Brenner, insbesondere für Gasturbinen

Abstract

 Es wird ein Brenner mit einer zentralen Brennstoffzufuhranordnung (27), einem die zentrale Brennstoffzufuhranordnung (27) umgebenden Ringluftkanal (17) zur Zufuhr von Verbrennungsluft und in dem Ringluftkanal (17) angeordneten Drallschaufeln (19) zur Verfügung gestellt. Die Drallschaufeln (19) weisen erste Gasdüsen (21) zum Eindüsen eines gasförmigen Brennstoffes in die Verbrennungsluft und zweite Gasdüsen (23) zum Eindüsen eines gasförmigen Brennstoffes in die Verbrennungsluft auf, wobei die ersten Gasdüsen (21) von einem ersten Gasverteilerkanal (29) in der Brennstoffzufuhranordnung (27) gespeist werden und die zweiten Gasdüsen (23) von einem zweiten Gasverteilerkanal (31) in der Brennstoffzufuhranordnung (27) gespeist werden. Der erste Gasverteilerkanal (21) und der zweite Gasverteilerkanal (23) werden von einem Gaszufuhrrohr (41) mit Brenngas versorgt, welches einen ersten Gaszufuhrkanal (35) und einen zweiten Gaszufuhrkanal (37) aufweist, wobei der erste Gaszufuhrkanal (35) mit dem ersten Gasverteilerkanal (29) verbunden ist und der zweite Gaszufuhrkanal (37) mit dem zweiten Gasverteilerkanal (31) verbunden ist.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brenner und insbesondere einen Gasturbinenbrenner mit einer zentralen Brennstoffzufuhranordnung. Daneben betrifft die Erfindung eine Gasturbine.

[0002] Im Hinblick auf die weltweiten Bemühungen zur Senkung des Schadstoffausstoßes von Befeuerungsanlagen, insbesondere bei Gasturbinen, wurden in den letzten Jahren Brenner entwickelt, die besonders geringe Ausstöße an Stickoxiden (NOx) aufweisen. Dabei wird vielfach Wert darauf gelegt, dass solche Brenner jeweils nicht nur mit einem Brennstoff, sondern möglichst mit verschiedenen Brennstoffen, beispielsweise Öl und Erdgas wahlweise oder in Kombination betreibbar sind, um die Versorgungssicherheit und Flexibilität des Betriebs zu erhöhen. Solche Brenner sind beispielsweise in der EP 0 276 696 B1 beschrieben.

[0003] Der in EP 0 276 696 B1 beschriebene Brenner ist ein Hybridbrenner für Vormischbetrieb mit Gas und/oder Öl, wie er insbesondere für Gasturbinenanlagen angewendet wird. Der Brenner umfasst eine zentrale Brennstoffzufuhranordnung, in die auch ein Pilotbrennersystem integriert ist, welches mit Gas und/oder Öl als ein sogenannter Diffusionsbrenner oder als gesonderter Vormischbrenner betreibbar ist. Zusätzlich ist die Möglichkeit zur Einspeisung von Inertstoffen vorgesehen. Die zentrale Brennstoffzufuhranordnung ist von einem Hauptbrennersystem umgeben, welches ein Luftzufuhr-Ringkanalsystem mit einer darin befindlichen Drallbeschaufelung mit einer Mehrzahl von Schaufeln und stromauf von den Schaufeln angeordneten Düsenrohren für den Vormischbetrieb mit Gas aufweist. Zusätzlich sind in der Brennstoffzufuhranordnung Einlassdüsen für Öl im Bereich der Drallbeschaufelung vorhanden, die eine Vormischung des Hauptluftstroms mit Öl ermöglichen. Statt wie in EP 0 276 696 B1 mittels stromauf von den Drallschaufeln gelegener Düsenrohre kann das Brenngas auch durch in den Drallschaufeln selbst angeordnete Düsenöffnungen in den Luftkanal eingedüst werden, wie dies beispielsweise in EP 0 580 683 B1 beschrieben ist.

[0004] Um die Kontrolle der Emissionen und der Verbrennungsstabilität zukünftig noch zu erhöhen, soll zusätzlich zu einer Gaseindüsung durch die Schaufel wie in EP 0 580 683 B1 eine weitere Gaseindüsung durch die Schaufel genutzt werden. Diese zusätzliche Gaseindüsung soll separat von der Hauptgasstufe regelbar sein, d.h. es muss zusätzlich zu den bisher bestehenden Gas- und Ölkanälen ein zusätzlicher, zweiter Gaskanal in die zentrale Brennstoffzuführeinrichtung des Brenners eingebracht werden. Eine Schwierigkeit besteht nun darin, diesen zusätzlichen Gaskanal mit Brennstoff zu versorgen, ohne dass dabei das bisherige Brennerdesign aerodynamisch verändert wird. Dies gilt vor allem für die Außenkontur der zentralen Brennstoffzufuhranordnung bzw. der Drallschaufeln, welche den Strömungskanal für die zugeführte Verbrennungsluft bilden.

[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Brenner, insbesondere einen Gasturbinenbrenner, zur Verfügung zu stellen, der die Zufuhr von Brenngas zu einem zweiten Gaskanal ermöglicht, ohne dass die Außenkontur der zentralen Brennstoffzufuhranordnung wesentlich verändert wird.

[0006] Es ist eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine vorteilhafte Gasturbine zur Verfügung zu stellen.

[0007] Die erste Aufgabe wird durch einen Brenner nach Anspruch 1 gelöst, die zweite Aufgabe durch eine Gasturbine nach Anspruch 15. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

[0008] Ein erfindungsgemäßer Brenner weist eine zentrale Brennstoffzufuhranordnung und einen die zentrale Brennstoffzufuhranordnung umgebenden Ringluftkanal zur Zufuhr von Verbrennungsluft auf. In dem Ringluftkanal sind Drallschaufeln angeordnet, welche erste Gasdüsen zum Eindüsen eines gasförmigen Brennstoffs in die Verbrennungsluft und zweite Gasdüsen zum Eindüsen eines gasförmigen Brennstoffs in die Verbrennungsluft aufweisen. Die ersten Gasdüsen werden von einem ersten Gasverteilerkanal in der Brennstoffzufuhranordnung gespeist, die zweiten Gasdüsen von einem zweiten Gasverteilerkanal in der Brennstoffzufuhranordnung. Der erste Gasverteilerkanal und der zweite Gasverteilerkanal werden von einem Gaszufuhrrohr mit Brenngas versorgt, welches einen ersten Gaszufuhrkanal und einen zweiten Gaszufuhrkanal aufweist, wobei der erste Gaszufuhrkanal mit dem ersten Gasverteilerkanal verbunden ist und der zweite Gaszufuhrkanal mit dem zweiten Gasverteilerkanal.

[0009] Erfindungsgemäß werden also die beiden Gasverteilerkanäle statt durch zwei getrennte Gaszufuhrrohre über ein einziges, beiden Kanälen gemeinsames Gaszufuhrrohr mit Brennstoff versorgt, wobei in dem Gaszufuhrrohr für jeden Gasverteilerkanal ein eigener Gaszufuhrkanal vorhanden ist. Dadurch kann die Kontur der zentralen Brennstoffzufuhranordnung, wie sie für einen einzigen Gasverteilerkanal bekannt ist, etwa entsprechend dem Brenner aus EP 0 580 683 B1, auch bei Vorhandensein von zwei Gasverteilerkanälen beibehalten werden. Die Gaszufuhrkanäle können entweder koaxial zueinander im Gaszufuhrrohr angeordnet sein oder nebeneinander.

[0010] Falls die beiden Gaszufuhrkanäle gemäß einer ersten Ausgestaltung koaxial zueinander im Gaszufuhrrohr verlaufen, können diese dadurch gebildet werden, dass das Gaszufuhrrohr ein äußeres Rohr und ein inneres Rohr umfasst, wobei der erste Gaszufuhrkanal von dem Zwischenraum zwischen dem äußeren Rohr und dem inneren Rohr gebildet ist und der zweite Gaszufuhrkanal von dem Innenraum des inneren Rohres.

[0011] Da das innere Rohr durch den strömenden Brennstoff gekühlt wird und das äußere Rohr durch Verdichterluft erwärmt wird, können sich bei den beiden Rohren unterschiedliche thermische Dehnungen ergeben. Diese können ausgeglichen werden, wenn das innere Rohr und/oder das äußere Rohr ein elastisches Kompensationselement aufweist bzw. aufweisen, das bzw. die eine axiale Ausdehnung oder Kompression des inneren Rohres ermöglicht bzw. ermöglichen. Insbesondere kann hierbei das innere Rohr und/oder das äußere Rohr in zwei axiale Teile aufgeteilt sein, die über einen Balg miteinander verbunden sind. Hierbei kommen grundsätzlich Wellbälge oder Faltenbälge in Frage. Diese erlauben eine Ausdehnung oder Kontraktion des jeweiligen Rohres und somit einen Ausgleich für unterschiedliche thermische Dehnungen.

[0012] In der beschriebenen Ausgestaltung des Gaszuführrohres weist der erste Gaszufuhrkanal einen ringförmigen Strömungsquerschnitt auf und der zweite Gaszufuhrkanal einen kreisförmigen Strömungsquerschnitt. Um das Strömen des Gases von den Gaszufuhrkanälen in die Gasverteilerkanäle zu optimieren, kann zwischen dem Gaszufuhrrohr und den Gasverteilerkanälen ein Adapterstück vorhanden sein, welches den ringförmigen Strömungsquerschnitt und den kreisförmigen Strömungsquerschnitt in Querschnitte mit für das in die Gasverteilerkanäle strömende Gas maximalen Strömungsflächen überführt. Wenn das Adapterstück einen Teil des äußeren Umfangs des äußeren Rohres bildet und das äußere Rohr eine entsprechende Aussparung in der Umfangswand aufweist, kann der Adapter komplett mit dem inneren Rohr und dem äußeren Rohr verschweißt werden, so dass die Gaskanäle gegeneinander abgedichtet sind.

[0013] Wenn der erste Gaszufuhrkanal und der zweite Gaszufuhrkanal gemäß einer zweiten Ausgestaltung des Gaszufuhrrohres nebeneinander in dem Gaszufuhrrohr verlaufen, können der erste Gaszufuhrkanal und der zweite Gaszufuhrkanal zumindest an ihren den Gasverteilerkanälen zugewandten Enden jeweils einen Strömungsquerschnitt mit für das strömende Gas maximaler Strömungsfläche aufweisen. Hierdurch kann für ein optimales Einströmen des über die Gaszufuhrkanäle zugeführten Gases in die Gasverteilerkanäle gesorgt werden.

[0014] In der Ausgestaltung mit zwei nebeneinander verlaufenden Gaszufuhrkanälen kann der erste Gaszufuhrkanal über einen ersten Gaszufuhranschluss mit Brennstoff versorgt werden, während der zweite Gaszufuhrkanal über einen zweiten Gaszufuhranschluss mit Brennstoff versorgt wird. Diese sind dann einander benachbart angeordnet und mittels eines Übergangsabschnittes mit den Gaszufuhrkanälen verbunden. Hierbei kann insbesondere eine gerade Verbindungslinie zwischen dem ersten Gaszufuhranschluss und dem zweiten Gaszufuhranschluss einen Winkel zu einer geraden Verbindungslinie zwischen dem ersten Gaszufuhrkanal und dem zweiten Gaszufuhrkanal einschließen, insbesondere einen Winkel von 90°.

[0015] Zudem können die Gaszufuhranschlüsse jeweils einen kreisförmigen Strömungsquerschnitt aufweisen. Der Übergangsabschnitt kann dann auch die kreisförmigen Strömungsquerschnitte in Querschnitte mit für das strömende Gas maximalen Strömungsflächen überführen. Auf diese Weise können die Gasanschlüsse so ausgestaltet werden, dass sie dem bisherigen Standard, eventuell mit Ausnahme ihrer Abmessungen, entsprechen.

[0016] Das Gaszufuhrrohr mit den nebeneinander angeordneten Gaszufuhrkanälen kann vorteilhafterweise als Gussteil ausgestaltet sein, was insbesondere die bereits beschriebene Verdrehung der geraden Verbindungslinien ermöglicht und zudem eine konstante Wandstärke über das gesamte Bauteil realisieren lässt.

[0017] Eine erfindungsgemäße Gasturbine umfasst wenigstens einen erfindungsgemäßen Brenner. Mit dem erfindungsgemäßen Brenner kann die Flexibilität beim Betreiben der Gasturbine erhöht werden, da eine zweistufige Gaseindüsung in den Luftzufuhrkanal möglich wird, ohne dass wesentliche Änderungen an der Aerodynamik des Brenners nötig sind.

[0018] Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.

Figur 1

zeigt den erfindungsgemäßen Brenner in einer stark schematisierten Prinzipskizze.

Figur 2

zeigt einen Ausschnitt aus einem ersten Ausfüh- rungsbeispiel für den erfindungsgemäßen Brenner in einer teilgeschnittenen perspektivischen Ansicht.

Figur 3

zeigt ein im ersten Ausführungsbeispiel für den er- findungsgemäßen Brenner zur Anwendung kommendes Adapterstück.

Figur 4

zeigt Strömungsquerschnitte des ersten Ausführungs- beispieles.

Figur 5

zeigt ein Detail des ersten Ausführungsbeispieles.

Figur 6

zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für den er- findungsgemäßen Brenner in einer perspektivischen Ansicht.

Figur 7

zeigt ein Gaszufuhrrohr des zweiten Ausführungsbei- spiels in einer perspektivischen Ansicht.

Figur 8

zeigt die Gasanschlüsse des Gaszufuhrrohrs aus Fi- gur 7 in einer perspektivischen Ansicht.

[0019] Nachfolgend wird mit Bezug auf Figur 1, die einen erfindungsgemäßen Brenner in einer stark schematisierten Prinzipskizze zeigt, das dem Brenner zugrunde liegende Konzept beschrieben.

[0020] Der erfindungsgemäße Brenner, der ggf. in Verbindung mit mehreren gleichartigen Brennern beispielsweise in der Brennkammer einer Gasturbinenanlage eingesetzt werden kann, umfasst ein inneres Pilotbrennersystem und ein das Pilotbrennersystem konzentrisch umgebendes Hauptbrennersystem. Sowohl Pilotbrennersystem als auch Hauptbrennersystem können wahlweise mit gasförmigen und/oder flüssigen Brennstoffen, wie bspw. Erdgas oder Heizöl, betrieben werden.

[0021] Das Pilotbrennersystem umfasst einen inneren Ölzufuhrkanal 1, der von einem inneren ringförmigen Gaszufuhrkanal 3 konzentrisch umgeben ist. Dieser ist wiederum von einem inneren Luftzufuhrkanal oder Inertstoffzufuhrkanal 5 konzentrisch umgeben. In oder an diesem Luftzufuhrkanal kann zudem ein geeignetes Zündsystem angeordnet sein (in der Figur nicht dargestellt). Das Pilotbrennersystem weist eine einer Brennkammer 7 zuzuwendende Austrittsöffnung 9 auf, in deren Bereich eine Drallbeschaufelung 11 im Luftzufuhrkanal angeordnet ist. Mittels Düsenöffnungen 13 kann Gas aus dem inneren Gaszufuhrkanal 3 im Bereich der Drallbeschaufelung oder stromauf der Drallbeschaufelung in den Luftzufuhrkanal 5 eingedüst werden. Öl aus dem Ölzufuhrkanal kann mittels Öldüsen 15 stromab der Drallbeschaufelung in die zugeführte Luft bzw. den zugeführten Inertstoff eingedüst werden.

[0022] Das Pilotbrennersystem kann in an sich bekannter Weise mit Öl und/oder Gas als Diffusionsbrenner betrieben werden, in dem der Brennstoff direkt in die Flamme eingedüst wird. Es besteht aber auch die Möglichkeit, das Pilotbrennersystem als Vormischbrenner zu betreiben, in dem der Brennstoff gründlich mit Luft vermischt wird, bevor das Gemisch der Flamme zugeführt wird.

[0023] Das das Pilotbrennersystem umgebende Hauptbrennersystem umfasst einen radialen äußeren Luftzufuhrkanal 17, auch Ringluftkanal genannt, durch den sich Drallschaufeln 19 einer Drallbeschaufelung erstrecken. Diese Drallschaufeln 19 weisen erste Gasdüsen 21 und zweite Gasdüsen 23 auf, durch die Brenngas in die durch den radialen Luftzufuhrkanal 17 einströmende Luft eingedüst werden kann. In die durch den Luftzufuhrkanal 17 strömende Luft kann mittels Öldüsen 25 zudem Öl eingedüst werden. Zwar ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel von Öl und Öldüsen die Rede, jedoch soll dies lediglich stellvertretend für geeignete flüssige Brennstoffe und entsprechende Düsen stehen.

[0024] Die in den Drallschaufeln 19 befindlichen ersten Gasdüsen 21 und zweiten Gasdüsen 23 sowie die Öldüsen 25 werden über eine radial innen liegende Brennstoffzufuhranordnung, die sogenannte Nabe 27, mit Brennstoff versorgt. In dieser sind erste und zweite ringförmige Gasverteilerkanäle 29 und 31 angeordnet, die die Gasdüsen 21 bzw. 23 mit Gas versorgen. Weiterhin ist in der Nabe 27 ein ringförmiger Ölverteilerkanal 33 angeordnet, der die Öldüsen 25 mit Öl versorgt. Die Gasverteilerkanäle 29, 31 sowie der Ölverteilerkanal 33 werden über Gaszufuhrkanäle 35, 37 bzw. über einen Ölzufuhrkanal 39 mit dem entsprechenden Brennstoff versorgt. Die Gaszufuhrkanäle 35, 37, welche die Gasverteilerkanäle 29, 31 mit Brennstoff versorgen, sind in ein gemeinsames Gaszufuhrrohr 41 integriert. Für den Ölzufuhrkanal 39 liegt ein eigenes Ölzufuhrrohr 43 vor.

[0025] Die Integration der beiden Gaszufuhrkanäle 35, 37 in ein gemeinsames Gaszufuhrrohr 41 hat dabei den Vorteil, dass die Aerodynamik des Brenners im Hinblick auf die in die Luftzufuhrkanäle 5, 17 einströmenden Luft im Vergleich zu einem Brenner mit lediglich einem einzigen Gaszufuhrkanal und einem einzigen Satz Gasdüsen nicht verändert wird. Der erfindungsgemäße Brenner kann daher in bestehenden Verbrennungssystemen an die Stelle bisheriger Brenner treten, ohne dass sich dadurch die Aerodynamik des Verbrennungssystems ändert.

[0026] Eine erste konkrete Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Brenners, insbesondere des Gaszufuhrrohres 41 mit den Gaszufuhrkanälen 35, 37 wird nachfolgend mit Bezug auf die Figuren 2 bis 5 beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel für den erfindungsgemäßen Brenner sind die Gaszufuhrkanäle 35, 37 koaxial zueinander im Gaszufuhrrohr 41 angeordnet. Der den zweiten ringförmig Gasverteilerkanal 31 mit Gas versorgende Gaszufuhrkanal 37 ist vom Lumen eines inneren Rohres 35 gebildet, wohingegen der den ersten ringförmigen Gasverteilerkanal 29 versorgende Gaszufuhrkanal 35 vom Hohlraum zwischen der Außenfläche des inneren Rohres 45 und der Innenfläche eines äußeren Rohres 46 gebildet ist. Das äußere Rohr 46 bildet dabei die Außenwand des Gaszufuhrrohres 41.

[0027] Da das innere Rohr 45 durch das hindurchströmende Gas gekühlt wird und das äußere Rohr 46 durch die entlang strömende warme Verdichterluft erwärmt wird, erfahren die beiden Rohre 45, 46 unterschiedliche thermische Ausdehnungen. Um diese auszugleichen, ist das innere Rohr 45 zweiteilig ausgebildet, wobei zwischen den Rohrteilen 45, 45' ein elastisches Kompensationselement 47 angeordnet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das elastische Kompensationselement als Wellbalg ausgebildet, der eine axiale Verschiebung der beiden Rohrteile 45, 45' gegeneinander ermöglicht. Unterschiedliche thermische Dehnungen zwischen dem äußeren Rohr 46 und dem inneren Rohr 45 können so ausgeglichen werden. Statt wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel am inneren Rohr 45 kann das Kompensationselement auch am äußeren Rohr 46 angeordnet sein. Auch das Vorsehen von zwei Kompensationselementen, eines am inneren Rohr 45 und eines am äußeren Rohr 46, ist möglich. Für das Kompensationselement am äußeren Rohr 46 gilt das im Hinblick auf die Ausgestaltung des Kompensationselementes am inneren Rohr 45 Ausgeführte analog.

[0028] Um den Übergang von den Gaszufuhrkanälen 35, 37 zu den ringförmigen Gasverteilerkanälen 29, 31 zu optimieren, ist ein Adapterstück 49 vorhanden, welches den ringförmigen Strömungsquerschnitt des ersten Gaszufuhrkanals 35 und den kreisförmigen Strömungsquerschnitt des zweiten Gaszufuhrkanals 37 in Strömungsquerschnitte mit für das strömende Gas maximalen Strömungsflächen überführt. Auf diese Weise kann die Strömung aus den Gaszufuhrkanälen in die jeweiligen ringförmigen Gasverteilerkanäle optimiert werden, wodurch gleichmäßigere Wärmeübergangszahlen erreichbar sind und die Lebensdauer sowie die Lebensdauervoraussage des Brenners verbessert werden kann.

[0029] Das Adapterstück 49 ist in Figur 3 in einer perspektivischen Darstellung gezeigt. Es weist einen in etwa halbkreisförmig gebogenen Randabschnitt 51 mit einer Außenfläche 53 auf, der in seinem Krümmungsradius an die Wand des äußeren Rohres 46 angepasst ist. Zudem weißt es einen kreisförmigen Ansatz 55 auf, der mit dem Innenrohr 45 verbunden werden kann. Im Inneren des Adapterstücks 49 werden der kreisförmige Strömungsquerschnitt und der ringförmige Strömungsquerschnitt in im Hinblick auf das Schaffen maximaler Strömungsflächen optimierte Strömungsquerschnitte umgewandelt. Die optimierten Strömungsquerschnitte, die sich mit Hilfe des Adapterstücks am Ausgang des Gaszufuhrrohres 41 ergeben, sind in Figur 4 dargestellt. Diese zeigt die mit den maximalen Strömungsflächen entsprechenden Strömungsquerschnitten versehenen Eingangsöffnungen 57, 59 zu den ringförmigen Gasverteilerkanälen 29, 31.

[0030] Figur 5 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 2, in dem die Anordnung des Adapterstücks 49 und die Verbindung mit dem inneren Rohr 45 und dem äußeren Rohr 46 dargestellt sind. Das Adapterstück 49 ist mittels Schweißverbindungen einerseits mit der Nabe 27 und andererseits mit dem inneren Rohr 45 sowie dem äußeren Rohr 46 verbunden. Aufgrund der lediglich teilkreisförmigen Ausgestaltung des Adapterstücks 49, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine halbkreisförmige Ausgestaltung ist, wird es möglich, zuerst das Adapterstück 49 mit der Nabe 27 zu verschweißen, anschließend das innere Rohr 45 am Adapterstück 49 anzuschweißen und schließlich das äußere Rohr 46 überzustülpen und mit dem Adapterstück 49 zu verschweißen. Wenn das Adapterstück 49 ein vollständig ringförmiges Wandelement aufweisen würde, wäre insbesondere die dichte Verweißung des den inneren Gaszuführkanal bildenden Teils des Adapterstücks 49 an der Nabe 27 nur schwer zu bewerkstelligen.

[0031] Die mit Bezug auf die Figuren 2 bis 5 beschriebene erste konkrete Ausgestaltung für den erfindungsgemäßen Brenner bietet den Vorteil, dass sich ein negativer Einfluss auf die Luftströmung insbesondere in den radialen Luftzufuhrkanal 17 vermeiden lässt, da keine Veränderung der äußeren Nabengeometrie bzw. des Gaszufuhrrohres 41 im Vergleich zu einem Brenner mit lediglich einem Gasverteilerkanal zu erfolgen braucht. Außerdem können mit Hilfe des Adapterstücks die Strömungsquerschnitte optimal ausgenutzt werden, wodurch unnötige Druckverluste vermieden werden. Weiterhin ermöglicht die Ausgestaltung gemäß des ersten konkreten Ausführungsbeispiels eine robuste Konstruktion, die zudem ein einfaches Montieren ermöglicht.

[0032] Eine zweite konkrete Ausgestaltung für den erfindungsgemäßen Brenner wird nachfolgend mit Bezug auf die Figuren 6 bis 8 beschrieben. Figur 6 zeigt die Nabe 27 des erfindungsgemäßen Brenners mit einem in ihrem Zentrum angeordneten Pilotbrenner 63 sowie dem Gaszufuhrrohr 141 in einer perspektivischen Darstellung. Zudem ist ein Brennerträger 65 zu erkennen, in dem zwei Anschlüsse 67, 69 für die beidem im Gaszufuhrrohr 141 befindlichen Gaszufuhrkanäle 135, 137 vorhanden sind.

[0033] Das Gaszufuhrrohr 141 der zweiten konkreten Ausgestaltung ist in Figur 7 in einer perspektivischen Darstellung gezeigt. Es unterscheidet sich vom Gaszufuhrrohr 41 der ersten konkreten Ausgestaltung dadurch, dass die Gaszufuhrkanäle 135, 137 nebeneinander statt konzentrisch zueinander angeordnet sind. Die Geometrie der Gaszuführkanäle 135, 137 ist dabei so gewählt, dass zumindest am nabenseitigen Ausgangsende 71 des Gaszufuhrrohres Strömungsquerschnitte mit maximalen Strömungsflächen vorliegen.

[0034] Am dem nabenseitigen Ende 71 abgewandten Ende des Gaszufuhrrohrs 141 sind die beiden Gasanschlüsse für das Gaszufuhrrohr 141 angeordnet. Diese sind ebenfalls nebeneinander angeordnet, wobei jedoch eine Verbindungslinie A, die die Zentren der beiden Gasanschlüsse 67, 69 miteinander verbindet, um 90° gegenüber einer Verbindungslinie B, die die Zentren der Gaszufuhrkanäle 135, 137 am nabenseitigen Ende des Gaszufuhrrohres 141 miteinander verbindet, um 90° gedreht ist. In einem Übergangsabschnitt 73 des Gaszufuhrrohres erfolgt eine Verwindung der von den Gasanschlüssen 67, 69 ausgehenden Gaszufuhrkanäle 135, 137, durch die die Drehung der Verbindungslinien A, B realisiert wird. Gleichzeitig erfolgt in diesem Übergangsabschnitten 73 der Übergang von den kreisförmigen Strömungsquerschnitt der Anschlüsse 67, 69 zu den hinsichtlich der Strömungsflächen optimierten Strömungsquerschnitten am nabenseitigen Ende 71 des Gaszufuhrrohres 141. Eine Ansicht auf die Gasanschlüsse 67, 69 des Gaszufuhrrohres 141 ist in Figur 8 dargestellt.

[0035] Obwohl im zweiten konkreten Ausführungsbeispiel die Gaszufuhrkanäle 35, 37 von den Gasanschlüssen 67, 69 zum nabenseitigen Ende 71 des Gaszufuhrrohres 141 hin, um 90° verwunden sind, kann die Verwindung auch um andere Winkel als 90° erfolgen, wenn eine andere Anordnung der Gasanschlüsse 67, 69 im Brennerträger 65 gewünscht ist.

[0036] Das Gaszufuhrrohr 141 des zweiten konkreten Ausführungsbeispieles für den erfindungsgemäßen Brenner kann insbesondere als Gusskonstruktion ausgeführt sein. In einer solchen kann insbesondere bei einer Verwindung der Kanäle im Rohr um 90° eine konstante Wandstärke über das komplette Bauteil erreicht werden.

[0037] Die Ausgestaltung des Gaszufuhrrohres 141 gemäß der zweiten konkreten Ausgestaltung bietet insbesondere den Vorteil, dass die Aufteilung der Gaszufuhrkanäle in zwei getrennte Gasanschlüsse zwischen dem Brennerträger und der Nabe erfolgt. Dies vereinfacht die Montage des Brenners. Der Brennerträgerflansch ist dann lediglich mit zwei Passbohrungen zu versehen. Zudem ändert die Rohrkonstruktion die Aerodynamik gegenüber einem Brenner mit lediglich einem Gasverteilerkanal in der Nabe kaum. Da der Übergangsabschnitt in der Nähe des Brennerträgers - und damit entfernt von den Luftkanälen des Pilotbrenners und des Hauptbrenners - angeordnet ist, führt diese Änderung des Gaszufuhrrohres gegenüber einem Gaszufuhrrohr mit lediglich einem Gaszufuhrkanal nicht zu einer wesentlichen Änderung der Aerodynamik des Brenners.

Ansprüche

1. Brenner mit einer zentralen Brennstoffzufuhranordnung (27), einem die zentrale Brennstoffzufuhranordnung (27) umgebenden Ringluftkanal (17) zur Zufuhr von Verbrennungsluft und in dem Ringluftkanal (17) angeordneten Drallschaufeln (19), welche erste Gasdüsen (21) zum Eindüsen eines gasförmigen Brennstoffes in die Verbrennungsluft und zweite Gasdüsen (23) zum Eindüsen eines gasförmigen Brennstoffes in die Verbrennungsluft aufweisen, wobei die ersten Gasdüsen (21) von einem ersten Gasverteilerkanal (29) in der Brennstoffzufuhranordnung (27) gespeist werden und die zweiten Gasdüsen (23) von einem zweiten Gasverteilerkanal (31) in der Brennstoffzufuhranordnung (27) gespeist werden, und wobei der erste Gasverteilerkanal (21) und der zweite Gasverteilerkanal (23) von einem Gaszufuhrrohr (41, 141) mit Brenngas versorgt werden, welches einen ersten Gaszufuhrkanal (35, 135) und einen zweiten Gaszufuhrkanal (37, 137) aufweist, wobei der erste Gaszufuhrkanal (35, 135) mit dem ersten Gasverteilerkanal (29) verbunden ist und der zweite Gaszufuhrkanal (37, 137) mit dem zweiten Gasverteilerkanal (31) verbunden ist.

2. Brenner nach Anspruch 1, in dem der erste Gaszufuhrkanal (35) und der zweite Gaszufuhrkanal (37) koaxial zueinander verlaufen.

3. Brenner nach Anspruch 2, in dem das Gaszufuhrrohr (41) ein äußeres Rohr (46) und ein innere Rohr (45) umfasst, der erste Gaszufuhrkanal (35) von dem Zwischenraum zwischen dem äußeren Rohr (46) und dem inneren Rohr (45) gebildet ist und der zweite Gaszufuhrkanal (37) von dem Innenraum des inneren Rohres (45) gebildet ist.

4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Rohr (45) und/oder das äußere Rohr (46) ein elastisches Kompensationselement (47) aufweist bzw. aufweisen, das bzw. die eine axiale Ausdehnung oder Kompression des inneren Rohrs (45) gegenüber dem äußeren Rohr (46) ermöglicht bzw. ermöglichen.

5. Brenner nach Anspruch 4, in dem das innere Rohr (45) und/oder das äußere Rohr (46) in zwei axiale Teile aufgeteilt ist bzw. sind, die über einen Balg mit einander verbunden sind.

6. Brenner nach einem der Ansprüche 2 bis 5, in dem das der erste Gaszufuhrkanal (35) einen ringförmigen Strömungsquerschnitt aufweist und der zweite Gaszufuhrkanal (37) einen kreisförmigen Strömungsquerschnitt aufweist und zwischen dem Gaszufuhrrohr (41) und den Gasverteilerkanälen (29, 31) ein Adapterstück (49) vorhanden ist, welches den ringförmigen Strömungsquerschnitt und den kreisförmigen Strömungsquerschnitt in Querschnitte mit für das strömende Gas maximalen Strömungsflächen überführt.

7. Brenner nach Anspruch 6, in dem das Adapterstück (49) einen Teil (53) des Umfangs des äußeren Rohres (46) bildet und das äußere Rohr (46) eine entsprechende Aussparung in der Umfangswand aufweist.

8. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, in dem der erste Gasverteilerkanal (29) und der zweite Gasverteilerkanal (31) von einem gemeinsamen Gaszufuhrrohr (141) mit Brenngas versorgt werden, in welchem der erste Gaszufuhrkanal (135) und der zweite Gaszufuhrkanal (137) nebeneinander verlaufen.

9. Brenner nach Anspruch 8, in dem der erste Gaszufuhrkanal (135) und der zweite Gaszufuhrkanal (137) zumindest an ihren den Gasverteilerkanälen (29, 31) zugewandten Enden jeweils einen Strömungsquerschnitt mit für das strömende Gas maximaler Strömungsfläche aufweisen.

10. Brenner nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, in dem

- der erste Gaszufuhrkanal (135) über einen ersten Gaszufuhranschluss (67) mit Brenngas versorgt wird und der zweite Gaszufuhrkanal (137) über einen zweiten Gaszufuhranschluss (69) mit Brenngas versorgt wird,

- der erste Gaszufuhranschluss (67) und der zweite Gaszufuhranschluss (69) einander benachbart angeordnet sind und

- ein Übergangsabschnitt (73) vorhanden ist, welcher die Gaszufuhranschlüsse (67, 69) mit den Gaszufuhrkanälen (135, 137) verbindet.

11. Brenner nach Anspruch 10, in dem eine gerade Verbindungslinie (A) zwischen dem ersten Gaszufuhranschluss (67) und dem zweiten Gaszufuhranschluss (69) und eine gerade Verbindungslinie (B) zwischen dem ersten Gaszufuhrkanal (135) und dem zweiten Gaszufuhrkanal (137) einen Winkel zwischen sich einschließen.

12. Brenner nach Anspruch 11, in dem der Winkel 90 Grad beträgt.

13. Brenner nach Anspruch 9 und einem der Ansprüche 10 bis 12, in dem die Gaszufuhranschlüsse (67, 69) jeweils eine kreisförmigen Strömungsquerschnitt aufweisen und der Übergangsabschnitt die kreisförmigen Strömungsquerschnitte in Querschnitte mit für das strömende Gas maximalen Strömungsflächen überführt.

14. Brenner nach einem der Ansprüche 8 bis 13, in dem das Gaszufuhrrohr (141) ein Gussteil ist.

15. Gasturbine mit wenigstens einem Brenner nach einem der vorangehenden Ansprüche.

Zeichnung