VERBRENNUNGSVORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR VERBRENNUNG EINES BRENNSTOFFS

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Verbrennungsvorrichtung zur Verbrennung eines Brennstoffs, wobei der Brennstoff als ein Fluidstrom über einen Zufuhrkanal der Verbrennung zuführbar ist. Die Erfindung betrifft auch ein entsprechendes Verfahren.

[0002] In dem Buch "Technische Strömungslehre" von Willi Bohl, 10. Aufl., Vogel-Verlag, Würzburg 1994, sind in Kapitel 5.6 Ausströmvorgänge beschrieben. Genauer dargestellt sind Ausströmvorgänge eines Fluides aus einem Behälter, in dem das Fluid beim Druck p_i und der Dichte ρ_i gespeichert ist. Das Fluid tritt als ein Strahl aus dem Behälter aus, wobei im Strahl der Strahldruck p_a herrscht. Man bezeichnet das Druckverhältnis, bei dem sich bei einem gegebenen Behälterzustand - also bei gegebenem Behälterdruck ρ_i und gegebener Fluiddichte ρ_i sowie bei gegebener Behälteröffnung, aus der das Fluid austritt - der Massenstrom des Fluides sich nicht mehr ändert, als kritisches Druckverhältnis (p_a/p_i)_(k). Je nach Größe des Druckverhältnisses p_a/p_i unterscheidet man zwei Arten von Ausströmvorgängen: 1. Unterkritische Ausströmung; 2. Überkritische Ausströmung.

[0003] Im Abschnitt 5.6.2 desselben Buchs ist eine Lavaldüse beschrieben. Die Lavaldüse dient dazu, das ausströmende Fluid über das kritische Druckverhältnis hinaus zu expandieren und damit die Strömungsgeschwindigkeit über die Schallgeschwindigkeit hinaus zu erhöhen. Dazu wird das Fluid zunächst durch einen sich verengenden Kanal komprimiert, wobei sich die Strömungsgeschwindigkeit bis zur Schallgeschwindigkeit erhöht. Es folgt ein sich erweiternder Kanalabschnitt, in dem das Fluid expandiert und die Strömungsgeschwindigkeit den Überschallbereich erreicht. Eine solche Lavaldüse dient z.B. zum Erreichen maximaler Ausströmgeschwindigkeiten für Schubgase von Raketentriebwerken. In Bild 5.25 sind verschiedene Betriebszustände einer Lavaldüse dargestellt. In dem zuerst dargestellten Betriebszustand liegt der Austrittsdruck des Fluides über dem kritischen Druck. Die Lavaldüse verhält sich hier wie ein Venturirohr. Zur Definition eines Venturirohres folgen weiter unten nähere Angaben.

[0004] Im Abschnitt 5.7 desselben Buchs sind Verdichtungsströmungen beschrieben. Abschnitt 5.7.1 erläutert die Funktionsweise eines Unterschalldiffusors. Unterschalldiffusoren sind in Strömungsrichtung erweiterte Kanäle, in denen eine im Unterschallbereich verlaufende Strömung verzögert wird. Durch die Verzögerung entsteht ein Druckanstieg. Unterschalldiffusoren finden sich beispielsweise in Strahlapparaten, Venturirohren und in den Leiträdern und Austrittsgehäusen von Turboverdichtern. In Abschnitt 5.7.2 ist ein Überschalldiffusor beschrieben, bei dem sich der Kanalquerschnitt in Strömungsrichtung verengt.

[0005] Die Europäische Norm EN ESO 5167-1 betrifft Durchflußmessungen von Fluiden mit Drosselgeräten. In Teil 1 sind Blenden, Düsen und Venturirohre in volldurchströmten Leitungen mit Kreisquerschnitt beschrieben. Bild 10 zeigt ein klassisches Venturirohr. Durch das Venturirohr strömt entlang einer Strömungsrichtung ein Fluid. Das Venturirohr besteht aus einem sich in Strömungsrichtung verengenden Einlaufkonus und einem sich an den Einlaufkonus in Strömungsrichtung anschließenden, sich erweiternden Auslaufkonus. Im Einlaufkonus entsteht ein großer Druckverlust. Durch den Auslaufkonus wird dieser Druckverlust zum größten Teilwieder wettgemacht, so daß der insgesamt durch das Venturirohr gegenüber einem Rohr mit unveränderlichem Querschnitt und gleicher Länge entstehende Druckverlust klein bleibt.

[0006] In dem Buch "Berechnung der Schallausbreitung in durchströmten Kanälen von Turbomaschinen unter besonderer Berücksichtigung der Auslegung von Drehtonschalldämpfern" von Christian Faber, Verlag Shaker, Aachen 1993, ist im Abschnitt 3.4 dargestellt, wie Diskontinuitäten in Strömungskanälen die Ausbreitung von Schall in einem in diesen Strömungskanälen strömenden Fluid beeinflussen. Es werden Streu-, Reflexions- und Transmissionsfaktoren abgeleitet, mit denen berechnet werden kann, welcher Teil einer einfallenden Schallenergie die Diskontinuität passiert und welcher Teil reflektiert wird.

[0007] Die EP-A-122 526 offenbart eine Brennstofflanze, die gleichzeitig sowohl die Abkopplung der Brennstoffleitung zur Vermeidung von Verbrennungsschwingungen als auch die Möglichkeit der Brennstoffregulierung ermöglicht. Die Brennstofflanze trägt einen verstellbaren, mit Brennstoffdurchtrittsöffnungen versehenen Drosselkörper, dessen Eindringtiefe gegenüber dem festen Körper ein Maß für die durchströmende Brennstoffmenge ist.

[0008] Aufgabe der Erfindung ist die Angabe einer Verbrennungsvorrichtung, die hinsichtlich der Beherrschung und Beeinflussung der Ausbreitung und der Ausbildung von durch eine Verbrennung induzierten Schallwellen günstige Eigenschaften aufweist. Weitere Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines entsprechenden Verfahrens.

[0009] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch Angabe einer Verbrennungsvorrichtung zur Verbrennung von Brennstoff mit einem Zufuhrkanal zur Zuführung des Brennstoffs zu einer Verbrennungszone, wobei der Brennstoff als ein Fluidstrom mit einer Strömungsrichtung und einer in einem Nennbetriebsintervall liegenden Nenngeschwindigkeit durch den Zufuhrkanal führbar ist und wobei der Zufuhrkanal in einem Entkopplungsbereich verengt ist, wobei der Entkopplungsbereich als eine kontinuierliche Verengung des Zufuhrkanals entlang der Strömungsrichtung so ausgebildet ist, daß von der Verbrennungszone im Fluidstrom gegen die Strömungsrichtung laufende Schallwellen bei der Nenngeschwindigkeit im Entkopplungsbereich zumindest teilweise reflektiert werden.

[0010] Bei einer Verbrennung können Verbrennungsschwingungen dadurch entstehen, daß bei einer Schwankung einer Leistungsfreisetzung bei der Verbrennung ein Druckpuls im Fluidstrom entsteht. Ein solcher Druckpuls im Fluidstrom hat wiederum eine Verungleichmäßigung im Massenstrom des in die Verbrennungszone eintretenden Fluidstroms zur Folge. Dies führt wieder zu einer zeitlich schwankenden Leistungsfreisetzung bei der Verbrennung. Je nach z.B. den geometrischen Ausbildungen des Zufuhrkanales kann es zur Ausbildung einer positiven Rückkopplung zwischen Druckpulsen im Fluidstrom und der schwankenden Leistungsfreisetzung bei der Verbrennung kommen. Es bildet sich eine Verbrennungsschwingung aus. Eine solche Verbrennungsschwingung kann sich z.B. als erhebliche Lärmbelastung störend auswirken. Bei großen Leistungsfreisetzungen kann es aber auch zu Vibrationen in der Verbrennungsvorrichtung kommen, die letztlich Beschädigungen zur Folge haben können: Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Ausbreitung von Schallwellen im Brennstoff über den Zufuhrkanal in weitere, akustisch angekoppelte Bereiche die Neigung zur Ausbildung solcher Verbrennungsschwingungen begünstigt. Durch eine akustische Entkopplung des Zufuhrkanales oder auch mehrerer Zufuhrkanäle für den Brennstoff wird dieser Mechanismus unterbunden. Eine solche akustische Entkopplung wird durch eine Verengung des Zufuhrkanales oder der Zufuhrkanäle erreicht.

[0011] Durch eine solche, bisher lediglich bei Luftschalldämpfern bekannte, Verengung in Strömungsrichtung erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids. Die Strömungsgeschwindigkeit kann dabei so weit erhöht werden, daß entgegen der Strömungsrichtung gegen die Verengung laufende Schallwellen reflektiert werden. Die Verengung wird so ausgelegt, daß sich bei einer Nenngeschwindigkeit des Fluidstroms im Zufuhrkanal an der Verengung eine so hohe Beschleunigung des Fluides ergibt, daß ein hoher Anteil der gegen die Verengung laufenden Schallwellen reflektiert wird. Die Nenngeschwindigkeit liegt z.B. innerhalb eines Geschwindigkeitsintervalls, das solchen Betriebszuständen der Verbrennungsvorrichtung entspricht, bei denen eine hohe Neigung zur Ausbildung von Verbrennungsschwingungen besteht.

[0012] Hierbei ist der Entkopplungsbereich als eine kontinuierliche Verengung des Zufuhrkanales entlang der Strömungsrichtung ausgebildet. An einer solchen kontinuierlichen Verengung ergeben sich gegenüber einer diskontinuierlichen Verengung geringere Strömungs- und Druckverluste durch Turbulenzen. Eine solche kontinuierliche Verengung könnte z. B. so ähnlich ausgebildet sein, wie der im obengenannten Buchs von Willi Bohl beschriebene Überschalldiffusor.

[0013] Bevorzugtermaßen schließt sich in Strömungsrichtung an den Entkopplungsbereich ein Druckerhöhungsbereich an, der einer Erweiterung des Zufuhrkanales entspricht. Durch einen solchen Druckerhöhungsbereich wird der Druck im Fluidstrom erhöht. Dies geschieht durch die Erweiterung des Zufuhrkanales. Die Passage aus Entkopplungsbereich und Druckerhöhungsbereich entspricht somit z.B. dem in der oben angegebenen Europäischen Norm dargestellten Venturirohr oder einer Lavaldüse. Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ein hoher Fluidmassenstrom bereitgestellt werden muß. Durch die Kombination von Entkopplungsbereich und Druckerhöhungsbereich wird somit erreicht, daß bei der Verbrennungsvorrichtung eine große Leistungsfreisetzung mit Hilfe eines großen Fluidmassenstroms erreichbar ist, wobei gleichzeitig mit eine wirksame akustische Entkopplung von Verbrennungszone und Zufuhrkanal bereitgestellt wird.

[0014] Bevorzugt ist der Brennstoff Erdgas oder Öl.

[0015] Vorzugsweise liegt die Verbrennungszone in einer Brennkammer. Die Brennkammer kann eine beliebige Form haben, besondere Bedeutung kommt aber einer rohrförmigen oder einer ringförmigen Brennkammer zu. In einer Brennkammer können sich Verbrennungsschwingungen durch eine Wechselwirkung einer Leistungsschwankung bei der Verbrennung und akustischen Eigenmoden der Brennkammer bilden. Solche Brennkammerschwingungen können sich in strömungstechnisch angekoppelten Räume ausbreiten, z.B. in die Zufuhrleitungen von Brennstoff oder Luft und u.U. bis zu einer Versorgungspumpe, die dadurch mechanisch stark belastet werden kann, vordringen. Eine akustische Entkopplung mittels der Verjüngung des Zufuhrkanals verhindert eine solche Ausbreitung der Brennkammerschwingungen. Zudem wird die Neigung, überhaupt Brennkammerschwingungen auszubilden, reduziert, da der für die Brennkammerschwingungen zur Verfügung stehende akustische Resonanzraum durch die Abkopplung des Zufuhrkanals verkleinert wird.

[0016] Bevorzugt ist die Verbrennungsvorrichtung eine Gasturbine, insbesondere mit einer Ringbrennkammer. Bei einer Gasturbine kommt es zu einer besonders hohen Leistungsfreisetzung bei der Verbrennung. Verbrennungsschwingungen können somit hier zu besonders großen Lärmbelastungen und schädigenden Vibrationen führen. In einer Ringbrennkammer sind akustische Eigenmoden durch die komplizierte Geometrie praktisch nicht vorhersagbar, so daß die Ausbildung von Brennkammerschwingungen hier besonders schwer zu verhindern ist. Die akustische Entkopplung zwischen der Ringbrennkammer und den Zufuhrkanälen der Verbrennungsmedien ist hier also von besonderer Bedeutung.

[0017] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß ebenso gelöst durch Angabe eines Verfahrens zur Verbrennung von Brennstoff, wobei der Brennstoff als ein Fluidstrom mit einer Strömungsrichtung mit einer Strömungsrichtung und einer in einem Nennbetriebsintervall liegenden Nenngeschwindigkeit einer Verbrennungszone zugeführt wird und wobei der Fluidstrom in einem Entkopplungsbereich verjüngt wird, wobei der Fluidstrom in Strömungsrichtung kontinuierlich so verengt wird, daß von der Verbrennungszone im Fluidstrom gegen die Strömungsrichtung laufende Schallwellen bei der Nenngeschwindigkeit im Entkopplungsbereich zumindest teilweise reflektiert werden.

[0018] Die Vorteile eines solchen Verfahrens ergeben sich entsprechend den obigen Ausführungen zu den Vorteilen der Verbrennungsvorrichtung.

[0019] Bevorzugt wird der Fluidstrom in Strömungsrichtung kontinuierlich verengt. Bevorzugtermaßen wird der Druck im Fluidstrom durch eine im Anschluß an die Verengung folgende Aufweitung des Fluidstroms erhöht. Weiter bevorzugt wird als Brennstoff Erdgas oder Öl verwendet. Vorzugsweise wird der Brennstoff in einer Brennkammer einer Gasturbine, insbesondere einer Ringbrennkammer, verbrannt.

[0020] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen schematisch und nicht maßstäblich:

Figur 1

eine Verbrennungsvorrichtung und

Figur 2

eine Gasturbine.

[0021] Gleiche Bezugszeichen haben in den verschiedenen Figuren die gleiche Bedeutung.

[0022] Figur 1 zeigt eine Verbrennungsvorrichtung 1. In einem im Querschnitt kreisförmigen Luftkanal 3 ist ein ebenfalls im Querschnitt kreisförmiger Brennstoffkanal 5, der einen Zufuhrkanal 5 darstellt, konzentrisch angeordnet. In dem Luftkanal 3 wird Luft 6 in Form eines Luftstromes 7 mit einer Strömungsrichtung 8 geführt. Im Brennstoffkanal 5 wird als Fluidstrom 9 entlang einer Strömungsrichtung 10 Brennstoff 14, z.B. Öl, aus einem Brennstoffbehälter 12 geführt. Die Luft 6 und der Brennstoff 14 werden in einer Verbrennungszone 11 in einer Flamme 13 verbrannt. Eine Schwankung in der Leistungsfreisetzung bei der Verbrennung ruft eine Schallwelle 15 im Fluidstrom 9 des Brennstoffs 14 hervor. Diese Schallwelle 15 wandert entgegen der Strömungsrichtung 10 im Fluidstrom 9 stromaufwärts. Bei einem Zufuhrkanal 5 mit einem unveränderlichen Querschnitt könnte die Schallwelle 15 den gesamten Zufuhrkanal 5 durchsetzen und etwa bis hin zu einer nicht dargestellten Brennstoffpumpe wandern und diese eventuell schädigen. Bei solchen, bisher verwendeten Ausführungen wurden somit an die Verbrennungszone 11 mittels des Zufuhrkanales 5 erheblich ausgedehnte Räume akustisch angekoppelt, durch die Verbrennungsschwingungen sich in der Verbrennungsvorrichtung 1 ausbreiten konnten und die zudem Resonanzräume darstellen, die eine Ausbildung von Verbrennungsschwingungen begünstigen können.

[0023] Bei der hier gezeigten Verbrennungsvorrichtung 1 wird demgegenüber eine akustische Entkopplung des Zufuhrkanals 5 von der Verbrennungszone 11 durch einen Entkopplungsbereich 17 erreicht. Der Entkopplungsbereich 17 ist durch eine Verengung des Zufuhrkanals 5 entlang der Strömungsrichtung 10 gebildet. Im Entkopplungsbereich 17 wird damit die Strömungsgeschwindigkeit des Fluidstroms 9 erhöht. Der Entkopplungsbereich 17 ist so ausgelegt, daß bei einer Nenngeschwindigkeit des Fluidstroms 9 im Zufuhrkanal 5 diese Strömungsgeschwindigkeit im Entkopplungsbereich 17 stark erhöht wird, vorzugsweise auf einen Wert nahe der Schallgeschwindigkeit im Fluidstrom. Dadurch wird die Schallwelle 15 im Entkopplungsbereich 17 zum großen Teil als Reflexionswelle 19 reflektiert. Der verbleibende Teil läuft als Restschallwelle 21 weiter den Zufuhrkanal 5 stromaufwärts. Die Nenngeschwindigkeit liegt in einem Nennbetriebsintervall, welches einem Intervall von Betriebszuständen nahe einer Vollast und einem Vollastzustand entspricht. Der Vollastzustand der verbrennungsvorrichtung 1 ist der maximale Wert für eine Leistungsfreisetzung bei der Verbrennung. Bei Betriebszuständen der Verbrennungsvorrichtung 1, die einer geringeren Leistungsfreisetzung als einer Volllast entsprechen, erfolgt eine geringere Reflexion der Schallwelle 15. Verbrennungsschwingungen können besonders störend und schädlich in der Nähe des Vollastzustandes sein, da es hier zu einer hohen Leistungsfreisetzung kommt. Bei geringeren Lastzuständen ist somit eine geringere Reflexion der Schallwelle 15 und somit eine höhere Ausbreitung der Schallwelle 15 akzeptabel. An den Entkopplungsbereich 17 schließt sich ein Druckerhöhungsbereich 23 an. Der Entkopplungsbereich 17 bildet zusammen mit dem Druckerhöhungsbereich 23 einen Reflexionsabschnitt 24 mit einer Länge 24 des Zufuhrkanales 5. Der Druckerhöhungsbereich 23 entspricht einer Erweiterung des Zufuhrkanals 5, in diesem Fall auf den Querschnitt des Zufuhrkanals 5, der auch in Strömungsrichtung 10 vor dem Entkopplungsbereich 17 vorliegt. Der Reflexionsabschnitt 24 ist ein Venturirohr. Der Druckerhöhungsbereich 23 ist vorzugsweise so ausgelegt, daß sich bei der Nenngeschwindigkeit eine maximale Druckerhöhung im Fluidstrom 9 ergibt. Der Entkopplungsbereich 17 weist einen Eintrittsbereich 25 und einen Endbereich 27 auf. Der Endbereich 27 ist gleichzeitig ein Eintrittsbereich 29 des Druckerhöhungsbereichs 23. Der Druckerhöhungsbereich 23 endet an einem Austrittsbereich 31. Eine schematische Darstellung des Druckverlaufs im Entkopplungsbereich 17 und im Druckerhöhungsbereich 23 ist mit in die Figur 1 aufgenommen. Zwischen dem Eintrittsbereich 25 des Entkopplungsbereichs 17 und dem Endbereich 27 des Entkopplungsbereichs 17 ergibt sich ein deutlicher Druckverlust im Fluidstrom 9. Dieser Druckverlust wird im Druckerhöhungsbereich 23 zum größten Teil wieder ausgeglichen, so daß sich insgesamt ein nur geringer Druckverlust Δp gegenüber einem über diese Strecke des Zufuhrkanals 5 entstehenden Druckverlustes bei einem unveränderlichen Querschnitt des Zufuhrkanals 5 ergibt (strichliert dargestellt).

[0024] Die Figur 2 zeigt schematisch eine als Gasturbine ausgeführte Verbrennungsvorrichtung 1. Entlang einer Achse 43 sind ein Verdichter 45 und eine Turbine 47 angeordnet. Zwischen Verdichter 45 und Turbine 47 ist eine Brennkammer 49 geschaltet, die als Ringbrennkammer ausgeführt ist. In die Brennkammer 49 münden eine Mehrzahl von Brennern 51, hier ist der übersichtlichkeit halber nur ein Brenner 51 dargestellt. Der Brenner 51 weist einen Luftkanal 3 auf, der strömungstechnisch mit dem Verdichter 45 verbunden ist. Der Brenner 51 weist weiterhin einen Zufuhrkanal 5 zur Zuführung von Erdgas 14 auf. Verbrennungsmedien sind also hier Luft 6 vom Verdichter 45 und Erdgas 14. Diese verbrennen in der Brennkammer 49. Die dadurch entstehenden heißen Brenngase 53 treiben die Turbine 47 an. Durch die große Leistungsfreisetzung in einer solchen Gasturbine 1 können Verbrennungsschwingungen mit besonders großen Amplituden entstehen. Solche Verbrennungsschwingungen können sich als Brennkammerschwingungen in der Brennkammer 49 ausbilden. Um zu verhindern, daß sich solche Brennkammerschwingungen über den Zufuhrkanal 5 auf das gesamte, nicht näher dargestellte Erdgaszuleitungssystem ausbreiten, ist im Zufuhrkanal 5 ein Entkopplungsbereich 17 vorgesehen. An diesen schließt sich in Strömungsrichtung ein Druckerhöhungsbereich 23 an. Die Wirkungen und Vorteile des Entkopplungsbereichs 17 und des Druckerhöhungsbereichs 23 entsprechen den zu Figur 1 erläuterten. Das nicht näher dargestellte Erdgaszufuhrsystem ist somit wirksam von der Brennkammer 49 akustisch entkoppelt.

Ansprüche

1. Verbrennungsvorrichtung (1) zur Verbrennung von Brennstoff (14) mit einem Zufuhrkanal (5) zur Zuführung von Brennstoff (14) zu einer Verbrennungszone (11), wobei der Brennstoff (14) in einem Fluidstrom (9) mit einer Strömungsrichtung (10) und einer in einem Nennbetriebsintervall liegenden Nenngeschwindigkeit durch den Zufuhrkanal (5) führbar ist, wobei der Zufuhrkanal (5) in einem Entkopplungsbereich (17) verengt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Entkopplungsbereich (17) als eine kontinuierliche Verengung des Zufuhrkanales (5) entlang der Strömungsrichtung (10) so ausgebildet ist, daß von der Verbrennungszone (11) im Fluidstrom (9) gegen die Strbmungsrichtung (10) laufende Schallwellen (15) bei der Nenngeschwindigkeit im Entkopplungsbereich (17) zumindest teilweise reflektiert werden.

2. Verbrennungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zufuhrkanal (5) einen kreis- oder ringförmigen Querschnitt aufweist.

3. Verbrennungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß sich in Strömungsrichtung (10) an den Entkopplungsbereich (17) ein Druckerhöhungsbereich (23) anschließt, in dem sich der Zufuhrkanal (5) erweitert.

4. Verbrennungsvorrichtung (1) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Entkopplungsbereich (17) zusammen mit dem Druckerhöhungsbereich (23)einen Reflexionsabschnitt (22) bilden, der in Form einer Lavaldüse ausgebildet ist.

5. Verbrennungsvorrichtung (1) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Entkopplungsbereich (17) zusammen mit dem Druckerhöhungsbereich (23) einen Reflexionsabschnitt (22) bilden, der in Form eines Venturirohres ausgebildet ist.

6. Verbrennungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff Erdgas oder Öl ist.

7. Verbrennungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungszone (11) in einer Brennkammer (49) liegt.

8. Verbrennungsvorrichtung (1) nach Anspruch 7,
gekennzeichnet durch eine Ausführung als Gasturbine .

9. Verbrennungsvorrichtung (1) nach Anspruch 7 oder 8,
d a durch gekennzeichnet; daß die Brennkammer (49) als Ringbrennkammer ausgeführt ist.

10. Verbrennungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei der das Nennbetriebsintervall ein Vollastintervall ist, das die Betriebszustände umfaßt, bei denen eine bei der Verbrennung umsetzbare Energie zumindest nahezu maximal ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Entkopplungsbereich (17) so verengt ist, daß im Vollastintervall ein gegenüber anderen Zuständen größerer Anteil an Schallwellen (15) reflektiert wird.

11. Verfahren zur Verbrennung eines Brennstoffs (14) bei dem ein Fluidstrom (9) mit einer Strömungsrichtung (10) und einer in einem Nennbetriebsintervall liegenden Nenngeschwindigkeit einer Verbrennungszone (11) zugeführt wird, wobei der Fluidstrom (9) in einem Entkopplungsbereich (17) verengt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidstrom (9) in Strömungsrichtung (8, 10) kontinuierlich so verengt wird, daß von der Verbrennungszone (11) im Fluidstrom (9) gegen die Strömungsrichtung (8, 10) laufende Schallwellen (15) bei der Nenngeschwindigkeit im Entkopplungsbereich (17) reflektiert werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidstrom (9) im Anschluß an die Verengung aufgeweitet und damit der Druck im Fluidstrom (9) erhöht wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, daß als Brennstoff (14) Erdgas oder Öl verwendet wird.

14. Verfahren nach Anspruche 11, 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff (14) in einer Brennkammer (49), insbesondere einer Ringbrennkammer, einer Gasturbine (1) verbrannt wird.

Claims

1. Combustion device (1) for the combustion of fuel (14), with a supply duct (5) for supplying fuel (14) to a combustion zone (11), the fuel (14) being capable of being guided through the supply duct (5) in a fluid stream (9) with a direction of flow (10) and at a nominal velocity lying within a nominal operating interval, and the supply duct (5) being narrowed in an uncoupling region (17), characterized in that the uncoupling region (17) is designed as a continuous narrowing of the supply duct (5) in the direction of flow (10) in such a way that, at the nominal velocity, sound waves (15) running opposite to the direction of flow (10) in the fluid stream (9) from the combustion zone (11) are at least partially reflected in the uncoupling region (17).

2. Combustion device (1) according to Claim 1, characterized in that the supply duct (5) has a circular or annular cross section.

3. Combustion device (1) according to Claim 1 or 2, characterized in that the uncoupling region (17) is followed in the direction of flow (10) by a pressure increase region (23) in which the supply duct (5) widens.

4. Combustion device (1) according to Claim 3, characterized in that the uncoupling region (17) forms, together with the pressure increase region (23), a reflection section (22) which is designed in the form of a Laval nozzle.

5. Combustion device (1) according to Claim 3, characterized in that the uncoupling region (17) forms, together with the pressure increase region (23), a reflection section (22) which is designed in the form of a Venturi tube.

6. Combustion device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel is natural gas or oil.

7. Combustion device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the combustion zone (11) is located in a combustion chamber (49).

8. Combustion device (1) according to Claim 7, characterized by a design as a gas turbine.

9. Combustion device (1) according to Claim 7 or 8, characterized in that the combustion chamber (49) is designed as an annular combustion chamber.

10. Combustion device (1) according to one of the preceding claims, in which the nominal operating interval is a full-load interval comprising the operating states in which an energy capable of being converted during combustion is at least virtually at a maximum, characterized in that the uncoupling region (17) is narrowed in such a way that a greater proportion of sound waves (15) is reflected in the full-load interval than in other states.

11. Method for the combustion of a fuel (14) in which fluid stream (9) with a direction of flow (10) and at a nominal velocity lying within a nominal operating interval is supplied to a combustion zone (11), the fluid stream (9) being narrowed in an uncoupling region (17), characterized in that the fluid stream (9) is narrowed continuously in the direction of flow (8, 10) in such a way that, at the nominal velocity, sound waves (15) running opposite to the direction of flow (8, 10) in the fluid stream (9) from the combustion zone (11) are reflected in the uncoupling region (17).

12. Method according to Claim 11, characterized in that the fluid stream (9) is widened after the narrowing and consequently the pressure in the fluid stream (9) is increased.

13. Method according to one of Claims 11 to 12, characterized in that the fuel (14) used is natural gas or oil.

14. Method according to one of Claims 11, 12 or 13, characterized in that the fuel (14) is burnt in a combustion chamber (49), in particular an annular combustion chamber, of a gas turbine (1).

Revendications

1. Dispositif (1) de combustion de combustible (14) comprenant un canal (5) d'entrée pour apporter du combustible (14) à une zone (11) de combustion, le combustible (14) pouvant passer dans le canal (5) d'entrée dans un courant (9) de fluide ayant un sens (10) du courant et une vitesse nominale se trouvant dans un intervalle de fonctionnement nominal, le canal (5) d'entrée étant rétréci dans une partie (17) de découplage, caractérisé en ce que la partie (17) de découplage est constituée sous la forme d'un rétrécissement continu du canal (5) le long du sens (10) du courant de façon à ce que des ondes (15) acoustiques allant de la zone (11) de combustion dans le courant (9) de fluide à l'encontre du sens (10) du courant soient réfléchies au moins en partie dans la partie (17) de découplage à la vitesse nominale.

2. Dispositif (1) de combustion suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le canal (5) d'entrée a une section transversale circulaire ou annulaire.

3. Dispositif (1) de combustion suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il fait suite, dans le sens (10) du courant à la partie (17) de découplage, une partie (23) d'augmentation de la pression dans laquelle le canal (5) d'entrée s'élargit.

4. Dispositif (1) de combustion suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la partie (17) de découplage forme avec la partie (23) d'augmentation de la pression un tronçon (22) de réflexion qui est constitué sous la forme d'une buse de Laval.

5. Dispositif (1) de combustion suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la partie (17) de découplage forme, ensemble, avec la partie (23) d'augmentation de la pression un tronçon (22) de réflexion qui est constitué sous la forme d'un tube Venturi.

6. Dispositif (1) de combustion suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le combustible est du gaz naturel ou du pétrole.

7. Dispositif (1) de combustion suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en que la zone (11) de combustion se trouve dans une chambre (49) de combustion.

8. Dispositif (1) de combustion suivant la revendication 7, caractérisé par une réalisation sous la forme d'une turbine à gaz.

9. Dispositif (1) de combustion suivant la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que la chambre (49) de combustion est réalisée sous la forme d'une chambre de combustion annulaire.

10. Dispositif (1) de combustion suivant l'une des revendications précédentes,
dans laquelle l'intervalle de fonctionnement nominal est un intervalle de pleine charge qui comprend les états de fonctionnement pour lesquels une énergie pouvant être transformée lors de la combustion est au moins à peu près maximum, caractérisé en ce que la partie (17) de découplage est rétrécie de façon à ce que, dans l'intervalle de pleine charge, une plus grande proportion d'ondes (15) acoustiques est réfléchie que dans d'autres états.

11. Procédé de combustion d'un combustible (14), dans lequel on envoie à une zone (11) de combustion un courant (9) de fluide ayant un sens (10) du courant et une vitesse nominate se trouvant dans un intervalle de fonctionnement nominal, le courant (9) de fluide étant rétréci dans une partie (17) de découplage, caractérisé en ce que l'on rétrécit continuellement le courant (9) de fluide dans le sens (8, 10) du courant de façon à ce que des ondes (15) acoustiques allant de la zone (11) de combustion dans le courant (9) de fluide à l'encontre du sens (8, 10) du courant soient réfléchies pour la vitesse nominale dans la partie (17) de découplage.

12. Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce que l'on élargit le courant (9) de fluide à la suite du rétrécissement et on augmente ainsi la pression dans le courant (9) de fluide.

13. Procédé suivant la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce qu'on utilise comme combustible (14) du gaz naturel ou du pétrole.

14. Procédé suivant la revendication 11, 12 ou 13, caractérisé en ce que l'on brûle le combustible (14) dans une chambre (49) de combustion, notamment dans une chambre de combustion annulaire d'une turbine (1) à gaz.

Zeichnung