DE3217674C2

DE3217674C2 - Brennkammer für eine Gasturbine

Info

Publication number: DE3217674C2
Application number: DE3217674A
Authority: DE
Inventors: Yoji Ishibashi; Michio Hitachi Ibaraki Kuroda; Yoshimitsu Minakawa; Takashi Ohmori; Isao Saito
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-05-12
Filing date: 1982-05-11
Publication date: 1985-10-31
Also published as: JPS57187531A; JPH0370128B2; DE3217674A1; US4598553A

Abstract

Ein Gasturbinencombustor enthält einen inneren Zylinder, der in seinem Außenumfang mit Schlitzen versehen ist und eine Vorbrennkammer sowie eine stromab hiervon angeordnete Hauptbrennkammer bildet, deren Durchmesser größer als derjenige der Vorbrennkammer ist, einen äußeren Zylinder, der den inneren Zylinder umgibt und dazwischen einen Luftkanal bildet, einen ersten Brenner, der mit der Vorbrennkammer in Verbindung steht und Luft sowie gasförmigen Brennstoff liefert, und einen zweiten Brenner, der im Luftkanal in der Nähe der Vorbrennkammer angeordnet ist und Luft sowie gasförmigen Brennstoff in die Hauptbrennkammer liefert. Der zweite Brenner ist versehen mit einer Vielzahl von Lufteinlässen, gebildet durch eine Vielzahl von Schaufeln, die in einem ringförmigen Kanal angeordnet sind und die Luft verwirbeln, und mit Einspritzöffnungen für gasförmigen Brennstoff in der Nähe des Innenumfangs der Lufteinlässe. Wenn der Strömungsdurchsatz des gelieferten Brennstoffs klein ist, strömt der Brennstoff längs der Innenumfangsfläche des zweiten Brenners. Wenn der Strömungsdurchsatz groß ist, strömt der Brennstoff aus den Lufteinlässen von der Innenumfangsfläche zur Außenumfangsfläche des zweiten Brenners und wird mit der in die Hauptbrennkammer gelieferten Luft gut gemischt. Somit kann die Erzeugung von NO ↓x, CO, HC usw. über dem gesamten Betriebsbereich einer Turbine verringert werden.

Description

dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Lieferung von Luft und Brennstoff für den Hauptbrennraum (22) eine zylindrische Innenwand (36) und eine zylindrische Außenwand (44) aufweist, zwischen denen ein mit Prallerzeugern versehener axialer Ringkanal, in dem in odf · nahe der innenwand (36) eine Vielzahl von Einlaßöffnungen (37) für den Brennstoff angeordnet sind, vom Luftkanal {5a) in den Hauptbrennraum (22) führt.

2. Brennkammer nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Drallerzeuger durch eine Vielzahl von axial geneigten Schaufeln (38) gebildet sind.

3. Brennkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Brennstoff-Einlaßöffnungen (37) ein in der Innenwand (36) ausgebildetes und in den Ringkanal mündendes Loch ist.

4. Brennkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Brennstoff-Einlaßöffnungen (50) ein an der Außenwand (44) befestigtes Rohr (49) aufweist, das sich so in der Nähe der Innenwand (36) erstreckt, daß der gasförmige Brennstoff in der Nähe der Innenwand (36) in den Luftstrom (5b) im Luftkanal gespritz*, wird.

5. Brennkammer nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine zylindrische Zwischenwand (42) in dem Ringkanal, die koaxial zur Innenwand (36) und zur Außenwand (44) so angeordnet ist, daß ihr Abstand von der Innenwand kleiner als ihr Abstand von der Außenwand (44) ist, wobei die Zwischenwand (42) mit den Brennstoff-Einlaßöffnungen (37) in der innenwand fluchtende Durchgangslöcher (47) aufweist.

Die Erfindung betrifft eine Brennkammer für eine Gasturbine, umfassend ein zylindrisches Flammrohr, das eine Vielzahl von Schlitzen für den Eintritt von Luft aufweist und einen Vorbrennraum und einen daran anschließenden Hauptbrennraum umschließt, wobei der Hauptbrennraum senkrecht zur Achse der Brennkammer eine größere Querschnittsfläche als der Vorbrennraum hat, ein äußeres Gehäuse, das das Flammrohr umgibt und damit einen Luftkanal bildet, der über die Schlitze mit den Brennräumen in Verbindung steht, eine Einrichtung zum Liefern von gasförmigem Brennstoff und von der Verbrennung dienender Luft in der· Vorbrennraum, wo der Brennstoff verbrannt wird und

ίο Flammen erzeugt, die in den Hauptbrennraum strömen, eine ringförmig und angrenzend an den Vorbrennraum angeordnete Einrichtung zum Verwirbeln und Liefern von Luft und von gasförmigem Brennstoff in den Hauptbrennraum.

Eine derartige Brennkammer zeigt die CH-PS 3 59 323, die für hohe Wärmebelastung, insbesondere für Verbrennung heizwertarmer, gasförmiger Brennstoffe in Gasturbinenanlagen bestimmt ist. Dabei sind die Austrittsöffnungen der Luft- und Gaskammern paarweise zusammengefaßt, und vor jedem Paar von

Öffnungen ist eine Ablenkfläche angebracht, welche die austretenden Luft- und Gasströme gemeinsam in die angestrebte Richtung umlenkt.

Dadurch gelangen Luft-Gas-Gemischbänder in den Hauptbrennraum, wo sie mit der Flamme aus dem Vorbrennraum in Berührung kommen. Sie vermischen sich im Übergangslastbetrieb mit der Flamme, wobei keine ausreichende Unterdrückung der CO- und HC-Produktion erzielt wird.

In der DE-OS 2S24 319 ist eine Brennkammer für Gasturbinen beschrieben, die eine erste und eine zweite Verbrennungszone aufweist. Die zweite Verbrennungszone hat Lufteintrittsöffnungen und Einrichtungen zur Brennstoffzufuhr in einer im wesentlichen radialen Stufer.wand. Die Brennstoffzufuhr erfolgt hier gleichmäßig über die radiale Breite der Stufenwand verteilt. Die Außenseite der Flamme aus dem Vorbrennraum kommt bei Teillast- oder Übergangslasibetrieb mit dem dann mageren Gemisch, das durch die Stufenwand eintritt, in Berührung, so daß die CO- und HC-Produktion nicht genügend unterdrückt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Brennkammer mit Zweistufenverbrennung, mit der die Erzcugung von CO und HC in dem gesamten Betriebsbereich einer Turbine stark verringert werden kann, ohne daß der NO,-Ausstoß ansteigt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei einer gattungsgemäßen Brennkammer erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angeführten Merkmale.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei der Brennkammer nach der Erfindung verringeri sich aufgrund der vom Strömungsdurchsatz des Brennstoffs für den Hauptbrennraum 22 abhängigen Zindringtiefe dieses Brennstoffs in den Luftstrom für den Hauptbrennraum bei Teillast, die Brennstoffanreicherung in den inneren Schichten des Luftstroms, die die Flamme aus dem Yorbrennraum unmittelbar umgeben, praktisch nicht, so daß die Erzeugung von CO und HC bei Teillast wenig ansteigt. Gleichzeitig hiermit kann eine gleichförmige zweistufige Verbrennung bei niedrigen Temperaturen ausgeführt werden, wodurch der ΝΟ,-Aüsstoß niedrig gehalten wird.

Somit erfolgt selbst bei geringer Brennstoffmenge eine gute Verbrennung des Brennstoffs und der Anteil der unverbrannten Gase wird verringeri. Bei großer Brenn-

stoffmenge mischt sich der Brennstoff gut mit der Luft und berührt dann die Flammen, so daß das NO, verringert wird.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfin dung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt einer Brennkammer für eine Gasturbine,

F i g. 2 eine teilweise weggebrochene Schrägansicht eines Flammrohrs mit einer Kraftstofflieferkonstruktion für einen Hauptbrennraum, wobei der Zustand der Flammenbildung dargestellt ist,

F i g. 3 eine vergrößerte Ansicht eines Teils von Fig.2 mit einem weiteren Zustand der Flammenbildung,

F i g. 4 eine graphische Darstellung der Beziehungen zwischen dem NO*-Gehait der Rauchgase and der Turbinenbelastung,

F i g. 5 eine graphische Darstellung der Beziehungen zwischen den CO- und HC-Gehalten der Rauchgase und der Turbinenbelastung,

Fig.6 eine teilweise weggebrochene Schrägansicht einer Kraftstofflieferkonstruktion für den Hauptbrennraum bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 7 den Schnitt VII-VIi in F i g. 6,

Fig.8 eine teilweise weggebrochene Schrägansicht einer Kraftstofflieferkonstruktion für den Hauptbrennraum bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 9 den Schnitt IX-IX in F i g. 8.

Nach F i g. 1 besteht eine Gasturbine aus einem Verdichter 1, einer Brennkammer 2 mit einem Gehäuse 6, einer Turbine 3 und einem Belastungsteil 4. Das Gehäuse 2 enthält ein Flammrohr 7 mit Luftlöchern (Schlitzen) 10 in seinem Außenumfang, das vom Gehäuse 2 mit Abstand umgeben wird, eine Endplatte 6b, die an einem Ende des äußeren Gehäuses 6 befestigt ist, einen Wirbelbrenner 17 einer ersten Stufe, der sich an einem Ende des Flammrohres 7 befindet und durch die Endplatte 6b hindurchtrif, und einen Wirbelbrenner 9 einer zweiten Stufe, der sich anschließend an den Wirbelbrenner 17 der ersten Stufe am Flammrohr 7 befindet Das Flammrohr 7 bildet einen Vorbrennraum 19 mit kleinerem Durchmesser und einen Hauptbrennraum 22 mit einem stromab gelegenen größeren Teil. Der Wirbelbrenner 9 ist an der Verbindungsstelle zwischen dem Vorbrennraum 19 und dem Hauptbrennraum 22 angebracht.

Bei dieser Gasturbine wird ein Teil der verdichteten Luft vom Verdichter 1 durch einen Bypaß 11 eines Luftkanals 5 in einen Hochleistungsverdichter 12 abgezweigt, wo sie weiter verdichtet und über ein Steuerventil 13 in eine Vormischkanmer 14 eingeführt wird. Andererseits wird gasförmiger Brennstoff 15 durch einen Brennstoffkanal 23 mit einem Steuerventil 16 in die Vormischkammer 14 «.ingeführt und darin mit der verdichteten Luft gemischt. Das resultierende Gemisch wird aus dem eine Wirbeleinrichtung aufweisenden Wirbelbrenner 17 in den Vorbrennraum 19 eingespritzt und darin verbrannt. Dieses vorangehende Mischen und Verbrennen erfolgt für den gesamten Betriebsbereich der Gasturbine beginnend von der Zündung bis zum Vollastbetrieb.

Wenn nach der Zündung mit der Belastung der Turbine 3 begonnen wird oder bei Teillast, z. B. halber Last, wird ein in einer von dem Brennstoffkanal 23 abgezweigten Brennstoffleitung 20 angeordnetes Steuerventil 21 so geöffnet, daß die Zufuhr des Brenngases in den Wirbelbrenner 9 beginnt.

Von der Zündung bis zum Vollastbetrieb wird der größere Teil der verdichteten Luft aus dem Verdichter 1 durch den Luftkanal 5 in einen zwischen dem äußere.i Gehäuse 6 und dem Flammrohr 7 gebildeten Luftkanal 5a und in das Flammrohr 7 durch die Schlitze 10, den Wirbelbrenner 9 und die verdünnenden Luftöffnungen 8 eingeführt, die im Flammrohr 7 vorgesehen sind.

Durch das vorangehende Mischen mit Verbrennung in dem Vorbrennraum 19 wird eine starke Abnahme

ίο von NO* bei einer kleinen Menge von Überschußluft erzielt bei Verringerung der Erzeugungsmenge von CO. Wenn Brennstoff und eine kleine Luftüberschußmenge in die Vorbrennkammer 19 eingeführt und darin ohne Vormischen verbrannt werden, besteht das Problem, daß CO und ein unverbrannter Anteil (HC) in großen Mengen beim Prozeß erzeugt werden, bei dem der Brennstoff allmählich aus dem Wirbelbrenner 9 der zweiten Stufe geliefert wird, wobei schließlich der Nennlastbetrieb erreicht wird. Zur Lösung dieses Problems wird gemäß F i g. 2 und 3 der zum Wirbelbrenner 9 zu liefernde Brennstoff 15 in den ν zwirbelnden Luftstrom aus Stellungen eingespritzt, die na'.;e an der Vorbrennkammer 19 liegen.
Im einzelnen befindet sich ein Brennstoffaufnehmer oder -behälter 65 in Form eines an beiden Enden geschloss.-.ien doppelten Zylinders auf der Innenumfangsseite des ringförmigen Wirbelbrenners 9 der zweiten Stufe, der an seinem Umfang mit einer Vielzahl von die Luft verwirbelnden Schaufeln 38 versehen ist. Die Leitungen 20 für die Zufuhr von Brennstofi 15 sind mit dem Brennstoffbehälter 65 verbunden. Der äußere Zylinder des Brennstoffbehälters 65, d. h. der innere Zylinderteil oder die zylindrische Innenwand 36 des Wirbelbrenners 9 ist längs ihres Umfangs mit einer großen Anzahl von Brennstoff- Einlaßöffnungen 37 versehen.

Dabei wird der durch die Leitungen 20 gelieferte Brennstoff 15 zunächst in den Brennstoffbehälter 65 gegeben und dann aus den Brennstoffeinlaßöffnungen 37 zu einem durch den Wirbelbrenner 9 hindurchtretenden verwirbelnden Luftstrom 5b für den Hauptbrennraum 22 eingespritzt. Wenn der Strömungsdurchsatz des Brennstoffs 15 klein ist, ist die Einspritzgeschwindigkeit des Brennstoffs niedrig, so daß gemäß F i g. 2 die Brennstoffströme 32 in die verwirbelnden Luftstrcme 33 auf kurzen Strecken eindringen und sich hauptsächlich längs der Ebene der zylindrischen Innenwand 36 vorwärtsbewegen.

Bei einem kleinen Strömungsdurchsatz des Brennstoffs kommt daher insbesondere der Außenumfangsteil der Vormischverbrennungs-Flammen 31 mit hoher Temperatur aus dem Vorbrennraum 19 und die Brennstoffströme 32 so in Berührung (Berührungszone 4!), daß die Verbrennung unterhalten wird. Ferner strömt d^r Hauptstrom der verwirbelnden Luftströme 33 stromab des Wirbelbrenners 9 derart, daß die Vormischverbrennungs-Flammen 31 erzeugt werde··.. Folglich gibt es keinen Zustand, in dem die Verbrennungsflammen unterkühlt sind. Insbesondere kann die Erzeugung von CO und HC ^;m Prozeß, bsi dem allmählich steigernd mit der Einführung von Brennstoff aus dem Wirbelbrenner 9 der zweiten Stufe begonnen wird, unterdrückt werden.

Andererseits nimmt im Nennlastzustand gemäß Fig.3 die Brennstoffeinspritzmenge aus den BrennstoffeinlaßöffnungefV 37 zu, wobei die Einspritzgeschwindigkeit so ansteigt, daß die Eindringstrecke in den verwirbelnden Luftstrom 5b lang wird. Daher werden während des Nennlastbetriebs die Brennstoffströ-

me 32 von der Mitte zur Außenseite des Wirbelbrenners 9 geliefert und mit der verwirbelnden Luft so gemischt, daß die Abnahme von NO, ebenfalls erzielt werden kann.

F i g. 4 zeigt vergleichsweise die NO.,-Gehalte in den Abgasen über der Turbinenbelastung für den Fall (Punktmarkierungen), bei dem der Kraftstoff gemäß Fig. 2 und 3 von der Innenseite geliefert wird (die der Vorbrennkammer 19 nahegelegene Seite), und für den i-'all (Kreismarkierungen), daß der Brennstoff von der Außenseite geliefert wurde. In ähnlicher Weise zeigt Fig.5 vergleichsweise die CO- und HC-Gehalte (die Punktmarkicrungen entsprechend der Brennstoffzufuhr von der Innenseite, während die Kreismarkierungen der üblichen Brennstoffzufuhr von der Außenseite her ent- is sprechen). Gemäß Fig.5 kann der Gehalt an CO. HC usw. während einer Teillast (jenseits des Punktes A, bei dem mit der Brennstoffzufuhr aus dem Wirbelbrenner 9 begonnen wird) durch Liefern des Brennstoffs von der Innenseite her stark verringert werden.

Während des Nennlastbetriebs jedoch, wenn der Brennstoff von der Innenseite her geliefert wird, neigt der NO,-Gehalt etwas zum Ansteigen, verglichen mit demjenigen im Fall der Brennstoffzufuhr von der Außenseite her. Dies beruht darauf, daß, weil die Vormischverbrennungs-Flammen 31 aus der Vormischkammer 19 mit den Flammen aus dem Wirbelbrenner 9 in Wechselwirkung kommen, in der Berührungszone 41 eine Stelle hoher Temperatur auftritt, so daß die Erzeugungsmenge von NO, dort zunimmt.

Fig. 6 und 7 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die diese Zunahme der Erzeugungsmenge von NOv unterdrücken kann. Bei dieser Ausführungsform ist eine Luftöffnung 63 gebildet durch eine sich axial zum Wirbelbrenner 9 erstreckende zylindrische Innenwand 36, durch eine hierzu koaxiale zylindrische Außenwand 44 und durch dazwischen in Umfangsrichtung angeordnete verwirbelnde Schaufeln 38. Diese Luftöffnung 63 ist mit einer zylindrischen Zwischenwand 42 versehen, die sie radial unterteilt. Die Zwischenwand 42 ist gegenüber den Brennstoffeinlaßöffnungen 37 der zylindrischen Innenwand 36 mit Brennstoffeinlaßöffnungen 47 versehen. Die Zwischenwand 42 ist konzentrisch zu den inneren und äußeren Wirbelbrenners 9 und in der Nähe der zylindrischen Innenwand 36 angebracht, wodurch jeder Querschnitt der Luftöffnung 63 radial unterteilt ist in einen schmäleren inneren Kanal 63a und einen weiteren äußeren Kanal 636. Somit wird der Wirbelluftstrom 5b aufgeteilt in einen durch den inneren Kanal 63a hindurchtretenden Luftstrom 45 mit geringem Strömungsdurchsatz und einen durch den äußeren Kanal 63b hindurchtretenden Luftstrom 46 mit großem Strömungsdurchsatz.

Wenn bei dieser Anordnung der Brennstoff aus dem Wirbelbrenner 9 eine geringe Menge hat, berührt er die Vormischverbrennungs-FIammen 31 aus dem Vorbrennraum 19. Andererseits nimmt in der Nähe des Nennlastbetriebs, bei dem die Brennstoffmenge groß wird, der Mischgrad zwischen den Vormischverbrennungs-FIammen 31 und dem Brennstoff ab, wobei CO und NO, mehr als bei der vorhergehenden Ausführungsform vermindert werden können. Der Grund hierfür wird im folgenden beschrieben.

Wenn der Brennstoff so eingespritzt wird, daß er den Luftstrom senkrecht schneidet, wird die Reichweite mit der der Brennstoff in den Luftstrom eindringt, im allgemeinen durch die folgende Gleichung ausgedrückt:

Yjc, bezeichnet die Eindringstrecke in den Luftstrom, vr, pr und v„, p„ bezeichnen die Geschwindigkeiten bzw. Dichten des Brennstoffs- bzw. Luftstroms, φ bezeichnet den Durchmesser der Brennstoffeinspritzöffnung. Aus der obigen Gleichung ergibt sich, daß die Eindringsirckke Yje, mit der Brennstoffeinspritzgeschwindigkeil Vr und mit dem Einspritzöffnungsdurchmesser d, zunimmt. Das heißt, bei geringer Menge des Brennstoffs 15 wird die Brennstoffeinspritzgeschwindigkeit v/klein, weshalb die Eindringstrecke Y_je, klein ist. Wenn umgekehrt der Brennstoffstrom groß wird, nimmt die Brennsioffein-Spritzgeschwindigkeit vr zu. so daß die Eindringstreckc Y₁C groß wird. Bei der Erfindung variiert die Einsprit/-geschwindißkeit vr des Brennstoffs von O bis ctwn 100 m/s. Wenn der Durchmesser dt der Brennstoffeinlaßöffnung 37 3 mm beträgt, variiert die Eindnngstreckc des Brennstoffs von O bis 30 mm.

Zieht man diese Tatsachen in Rechnung, so soll die Zwischenwand 42 zweckmäßig so angeordnet sein, daß die Eindringstrecke des Brennstoffs beim Betrieb bis in Nähe der Vj- bis V₄-LaSt innerhalb der Zwischenwand liegt.

Wenn J^ei der Brennkammer nach der Erfindung die Einspritzmenge des Brennstoffs gering ist, dringt der Brennstoff nicht in den Wirbelluftstrom im äußeren Kanal ein. Daher strömt der Brennstoff nur innerhalb der Zwischenwand 42 und berührt d'.e Vormischverbrennungs-FIammen 31, so daß die Erzeugung des unverbrannten Anteils (HC) und von CO unterdrückt werden kann. Für den Fall, daß der Brennstoff etwa beim Ncnnlastbetrieb, in großen Mengen geliefert wird, trill zusätzlich der größte Teil 15a des Brennstoffs durch die Brennstoffeinspritzöffnung 47 in der Zwischenwand 42 hindurch und mischt sich mit dem außerhalb der Zwischenwand 42 strömenden Wirbelluftstrom 46 (vgl. F i g. 7). Da in diesem Augenblick nur der Luftstrom 45 innerhalb der Zwischenwand 42 strömt, haben die Flammen im Hauptbrennraum 22 eine solche Form, daß die Vormischverbrennungs-FIammen 31 aus dem Vorbrennraum 19 und die Flammen 47 aus dem Wirbelbrenner 9 durch den innerhalb der Zwischenwand 42 strömenden Luftstrom 45 getrennt werden. Demnach tritt der Luftstrom 45 in den Hochtemperaturbereich an der Schnittstelle zwischen den Vormischverbrennungs-FIammen 31 und dem Brennstoff ein. Daher kann der Hochtemperaturbereich wirksam abgekühlt werde

In den F i g. 4 und 5 sind auch Versuchsergebnisse an der vorliegenden Ausführungsform angegeben. Die Dreieckmarkierungen gelten für den Fall, daß die Zwischenwand 42 angeordnet ist und der Brennstoff von der Innenseite her geliefert wird. Wie aus diesen Figuren ersichtlich ist, kann auf Grund des Vorsehens der Zwischenwand 42 der ΝΟ,-Gehalt während des Nennlastbetriebs verringert werden und können die CO- und HC-Gehalte während des Teillastbetriebs niedrig gehalten werden.

Während bei der bisher beschriebenen Ausführungsform der Brennstoff von der Innenseite des Wirbelbrenners 9 her geliefert wird, kann auch eine in F i g. 8 und 9 angegebene Anordnung Anwendung finden. Dabei ist ein Brennstoffbehälter 65 außerhalb des Wirbelbrenners 9 angeordnet Eine Vielzahl von Brennstofflicfcrleitungen 49 ist so angeordnet, daß sie sich vom Brennstoffbehälter 65 einwärts erstrecken (zur Achse der

Brennkammer hin) und daß Brennstoffeinlaßöffnungen 50 der Außenseite der zylindrischen Innenwand 36 des Wirbelbrenners 9 zugewandt sind. Somit prallt der Brennstoff 156 aus den Brennstofflieferleitungen 49 auf die Außenfläche der zylindrischen Innenwand 36. Wenn bei dieser Anordnung die Menge des Brennstoffs 15 klein ist. strömt der aus den Brennstoffeinlaßöffnungen 50 eingespritzte Brennstoff 156 längs der Außenfläche der zylindrischen Innenwand 36 und wird in den Hauptbrennraum 22 eingeführt. Wenn andererseits die Menge des Brennstoffs 15 groß ist. prallt der eingespritzte Brennstoff 15ώ auf die Außenfläche der zylindrischen Innenwand 36 mit hoher Strömungsgeschwindigkeit, worauf er längs der Seitenwandflächen der Schaufeln 38 in den Hauptbrennraum 22 strömt. Demnach können bei dieser Anordnung das CO und NO, herabgesetzt werden, wobei aber der NO₁-Verminderungseffekt etwas kleiner ist als im Fall des Einbaus der Zwischenwand. Jedoch kann eine Verminderung von etwa 60% erzielt werden, verglichen mit dem NC-Gehalt in einer Brennkammer, in der keine Maßnahme zur Verminderung von NO₁ getroffen ist.

Die Anordnung der Brennstofflieferleitungen 49 auf diese Weise zum Positionieren der Brennstoffeinlaßöffnungen 50 in der Nähe der Außenfläche der zylindri· sehen Innenwand 36 bewirkt, daß der Brennstoff bei geringer Brennstoffmenge längs der Außenfläche der zylindrischen Innenwand 36 und bei großer Brennstoffmenge längs der Seitenwandflächen der Schaufeln sirömi.

Wänrend bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen die vorgemischte Luft und der Brennstoff in die Vorbrennkammer eingeführt werden, können Luft und Brennstoff auch einzeln in die Vorbrennkammer eingeführt und darin gemischt werden, um eine Verbrennung mit hohem Luftüberschuß zu erreichen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

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60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Brennkammer für eine Gasturbine, umfassend

— ein zylindrisches Flammrohr (7), das eine Vielzahl von Schlitzen (10) für den Eintritt von Luft aufweist und einen Vorbrennraum (19) und einen daran anschließenden Hauptbrennraum (22) umschließt, wobei der Hauptbrennraum (22) senkrecht zur Achse der Brennkammer (2) eine größere Querschnittsfläche als der Vorbrennraum (19) hat,

— ein äußeres Gehäuse (2), das das Flammrohr (7) umgibt und damit einen Luftkanal (5aj bildet, der über die Schlitze (10) mit den Brennräumen (19,22) in Verbindung steht,

— eine Einrichtung zum Liefern von gasförmigem Brennstoff und von der Verbrennung dienender Luft in «den Vorbrennraum (19), wo der Brennstoff verbrannt wird und Rammen erzeugt, die in den Hauptbrennraum (22) strömen,

— eine ringförmige und angrenzend an den Vorbrennraum (19) angeordnete Einrichtung (9) zum Verwirbeln und Liefern von Luft und von gasförmigem Brennstoff i;: den Hauptbrennraum (22),