Verwendung findet.It is advantageous if a premixing nozzle carrier having a first flange leaf is formed at its first end, at its second end, in such a way that it is used as part of the jet burner according to the invention.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn ein Pilotdüsenträger mit einem zweiten Flanschblatt an seinem ersten Ende, an seinem zweiten Ende so ausgebildet ist, dass er als Teil des erfindungsgemäßen Strahlbrenners Verwendung findet.Furthermore, it is advantageous if a pilot nozzle carrier is formed with a second flange at its first end, at its second end so that it is used as part of the jet burner according to the invention.

Durch die Erfindung wird eine Lebensdauerverlängerung des Strahlbrenners erzielt, weil thermische Spannungen und Bewegungsbehinderungen durch thermische Entkoppelung des Strahlpiloten vermieden werden. Durch thermische Spannungen hervorgerufene dauerhafte Verformungen treten nicht auf, was einen verlässlichen Betrieb des Piloten gewährleistet. Durch eine Labyrinthdichtung ist der Heißgaseintritt in den Brenner trotzdem nicht möglich. Der Verzicht auf Verdrallung durch Verwendung eines Strahlpiloten führt zu geringerer Thermoakustik, zu Unterdrückung von Druckpulsationen, zur Erzeugung kleinskaliger Stömungsstrukturen und zur Dissipation akustisch induzierter Wärmefreisetzungsfluktuationen.By the invention, a lifetime extension of the jet burner is achieved because thermal stresses and movement disabilities are avoided by thermal decoupling of the jet pilot. Permanent deformations caused by thermal stresses do not occur, which ensures reliable operation of the pilot. Due to a labyrinth seal the hot gas entering the burner is still not possible. Eliminating twisting by using a jet pilot results in less thermal acoustics, suppression of pressure pulsations, generation of small-scale flow structures, and dissipation of acoustically induced heat release fluctuations.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen schematisch und nicht maßstäblich:

Figur 1
einen Strahlbrenner mit Strahlpiloten,
Figur 2
einen Pilotdüsenträger mit Kopfplatte,
Figur 3
einen Pilotdüsenträger,
Figur 4
einen Schnitt durch einen Strahlbrenner mit Strahlpiloten,
Figur 5
eine Labyrinthdichtung,
Figur 6
eine Ausrichtplatte,
Figur 7
Düsenträger, Strahlpilot und Ausrichtplatte zusammengebaut,
Figur 8
einen weiteren Schnitt durch einen Strahlbrenner mit Strahlpiloten inklusive der Brennstoffrohre,
Figur 9
einen Schnitt durch eine Strahldüse mit Brennstoffrohr,
Figur 10
eine Variante der Pilotdüsenanordnung und
Figur 11
eine weitere Variante der Pilotdüsenanordnung.
The invention will be explained in more detail by way of example with reference to the drawings. Shown schematically and not to scale:
FIG. 1
a jet burner with jet pilot,
FIG. 2
a pilot nozzle carrier with head plate,
FIG. 3
a pilot nozzle carrier,
FIG. 4
a section through a jet burner with jet pilot,
FIG. 5
a labyrinth seal,
FIG. 6
an alignment plate,
FIG. 7
Nozzle carrier, jet pilot and alignment plate assembled,
FIG. 8
another section through a jet burner with jet pilots including the fuel pipes,
FIG. 9
a section through a jet nozzle with fuel pipe,
FIG. 10
a variant of the pilot nozzle assembly and
FIG. 11
another variant of the pilot nozzle assembly.

Die Figur 1 zeigt schematisch und beispielhaft einen Strahlbrenner 1 mit einem Strahlpiloten 2. Der Strahlbrenner 1 umfasst einen Düsenträger 3 für Vormischdüsen (Jet Carrier) mit einem ersten 12 und einem zweiten Ende 13 und einen Pilotdüsenträger 4 (Pilot Jet Carrier). Vormischdüsen 5 sind kreisförmig im Düsenträger 3 angeordnet. Am der Brennkammer zugewandten "zweiten Ende" 10 des Pilotdüsenträgers 4 schließt eine Kopfplatte 11 den Innenraum des Pilotdüsenträgers 4 gegenüber der Brennkammer ab. Die Öffnungen 6 für die Pilotdüsen 7 in der Kopfplatte 11 sind im Ausführungsbeispiel der Figur 1 auf einer Linie angeordnet.The FIG. 1 shows schematically and by way of example a jet burner 1 with a jet pilot 2. The jet burner 1 comprises a nozzle carrier 3 for premixing nozzles (jet carrier) with a first 12 and a second end 13 and a pilot nozzle carrier 4 (pilot jet carrier). Premix nozzles 5 are arranged in a circular manner in the nozzle carrier 3. At the combustion chamber facing "second end" 10 of the pilot nozzle carrier 4, a head plate 11 closes the interior of the pilot nozzle carrier 4 from the combustion chamber. The openings 6 for the pilot nozzles 7 in the top plate 11 are in the embodiment of FIG. 1 arranged on a line.

Figur 2 zeigt den Pilotdüsenträger 4, der an einem ersten Ende 8 ein Flanschblatt 23 aufweist, das hier als zweites Flanschblatt 23 bezeichnet werden soll und am zweiten Ende 10 mit der Kopfplatte 11 verschlossen ist, die Öffnungen 6 für die Pilotdüsen 7 aufweist. Figur 3 zeigt den Pilotdüsenträger 4 unter einem anderen Blickwinkel und ohne Kopfplatte 11. FIG. 2 shows the pilot nozzle carrier 4, which at a first end 8 has a flange 23, which will be referred to here as the second flange 23 and is closed at the second end 10 with the top plate 11 having openings 6 for the pilot nozzles 7. FIG. 3 shows the pilot nozzle carrier 4 from a different angle and without top plate 11th

Figur 4 zeigt einen Schnitt durch einen Strahlbrenner 1 mit einem Strahlpiloten 2 mit Blick auf das der Brennkammer abgewandte und im Betrieb kältere, erste Ende 8 des Pilotdüsenträgers bzw. erste Ende 12 des Vormischdüsenträgers 3. Der Pilotdüsenträger 4 ist in der zentralen Durchgangsöffnung 25 des Vormischdüsenträgers 4 über ein erstes Flanschblatt 22 am Vormischdüsenträger 3 und ein zweites Flanschblatt 23 am Pilotdüsenträger 4, die einen geschraubten Flansch 9 bilden, einseitig fixiert und ist an seinem zweiten Ende 10, d.h. im Austrittsbereich, frei schwebend gelagert. Das zweite Ende 10 des Pilotdüsenträgers 4 und das zweite Ende 13 des Vormischdüsenträgers 3 bilden eine Labyrinthdichtung 14. Radiale und axiale Bewegungen sind innerhalb dieser Labyrinthdichtung 14 möglich. Figur 4 zeigt weiterhin eine Ausrichtplatte 15 für die Pilotdüsen 7 am ersten Ende 8 des Pilotdüsenträgers 4. FIG. 4 shows a section through a jet burner 1 with a jet pilot 2 facing away from the combustion chamber and during operation colder, first end 8 of the pilot nozzle carrier or first end 12 of the Vormischdüsenträgers 3. The pilot nozzle carrier 4 is in the central passage opening 25 of the premix nozzle carrier 4 via a first flange 22 on Vormischdüsenträger 3 and a second flange 23 on the pilot nozzle carrier 4, which form a threaded flange 9, fixed on one side and is at its second end 10, that is freely suspended, ie in the exit region. The second end 10 of the pilot nozzle carrier 4 and the second end 13 of the Vormischdüsenträgers 3 form a labyrinth seal 14. Radial and axial movements are possible within this labyrinth seal 14. FIG. 4 further shows an alignment plate 15 for the pilot nozzles 7 at the first end 8 of the pilot nozzle carrier 4.

Figur 5 verdeutlicht die Funktion der Labyrinthdichtung 14 mit Raum für Bewegungen in radialer und axialer Richtung (s. Pfeile). FIG. 5 illustrates the function of the labyrinth seal 14 with room for movements in the radial and axial directions (see arrows).

Figur 6 zeigt die Ausrichtplatte 15 mit Öffnungen 24 zur Fixierung von Pilotdüsen 7 in radialer Richtung bezogen auf eine Längsachse des Pilotdüsenträgers 4. Sie dient als Loslager und lässt thermische Verschiebungen in axialer Richtung zu. FIG. 6 shows the alignment plate 15 with openings 24 for fixing pilot nozzles 7 in the radial direction relative to a longitudinal axis of the pilot nozzle carrier 4. It serves as a floating bearing and allows thermal shifts in the axial direction.

Figur 7 zeigt Ausrichtplatte 15, Pilotdüsenträger 4 und Düsenträger 3 im Zusammenbau. Ein erstes Flanschblatt 22 am Vormischdüsenträger 3 und ein zweites Flanschblatt 23 am Pilotdüsenträger 4 bilden einen geschraubten Flansch 9. Die Ausrichtplatte 15 liegt auf dem zweiten Flanschblatt 23 am Pilotdüsenträger 4 auf. FIG. 7 shows alignment plate 15, pilot nozzle carrier 4 and nozzle carrier 3 in the assembly. A first flange 22 on Vormischdüsenträger 3 and a second flange 23 on the pilot nozzle carrier 4 form a threaded flange 9. The alignment plate 15 rests on the second flange 23 on the pilot nozzle carrier 4.

Figur 8 demonstriert, dass die Brennstoffversorgung des Strahlpiloten 2 ebenso erfolgt, wie auch überlicherweise beim Vormischbrenner, d.h. über Brennstoff-Lanzen 16 in einer sogenannten "cross flow"-Konfiguration. Figur 9 zeigt dies im Detail, wobei eine Brennstoff-Lanze 16 eine geschlossene Spitze 17 und in Spitzennähe radiale Öffnungen 18 aufweist, durch die Brennstoff 20 in einen an der Brennstoff-Lanze 16 vorbeiströmenden Luftstrom 19 eingedüst werden kann. FIG. 8 demonstrates that the fuel supply of the jet pilot 2 takes place as well as usually in the premix burner, ie via fuel lances 16 in a so-called "cross flow" configuration. FIG. 9 shows this in detail, wherein a fuel lance 16 has a closed tip 17 and near the top radial openings 18, can be injected through the fuel 20 in a flowing past the fuel lance 16 air flow 19.

Die Figuren 10 und 11 zeigen, wie durch eine unterschiedliche Anordnung der Pilotdüsen 7 innerhalb der Kopfplatte 11 eine unterschiedliche Anzahl von Rezirkulationszonen 21 entsteht. Durch eine Veränderung der Düsendurchmesser kann die Durchflussmenge eingestellt werden.The FIGS. 10 and 11 show how a different number of recirculation zones 21 is created by a different arrangement of the pilot nozzles 7 within the top plate 11. By changing the nozzle diameter, the flow rate can be adjusted.

Claims (14)

Strahlbrenner (1), umfassend einen im Wesentlichen zylinderförmigen Vormischdüsenträger (3) mit einem ersten (12) und einem zweiten Ende (13) und einer zentralen Durchgangsöffnung (25) mit einem Durchmesser und einen im Wesentlichen hohlzylinderförmigen Pilotdüsenträger (4) mit einem ersten (8) und einem zweiten Ende (12) und einem Außendurchmesser, der kleiner ist, als der Durchmesser der zentralen Durchgangsöffnung (25) des Vormischdüsenträgers (3), dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Flanschblatt (22) am ersten Ende (12) des Vormischdüsenträgers mit einem zweiten Flanschblatt (23) am ersten Ende (8) des Pilotdüsenträgers (4) einen Flansch (9) zum Fixieren des Pilotdüsenträgers (4) im Vormischdüsenträger (3) bildet und die zweiten Enden (10, 13) so ineinander greifen, dass eine Labyrinthdichtung (14) gebildet wird.A jet burner (1) comprising a substantially cylindrical premixing nozzle carrier (3) having a first (12) and a second end (13) and a central passage opening (25) with a diameter and a substantially hollow cylindrical pilot nozzle carrier (4) with a first 8) and a second end (12) and an outer diameter which is smaller than the diameter of the central through-hole (25) of the premixing nozzle carrier (3), characterized in that a first flange (22) at the first end (12) of the Vormischdüsenträgers with a second flange (23) at the first end (8) of the pilot nozzle carrier (4) forms a flange (9) for fixing the pilot nozzle carrier (4) in Vormischdüsenträger (3) and the second ends (10, 13) engage one another such that a labyrinth seal (14) is formed. Strahlbrenner (1) nach Anspruch 1, wobei die Labyrinthdichtung (14) ringförmige Ausformungen des Vormischdüsenträgers (3) und des Pilotdüsenträgers (4) umfasst.A jet burner (1) according to claim 1, wherein the labyrinth seal (14) comprises annular formations of the premixing nozzle carrier (3) and the pilot nozzle carrier (4). Strahlbrenner (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Kopfplatte (11) mit Öffnungen (6) für Pilotdüsen (7) am zweiten Ende (10) des Pilotdüsenträgers (4) angeordnet ist.A jet burner (1) according to claim 1 or 2, wherein a head plate (11) with openings (6) for pilot nozzles (7) is arranged at the second end (10) of the pilot nozzle carrier (4). Strahlbrenner (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Ausrichtplatte (15) auf dem Flansch (9) angeordnet ist und die Ausrichtplatte (15) Öffnungen (24) zur Fixierung von Pilotdüsen (7) in radialer Richtung bezogen auf eine Längsachse des Pilotdüsenträgers (4) aufweist.Jet burner (1) according to one of the preceding claims, wherein an alignment plate (15) on the flange (9) is arranged and the alignment plate (15) openings (24) for fixing pilot nozzles (7) in the radial direction relative to a longitudinal axis of the pilot nozzle carrier (4). Strahlbrenner (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Vormischdüsenträger (3) sich von seinem ersten (12) zum zweiten Ende (13) erstreckende, kreisförmig angeordnete Strahldüsen (5) umfasst.Jet burner (1) according to one of the preceding claims, wherein the premixing nozzle carrier (3) comprises, from its first (12) to the second end (13) extending, circularly arranged jet nozzles (5). Strahlbrenner (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Pilotdüsenträger (4) sich von seinem ersten (8) zum zweiten Ende (10) erstreckende Strahldüsen (7) umfasst.Jet burner (1) according to one of the preceding claims, wherein the pilot nozzle carrier (4) comprises jet nozzles (7) extending from its first (8) to the second end (10). Strahlbrenner (1) nach Anspruch 6, wobei mindestens drei Strahldüsen (7) im Pilotdüsenträger (4) angeordnet sind.Jet burner (1) according to claim 6, wherein at least three jet nozzles (7) are arranged in the pilot nozzle carrier (4). Strahlbrenner (1) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei die Strahldüsen (7) im Pilotdüsenträger (4) in einer Ebene angeordnet sind.Jet burner (1) according to one of claims 6 or 7, wherein the jet nozzles (7) are arranged in the pilot nozzle carrier (4) in a plane. Strahlbrenner (1) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei eine Strahldüse (7) im Pilotdüsenträger (4) auf der Längsachse des Pilotdüsenträgers (4) und die weiteren Strahldüsen (7) auf einem konzentrischen Ring angeordnet sind.Jet burner (1) according to one of claims 6 or 7, wherein a jet nozzle (7) in the pilot nozzle carrier (4) on the longitudinal axis of the pilot nozzle carrier (4) and the further jet nozzles (7) are arranged on a concentric ring. Strahlbrenner (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei Brennstoff-Lanzen (16) in die Strahldüsen (7) münden.Jet burner (1) according to one of claims 6 to 9, wherein fuel lances (16) open into the jet nozzles (7). Strahlbrenner (1) nach Anspruch 10, wobei die Brennstoff-Lanzen (16) eine geschlossene Spitze (17) und stromauf der Spitze radiale Öffnungen (18) für die Eindüsung von Brennstoff (20) quer zu einem Oxidationsmittelstrom (19) aufweisen.A jet burner (1) according to claim 10, wherein said fuel lances (16) have a closed tip (17) and upstream of said tip radial ports (18) for injecting fuel (20) across an oxidant stream (19). Gasturbine mit einem Strahlbrenner (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Gas turbine with a jet burner (1) according to one of the preceding claims. Vormischdüsenträger (3) mit einem ersten Flanschblatt (22) an seinem ersten Ende (12), der an seinem zweiten Ende (13) so ausgebildet ist, dass er als Teil eines Strahlbrenners (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 Verwendung findet.Premix nozzle carrier (3) with a first flange (22) at its first end (12) which is formed at its second end (13) so that it is used as part of a jet burner (1) according to one of claims 1 to 11. Pilotdüsenträger (4) mit einem zweiten Flanschblatt (23) an seinem ersten Ende (8), der an seinem zweiten Ende (10) so ausgebildet ist, dass er als Teil eines Strahlbrenners (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 Verwendung findet.Pilot nozzle carrier (4) with a second flange (23) at its first end (8) which is formed at its second end (10) so that it is used as part of a jet burner (1) according to one of claims 1 to 11.
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