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DE102018132766A1 - Swirl generator for introducing fuel into a gas turbine - Google Patents

Swirl generator for introducing fuel into a gas turbine Download PDF

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DE102018132766A1
DE102018132766A1 DE102018132766.8A DE102018132766A DE102018132766A1 DE 102018132766 A1 DE102018132766 A1 DE 102018132766A1 DE 102018132766 A DE102018132766 A DE 102018132766A DE 102018132766 A1 DE102018132766 A1 DE 102018132766A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
swirl generator
fuel
segments
air
flow
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102018132766.8A
Other languages
German (de)
Inventor
David KLUß
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.)
MAN Energy Solutions SE
Original Assignee
MAN Energy Solutions SE
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 MAN Energy Solutions SE filed Critical MAN Energy Solutions SE
Priority to DE102018132766.8A priority Critical patent/DE102018132766A1/en
Publication of DE102018132766A1 publication Critical patent/DE102018132766A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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

Abstract

Drallerzeuger (1) zur Einbringung von Brennstoff in eine Brennkammer einer Gasturbine, mit einer Vielzahl von Drallerzeugersegmenten (2), die entlang einer Kreiskontur mit Abstand voneinander angeordnet sind, mit einer Vielzahl von zwischen benachbarten Drallerzeugersegmenten (2) verlaufenden Strömungskanälen (3), über welche Luft der Brennkammer zuführbar ist, mit in den Drallerzeugersegmenten (2) aufgenommenen Brennstoffdüsen (5) zum Eindüsen von Brennstoff in die Strömungskanäle, nämlich in die Luft, zur Erzeugung eines Brennstoff-Luft-Gemischs. Den Drallerzeugersegmenten (2) sind in Strömungsrichtung der Luft gesehen stromaufwärts der Brennstoffdüsen (5) Abschirmelemente (6) zugeordnet.

Figure DE102018132766A1_0000
Swirl generator (1) for introducing fuel into a combustion chamber of a gas turbine, with a multiplicity of swirl generator segments (2) which are arranged at a distance from one another along a circular contour, with a multiplicity of flow channels (3) running between adjacent swirl generator segments (2) which air can be supplied to the combustion chamber, with fuel nozzles (5) accommodated in the swirl generator segments (2) for injecting fuel into the flow channels, namely into the air, for producing a fuel-air mixture. Shielding elements (6) are assigned to the swirl generator segments (2) upstream of the fuel nozzles (5), as seen in the flow direction of the air.
Figure DE102018132766A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft einen Drallerzeuger zur Einbringung von Brennstoff in eine Gasturbine.The invention relates to a swirl generator for introducing fuel into a gas turbine.

Aus der DE 10 2009 045 950 A1 ist ein Drallerzeuger zur Einbringung von Brennstoff in eine Brennkammer einer Gasturbine bekannt. Der aus diesem Stand der Technik bekannte Drallerzeuger verfügt über eine Vielzahl von Drallerzeugersegmenten, die entlang einer Kreiskontur mit Abstand voneinander angeordnet sind. Ferner weist der Drallerzeuger eine Vielzahl von zwischen benachbarten Drallerzeugersegmenten verlaufenden Strömungskanälen auf, über welche drallbehaftete Luft der Brennkammer zuführbar ist. Ferner umfasst der aus diesem Stand der Technik bekannte Drallerzeuger über Brennstoffdüsen, die von den Drallerzeugersegmenten aufgenommen sind, und die dem Eindüsen von Brennstoff in die Strömungskanäle dienen, um so ein Brennstoff-Luft-Gemisch bereitzustellen, welches letztendlich der Brennkammer der Gasturbine zugeführt werden soll.From the DE 10 2009 045 950 A1 a swirl generator for introducing fuel into a combustion chamber of a gas turbine is known. The swirl generator known from this prior art has a multiplicity of swirl generator segments which are arranged at a distance from one another along a circular contour. Furthermore, the swirl generator has a plurality of flow channels running between adjacent swirl generator segments, via which swirl-laden air can be fed to the combustion chamber. Furthermore, the swirl generator known from this prior art comprises, via fuel nozzles, which are received by the swirl generator segments and which serve to inject fuel into the flow channels, so as to provide a fuel-air mixture which is ultimately to be fed to the combustion chamber of the gas turbine .

Obwohl mit dem aus dem Stand der Technik bekannten Drallerzeuger bereits vorteilhaft eine drallbehaftete Strömung eines Brennstoff-Luft-Gemischs der Brennkammer der Gasturbine zugeführt werden kann, besteht Bedarf an einer weiteren Verbesserung des Drallerzeugers, insbesondere im Hinblick auf eine Reduzierung schädlicher NOx-Emissionen bei magerem Vormischbetrieb der Gasturbine.Although a swirling flow of a fuel-air mixture can already be advantageously supplied to the combustion chamber of the gas turbine with the swirl generator known from the prior art, there is a need for a further improvement of the swirl generator, in particular with a view to reducing harmful NOx emissions in a lean one Premix operation of the gas turbine.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen Drallerzeuger zur Einbringung von Brennstoff in eine Gasturbine zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch einen Drallerzeuger nach Anspruch 1 gelöst. Proceeding from this, the object of the invention is to create a new type of swirl generator for introducing fuel into a gas turbine. This object is achieved by a swirl generator according to claim 1.

Erfindungsgemäß sind den Drallerzeugersegmenten in Strömungsrichtung der Luft gesehen stromaufwärts der Brennstoffdüsen Abschirmelemente zugeordnet. Durch die Abschirmelemente, die in Strömungsrichtung der Luft gesehen stromaufwärts der Brennstoffdüsen den Drallerzeugersegmenten zugeordnet sind, kann eine verbesserte Ausmischung von Brennstoff und Luft vor dem Zuführen des Brennstoff-Luft-Gemischs in die Brennkammer der Gasturbine gewährleistet werden, wodurch die Verbrennung des Brennstoff-Luft-Gemischs in der Gasturbine, insbesondere bei einem mageren Vormischbetrieb, verbessert und so NOx-Emissionen reduziert werden können.According to the invention, upstream of the fuel nozzles, shielding elements are assigned to the swirl generator segments when viewed in the flow direction of the air. The shielding elements, which are assigned to the swirl generator segments upstream of the fuel nozzles as seen in the direction of flow of the air, can ensure improved mixing of fuel and air before the fuel-air mixture is fed into the combustion chamber of the gas turbine, as a result of which the combustion of the fuel-air Mixture in the gas turbine, in particular in the case of a lean premix operation, and thus NOx emissions can be reduced.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist jedes Abschirmelement an einem stromaufwärtigen Ende oder einer stromaufwärtigen Kante des jeweiligen Drallerzeugersegments ausgebildet. Diese Anordnung der Abschirmelemente ist besonders bevorzugt, um eine gute Ausmischung von Brennstoff und Luft zu erzielen und so schädliche NOx-Emissionen im Abgas zu reduzieren.According to an advantageous development, each shielding element is formed at an upstream end or an upstream edge of the respective swirl generator segment. This arrangement of the shielding elements is particularly preferred in order to achieve a good mixing of fuel and air and thus to reduce harmful NOx emissions in the exhaust gas.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist jeder Strömungskanal von sich gegenüberliegenden Strömungsführungswänden benachbarter Drallerzeugersegmente begrenzt, wobei im Bereich jedes Strömungskanals an einer stromaufwärtigen Kante mindestens eines der benachbarter Drallerzeugersegmente, vorzugsweise beider benachbarter Drallerzeugersegmente, ein Abschirmelement ausgebildet ist, welches mit der jeweiligen Strömungsführungswand einen definierten Winkel insbesondere zwischen 90°und 140° einschließt. Auch dies dient der vorteilhaften Ausmischung von Brennstoff und Luft vor Eintritt in die Brennkammer und damit der Reduzierung von NOx-Emissionen.According to an advantageous development, each flow channel is delimited by opposite flow guide walls of adjacent swirl generator segments, a shielding element being formed in the region of each flow channel on an upstream edge of at least one of the adjacent swirl generator segments, preferably both adjacent swirl generator segments, which element has a defined angle, in particular between, with the respective flow guide wall 90 ° and 140 °. This also serves to advantageously mix fuel and air before entering the combustion chamber and thus to reduce NOx emissions.

Vorzugsweise erstreckt sich das jeweilige Abschirmelement über die gesamte Höhe einer mehrere Brennstoffdüsen aufweisenden Düsengruppe, vorzugsweise über die gesamte Höhe des jeweiligen Drallerzeugersegments. Auch dies dient der vorteilhaften Ausmischung von Brennstoff und Luft vor Eintritt in die Brennkammer und damit der Reduzierung von NOx-Emissionen.The respective shielding element preferably extends over the entire height of a nozzle group having a plurality of fuel nozzles, preferably over the entire height of the respective swirl generator segment. This also serves to advantageously mix fuel and air before entering the combustion chamber and thus to reduce NOx emissions.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung sind in das jeweilige Abschirmelement Aussparungen eingebracht, die seitlich offen oder geschlossen sind, und die vorzugsweise auf der Höhe der Brennstoffdüsen ausgebildet sind. Die Aussparungen übernehmen die funktionale Aufgabe von Wirbelgeneratoren. Dadurch kann die Ausmischung von Brennstoff und Luft noch weiter verbessert und die Entstehung von NOx noch weiter reduziert werden.According to an advantageous development, cutouts are made in the respective shielding element, which are open or closed at the side and which are preferably formed at the level of the fuel nozzles. The cutouts assume the functional role of vortex generators. As a result, the mixing of fuel and air can be further improved and the formation of NOx can be reduced even further.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

  • 1 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Drallerzeuger,
  • 2 eine perspektivische Ansicht in Blickrichtung II nach einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Drallerzeugers,
  • 3 eine perspektivische Ansicht in Blickrichtung II nach einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Drallerzeugers,
  • 4 eine perspektivische Ansicht in Blickrichtung II nach einer dritten Variante des erfindungsgemäßen Drallerzeugers.
Preferred developments of the invention result from the subclaims and the following description. Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing, without being restricted to this. It shows:
  • 1 a section of a swirl generator according to the invention,
  • 2nd 2 shows a perspective view in viewing direction II according to a first variant of the swirl generator according to the invention,
  • 3rd 2 shows a perspective view in viewing direction II according to a second variant of the swirl generator according to the invention,
  • 4th a perspective view in viewing direction II according to a third variant of the swirl generator according to the invention.

Die Erfindung betrifft einen Drallerzeuger zur Einbringung von Brennstoff in eine Gasturbine, nämlich zur Erzeugung einer drallbehafteten Strömung eines Brennstoff-Luft-Gemischs und der Zuführung dieser Strömung in Richtung auf die Brennkammer der Gasturbine, in der eine drallstabilisierte Flamme brennt.The invention relates to a swirl generator for introducing fuel into a gas turbine, namely for generating a swirled flow a fuel-air mixture and the supply of this flow towards the combustion chamber of the gas turbine, in which a swirl-stabilized flame burns.

1 zeigt ein Detail eines erfindungsgemäßen Drallerzeugers 1 in einem Querschnitt durch denselben. 1 shows a detail of a swirl generator according to the invention 1 in a cross section through the same.

Der Drallerzeuger 1 verfügt über mehrere Drallerzeugersegmente 2, die entlang einer Kreiskontur mit Abstand voneinander angeordnet sind.The swirl generator 1 has several swirl generator segments 2nd which are spaced apart along a circular contour.

Der Drallerzeuger 1 verfügt weiterhin über eine Vielzahl von zwischen benachbarten Drallerzeugersegmenten 2 verlaufenden Strömungskanälen 3, über welche drallbehaftete Luft strömt.The swirl generator 1 also has a large number of swirl generator segments between neighboring segments 2nd extending flow channels 3rd over which swirling air flows.

Gemäß 1 wird jeder Strömungskanal 3 von sich gegenüberliegenden Strömungsführungswänden 4 benachbarter Drallerzeugersegmente 2 begrenzt. Diejenigen Strömungsführungswände 4 benachbarter Drallerzeugersegmente 2, die jeweils einen Strömungskanal 3 definieren, verlaufen dabei gemäß 1 vorzugsweise parallel zueinander, wobei durch jeden Strömungskanal 3 Luft strömt. Für einen der Strömungskanäle 3 ist in 1 eine Luftströmung mit einem Pfeil L visualisiert.According to 1 every flow channel 3rd of opposite flow guide walls 4th neighboring swirl generator segments 2nd limited. Those flow guide walls 4th neighboring swirl generator segments 2nd each having a flow channel 3rd define, run according to 1 preferably parallel to each other, with each flow channel 3rd Air flows. For one of the flow channels 3rd is in 1 an air flow with an arrow L visualized.

In die Luft L wird Brennstoff G eingedüst.In the air L becomes fuel G injected.

Zur Eindüsung von Brennstoff G in die Luft L umfasst der Drallerzeuger 1 von den Drallerzeugersegmenten 2 aufgenommene Brennstoffdüsen 5. Die Brennstoffdüsen 5, die dem Eindüsen von Brennstoff G in die Strömungskanäle 3 und demnach in die Luft L zur Erzeugung eines Brennstoff-Luft-Gemischs dienen, bilden dabei Düsengruppen von übereinander angeordneten Brennstoffdüsen 5 aus.For fuel injection G in the air L includes the swirl generator 1 from the swirl generator segments 2nd picked up fuel nozzles 5 . The fuel nozzles 5 that is fuel injection G into the flow channels 3rd and therefore in the air L serve to generate a fuel-air mixture, thereby form nozzle groups of fuel nozzles arranged one above the other 5 out.

Die Brennstoffdüsen 5 sind dabei im Bereich jedes Strömungskanals 3 an einer in Strömungsrichtung der Luft gesehen der stromaufwärtigen Kanten der Drallerzeugersegmente 2 in die Drallerzeugersegmente 2 integriert, um so von jeder der einen Strömungskanal 3 begrenzenden Drallerzeugersegmente 2 aus Brennstoff G in die Luft L einzubringen.The fuel nozzles 5 are in the area of each flow channel 3rd at one of the upstream edges of the swirl generator segments when viewed in the direction of flow of the air 2nd into the swirl generator segments 2nd integrated so by each of the one flow channel 3rd limiting swirl generator segments 2nd from fuel G in the air L bring in.

2 zeigt eine perspektivische Ansicht in Blickrichtung II auf einen Strömungskanal 3, der von zwei Drallerzeugersegmenten 2 begrenzt ist, wobei im Bereich jeder in 2 sichtbaren, stromaufwärtigen Kanten des jeweils sichtbaren Drallerzeugersegments 2 mehrere Brennstoffdüsen 5 unter Ausbildung einer jeweiligen Düsengruppe übereinander angeordnet sind. 2nd shows a perspective view in viewing direction II of a flow channel 3rd that of two swirl generator segments 2nd is limited, with everyone in 2nd visible, upstream edges of the respective visible swirl generator segment 2nd several fuel nozzles 5 are arranged one above the other to form a respective nozzle group.

Die Brennstoffdüsen 5 einer solchen Düsengruppe von Brennstoffdüsen 5 sind dabei vorzugsweise über die gesamte Höhe der jeweiligen stromaufwärtigen Kante des jeweiligen Drallerzeugersegments 2 verteilt.The fuel nozzles 5 such a nozzle group of fuel nozzles 5 are preferably over the entire height of the respective upstream edge of the respective swirl generator segment 2nd distributed.

Der gezeigte Drallerzeuger 1 verfügt demnach über mehrere Drallerzeugersegmente 2, die im gezeigten Ausführungsbeispiel tortenstückförmig konturiert sind. Jeweils zwei benachbarte Drallerzeugersegmente 2, nämlich sich gegenüberliegende Strömungsführungswände 4 zweier benachbarter Drallerzeugersegmente 2, definieren jeweils einen Strömungskanal 3 für eine drallbehaftete Luftströmung L, in die über Brennstoffdüsen 5 Brennstoff G eingedüst werden kann. Dabei kann von jedem Drallerzeugersegment 2 aus über dem jeweiligen Drallerzeugersegment 2 zugeordnete Brennstoffdüsen 5, die vom jeweiligen Drallerzeugersegment 2 aufgenommen sind, Brennstoff G in die Luft L eingedüst werden, und zwar wie in 1 gezeigt in jeden der Strömungskanäle 3 ausgehend von jedem der den jeweiligen Strömungskanal 3 begrenzenden Drallerzeugersegmente 2.The swirl generator shown 1 therefore has several swirl generator segments 2nd which are contoured in the form of pie slices in the exemplary embodiment shown. Two adjacent swirl generator segments each 2nd , namely opposite flow guide walls 4th two adjacent swirl generator segments 2nd , each define a flow channel 3rd for a swirling air flow L , in the over fuel nozzles 5 fuel G can be injected. It can be from any swirl generator segment 2nd from above the respective swirl generator segment 2nd assigned fuel nozzles 5 by the respective swirl generator segment 2nd are included, fuel G in the air L be injected, as in 1 shown in each of the flow channels 3rd starting from each of the respective flow channel 3rd limiting swirl generator segments 2nd .

Die Brennstoffdüsen 5 sind dabei im Bereich von in Strömungsrichtung der Luft L gesehen stromaufwärtigen, abgerundeten Kanten der Drallerzeugersegmente 2 in dieselben integriert bzw. von denselben aufgenommen.The fuel nozzles 5 are in the range of in the direction of air flow L seen upstream, rounded edges of the swirl generator segments 2nd integrated into them or taken up by them.

Der Brennstoff G wird demnach im Eintrittsbereich des jeweiligen Strömungsführungskanals 3 in die Luft L eingedüst.The fuel G is accordingly in the entry area of the respective flow guide channel 3rd in the air L injected.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Drallerzeuger 1 Abschirmelemente 6 aufweist, die den Drallerzeugersegmenten 2 zugeordnet sind, nämlich in Strömungsrichtung der Luft gesehen stromaufwärts der Brennstoffdüsen 5. Die Brennstoffdüsen 5 sowie die Abschirmelemente 6 sind dabei jeweils an dem stromaufwärtigen Ende bzw. der stromaufwärtigen Kante der die Strömungskanäle 3 definierenden Strömungsführungswände 4 der Drallerzeugersegmente 2 angeordnet, nämlich derart, dass die Abschirmelemente 6 stromaufwärts der Brennstoffdüsen 5 an der jeweiligen Kante ausgebildet bzw. angeordnet sind, um so die Brennstoffdüsen 5 zumindest teilweise von der Luftströmung abzuschirmen.According to the invention it is proposed that the swirl generator 1 Shielding elements 6 having the swirl generator segments 2nd are assigned, namely seen in the flow direction of the air upstream of the fuel nozzles 5 . The fuel nozzles 5 as well as the shielding elements 6 are each at the upstream end or the upstream edge of the flow channels 3rd defining flow guide walls 4th of the swirl generator segments 2nd arranged, namely such that the shielding elements 6 upstream of the fuel nozzles 5 are formed or arranged on the respective edge so as to form the fuel nozzles 5 shield at least partially from the air flow.

Jeder Strömungskanal 3 ist von sich gegenüberliegenden Strömungsführungswänden 4 benachbarter Drallerzeugersegmente 2 begrenzt, wobei im Bereich jedes Strömungskanals 3 an einer stromaufwärtigen Kante mindestens eines Drallerzeugersegments 2, vorzugsweise beider benachbarter Drallerzeugersegmente 2, ein Abschirmelement 6 ausgebildet ist, welches mit der jeweiligen Strömungsfüh-rungswand 4 einen definierten Winkel α einschließt. Der definierte Winkel α beträgt zwischen 90°und 140° (siehe 1). Die in 2 gezeigten Brennstoffdüsen 5 sind in Blickrichtung II von den Abschirmelementen 6 verdeckt.Any flow channel 3rd is from opposite flow guide walls 4th neighboring swirl generator segments 2nd limited, in the area of each flow channel 3rd on an upstream edge of at least one swirl generator segment 2nd , preferably both adjacent swirl generator segments 2nd , a shielding element 6 is formed, which forms a defined angle with the respective flow guide wall 4 α includes. The defined angle α is between 90 ° and 140 ° (see 1 ). In the 2nd fuel nozzles shown 5 are in viewing direction II from the shielding elements 6 covered.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Drallerzeugersegmente 2 tortenstückförmig konturiert und verfügen zusätzlich zu den Strömungsführungswänden 4, welche die Strömungskanäle 3 begrenzen, über radial äußere bogenförmige Wände 7. Diese bogenförmigen Wände 7 erstrecken sich dabei zwischen zwei stromaufwärtigen Kanten der Strömungsführungswände 4 des jeweiligen Drallerzeugersegments 2. Die Abschirmelemente 6 sind im Ausführungsbeispiel der 1 derart an den stromaufwärtigen Kanten der Strömungsführungswände 4 ausgerichtet, dass im Bereich einer stromaufwärtigen Kante einer Strömungsführungswand 4 das jeweilige Abschirmelement 6 in Umfangsrichtung verläuft bzw. tangential zur bogenförmigen Wand 7, wohingegen an der gegenüberliegenden stromaufwärtigen Kante der anderen Strömungsführungswand 4 des jeweiligen Drallerzeugersegments 2 das Abschirmelement 6 gegenüber der bogenförmigen Wand 7 nach radial außen gestellt gerichtet ist. In the exemplary embodiment shown, the swirl generator segments are 2nd shaped like pie slices and have in addition to the flow guide walls 4th which are the flow channels 3rd limit over radially outer arcuate walls 7 . These arched walls 7 extend between two upstream edges of the flow guide walls 4th of the respective swirl generator segment 2nd . The shielding elements 6 are in the embodiment of 1 such on the upstream edges of the flow guide walls 4th aligned that in the area of an upstream edge of a flow guide wall 4th the respective shielding element 6 runs in the circumferential direction or tangential to the arcuate wall 7 , whereas on the opposite upstream edge of the other flow guide wall 4th of the respective swirl generator segment 2nd the shielding element 6 opposite the arched wall 7 is directed radially outward.

Die Abschirmelemente 6 erstrecken sich vorzugsweise über die gesamte Höhe des Drallerzeugers 1, also über die gesamte Höhe der Drallerzeugersegmente 2, um alle entsprechenden Brennstoffdüsen 5 vor der Luftströmung L im Bereich der stromaufwärtigen Kanten der Strömungsführungswände 4 abzuschirmen. Hiermit kann der Brennstoff G besonders vorteilhaft in die Luft L eingedüst werden, um so eine verbesserte Ausmischung von Brennstoff und Luft zu erzielen und so eine homogene Brennstoff-Luft-Mischung der Brennkammer der Gasturbine zuzuführen. Hierdurch kann insbesondere bei einem mageren Vormischbetrieb die Verbrennung innerhalb der Brennkammer verbessert werden, um so NOx-Emissionen zu reduzieren.The shielding elements 6 preferably extend over the entire height of the swirl generator 1 , i.e. over the entire height of the swirl generator segments 2nd to all the corresponding fuel nozzles 5 before the air flow L in the area of the upstream edges of the flow guide walls 4th shield. This allows the fuel G particularly advantageous in the air L be injected in order to achieve an improved mixture of fuel and air and thus to supply a homogeneous fuel-air mixture to the combustion chamber of the gas turbine. As a result, the combustion within the combustion chamber can be improved, in particular in the case of a lean premix operation, in order to reduce NOx emissions.

Die Abschirmelemente 6 sind als Schutzbleche bzw. Leisten ausgebildet, die sich vorzugsweise über die gesamte Höhe der Drallerzeugersegmente 2 im Bereich der stromaufwärtigen Kanten der Strömungsführungswände 4 derselben erstrecken. In 1, 2 sind in die Abschirmelemente 6 Öffnungen bzw. Aussparungen 8 eingebracht. Die Öffnungen bzw. Aussparungen 8 der 1, 2 sind seitlich geschlossen. Vorzugsweise verjüngen sich die Öffnungen bzw. Aussparungen 8 in Strömungsrichtung konisch. Demgegenüber zeigt 3 eine Abwandlung der Erfindung, in welcher in die Abschirmelemente 6 eingebrachten Öffnungen bzw. Aussparungen 9 seitlich offen sind. 4 zeigt Abschirmelemente 6 ohne Öffnungen bzw. Aussparungen. Die Aussparungen 8 und 9, durch die die Luft L hindurchströmen kann, stellen Wirbelgeneratoren bereit, um die Ausmischung von Brennstoff G und Luft L noch weiter zu verbessern. Hiermit können NOx-Emissionen insbesondere im mageren Vormischbetrieb noch weiter reduziert werden. Die Aussparungen 8 bzw. 9 sind vorzugsweise entlang der jeweiligen Abschirmelemente 6 gleichmäßig verteilt und vorzugsweise auf der Höhe der Brennstoffdüsen 5 angeordnet.The shielding elements 6 are designed as mudguards or strips, which preferably extend over the entire height of the swirl generator segments 2nd in the area of the upstream edges of the flow guide walls 4th extend the same. In 1 , 2nd are in the shielding elements 6 Openings or recesses 8th brought in. The openings or recesses 8th of the 1 , 2nd are closed on the side. The openings or recesses preferably taper 8th conical in the direction of flow. In contrast shows 3rd a modification of the invention in which in the shielding elements 6 introduced openings or recesses 9 are open on the sides. 4th shows shielding elements 6 without openings or recesses. The cutouts 8th and 9 through which the air L can flow through it, vortex generators provide fuel mixing G and air L to improve even further. This can further reduce NOx emissions, especially in lean premix operation. The cutouts 8th or. 9 are preferably along the respective shielding elements 6 evenly distributed and preferably at the level of the fuel nozzles 5 arranged.

BezugszeichenlisteReference list

11
DrallerzeugerSwirl generator
22nd
DrallerzeugersegmentSwirl generator segment
33rd
StrömungskanalFlow channel
44th
StrömungsführungswandFlow guide wall
55
BrennstoffdüseFuel nozzle
66
AbschirmelementShielding element
77
Wandwall
88th
AusnehmungRecess
99
AusnehmungRecess

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102009045950 A1 [0002]DE 102009045950 A1 [0002]

Claims (11)

Drallerzeuger (1) zur Einbringung von Brennstoff in eine Brennkammer einer Gasturbine, mit einer Vielzahl von Drallerzeugersegmenten (2), die entlang einer Kreiskontur mit Abstand voneinander angeordnet sind, mit einer Vielzahl von zwischen benachbarten Drallerzeugersegmenten (2) verlaufenden Strömungskanälen (3), über welche Luft der Brennkammer zuführbar ist, mit in den Drallerzeugersegmenten (2) aufgenommenen Brennstoffdüsen (5) zum Eindüsen von Brennstoff in die Strömungskanäle (3), nämlich in die Luft, zur Erzeugung eines Brennstoff-Luft-Gemischs, dadurch gekennzeichnet, dass den Drallerzeugersegmenten (2) in Strömungsrichtung der Luft gesehen stromaufwärts der Brennstoffdüsen (5) Abschirmelemente (6) zugeordnet sind.Swirl generator (1) for introducing fuel into a combustion chamber of a gas turbine, with a multiplicity of swirl generator segments (2) which are arranged at a distance from one another along a circular contour, with a multiplicity of flow channels (3) running between adjacent swirl generator segments (2) which air can be supplied to the combustion chamber, with fuel nozzles (5) accommodated in the swirl generator segments (2) for injecting fuel into the flow channels (3), namely into the air, for producing a fuel-air mixture, characterized in that the swirl generator segments (2) in the flow direction of the air upstream of the fuel nozzles (5) are assigned shielding elements (6). Drallerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Abschirmelement (6) an einem stromaufwärtigen Ende oder einer stromaufwärtigen Kante des jeweiligen Drallerzeugersegments (2) ausgebildet ist.Swirl generator after Claim 1 , characterized in that each shielding element (6) is formed at an upstream end or an upstream edge of the respective swirl generator segment (2). Drallerzeuger nach Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Strömungskanal (3) von sich gegenüberliegenden Strömungsführungswänden (4) benachbarter Drallerzeugersegmente (2) begrenzt ist, und dass im Bereich jedes Strömungskanals (3) an einer stromaufwärtigen Kante mindestens eines der benachbarter Drallerzeugersegmente (2) ein Abschirmelement (6) ausgebildet ist, welches mit der jeweiligen Strömungsführungswand (4) einen definierten Winkel (α) einschließt.Swirl generator after Claims 1 or 2nd , characterized in that each flow channel (3) is delimited by opposite flow guide walls (4) of adjacent swirl generator segments (2), and in the area of each flow channel (3) at least one of the adjacent swirl generator segments (2) has a shielding element (6) on an upstream edge ) is formed, which includes a defined angle (α) with the respective flow guide wall (4). Drallerzeuger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Winkel (α) zwischen 90°und 140° beträgt.Swirl generator after Claim 3 , characterized in that the defined angle (α) is between 90 ° and 140 °. Drallerzeuger nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich jedes Strömungskanals (3) an der stromaufwärtigen Kante beider benachbarter Drallerzeugersegmente (2) jeweils ein Abschirmelement (6) ausgebildet.Swirl generator after Claim 3 or 4th , characterized in that a shielding element (6) is formed in the region of each flow channel (3) on the upstream edge of both adjacent swirl generator segments (2). Drallerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich das jeweilige Abschirmelement (6) über die gesamte Höhe einer mehrere Brennstoffdüsen (5) aufweisenden Düsengruppe erstreckt.Swirl generator according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the respective shielding element (6) extends over the entire height of a nozzle group having a plurality of fuel nozzles (5). Drallerzeuger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich das jeweilige Abschirmelement (6) über die gesamte Höhe des jeweiligen Drallerzeugersegments (2) erstreckt.Swirl generator after Claim 6 , characterized in that the respective shielding element (6) extends over the entire height of the respective swirl generator segment (2). Drallerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in das jeweilige Abschirmelement (6) Aussparungen (8, 9) eingebracht sind.Swirl generator according to one of the Claims 1 to 7 , characterized in that cutouts (8, 9) are made in the respective shielding element (6). Drallerzeuger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (9) seitlich offen sind.Swirl generator after Claim 8 , characterized in that the recesses (9) are open on the side. Drallerzeuger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (8) seitlich geschlossen sind.Swirl generator after Claim 8 , characterized in that the recesses (8) are closed laterally. Drallerzeuger nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (8, 9) auf der Höhe der Brennstoffdüsen (5) ausgebildet sind.Swirl generator according to one of the Claims 8 to 10 , characterized in that the recesses (8, 9) are formed at the level of the fuel nozzles (5).
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