Verfahren zum Eindüsen eines Brennstoff-/Luftgemisches in eine Brennkammer

Beschreibung

TECHNISCHES GEBIET

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eindüsen eines Brennstoff Luftgemisches in eine Brennkammer gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Verfahren ist aus dem Dokument US-A-6.038.863 bekannt.

STAND DER TECHNIK

[0002] Vormischbrenner erlauben, je nach Vormischgüte, eine deutliche Reduktion der NOx-Emissionen von Gasturbinen. Problematisch ist aber der relativ enge Betriebsbereich von Vormischbrennern. Sogar mit einer Drallstabilisierung mit Vortex Breakdown, wie beispielsweise in Doppelkegelbrennern, wie sie aus US 4,932,861 bekannt sind, oder in Doppelkegelbrennern mit nachgeschalteter Mischstrecke, wie sie beispielsweise in der EP 0704657 beschrieben werden, ist eine zusätzliche Flamme für den Teillastbetrieb erforderlich. Diese Teillastflamme oder Pilotflamme ist in der Regel diffusionsartig und soll idealerweise möglichst engen Kontakt zur (Premix-)Hauptflamme haben. Weiterhin ist es notwendig, durch aerodynamische Massnahmen eine Rezirkulation von Brennstoffluftgemisch im Pilotbrennstoffsystem während des Premixbetriebes zu vermeiden, da dieses sich entzünden kann und damit zu Überhitzungen der Brennstoffleitungen führen kann.

[0003] DE-A1-44 24 597 offenbart eine Verbrennungsvorrichtung. Diese Verbrennungsvorrichtung eignet die sich insbesondere für eine Gasturbine und umfasst eine Brennkammer mit einer Mehrzahl von parallel arbeitenden Brennern. Diesen Brennern wird mittels austauschbar eingeschobener Brennstofflanzen von aussen flüssiger oder gasförmiger Brennstoff über entsprechende Flüssigbrennstoff-Zuführungskanäle bzw. Gaszuführungskanäle zugeführt. Zur einfachen Abstimmung der Brennstoffverteilung sind in den Flüssigbrennstoff-Zuführungskanälen oder Gaszuführungskanälen der einzelnen Brennstofflanzen der Brenner veränderbare Drosselstellen vorgesehen.

[0004] DE-A1-195 45 310 offenbart einen Vormischbrenner. Dieser Vormischbrenner zur Vermischung von Brennstoff und Verbrennungsluft besteht im wesentlichen aus mindestens zwei Teilkegelschalen mit zugehörigen Teilkegelachsen und Eintrittskanälen für die Verbrennungsluft. Der Vormischbrenner wird im wesentlichen aus einem geraden Hohlkegel gebildet, der durch einen äusseren Kegelmantel und einen inneren Kegelmantel begrenzt wird und in dem mindestens zwei Eintrittskänale tangential zum inneren Kegelmantel und entlang einer geraden Kegelmantellinie des Kegelmantels angeordnet sind. Die Teilkegelachsen der dadurch gebildeten Teilkegelschalen liegen auf einer gemeinsamen Kegelachse.

[0005] US-A-5,782,626 offenbart eine Zerstäuberdüse. Bei dieser airblast-Zerstäuberdüse für den Betrieb eines mit flüssigen und gasförmigen Brennstoffen betriebenen Brenners wird die Zwischenwand zwischen innerem und äusserem Luftkanal über innere und äussere Stützelemente gehalten, welche einen Schiebesitz aufweisen und als Drallschaufeln ausgebidet sein können. Die Zerstäuberkanten der airblast-Düse sind in Richtung Düsenachse abgewinkelt. Die Düse zeichnet sich durch geringe Abmasse, niedrigen Druckverlust und geringe Verkokungsneigung aus.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[0006] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einer Verfahren für die Einleitung von zwei getrennt voneinander von einer Lanzenbasis, welche üblicherweise am Fuss des Brenners angeordnet ist, zugeführten Brennstoffen zum Eindüsungsort auf der Brennerachse stromauf des Vortex-Breakdowns, zur Verfügung zu stellen. Es geht also darum ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit welchem wenigstens zwei voneinander getrennte Brennstoffe an einem im wesentlichen an der Lanzenspitze angeordneten Eindüsungsort in eine Brennkammer alternativ oder gleichzeitig eingedüst werden können. Die Brennkammer soll dabei gleichzeitig oder alternativ mit den beiden Brennstoffen betrieben werden können, ohne dass die Gefahr von Rückzündungen oder von Verkokung (im Falle von flüssigem Brennstoff) auftritt.

[0007] Die Lösung der Aufgabe findet sich im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches dargestellt. Die Lösung besteht darin, dass der flüssige Brennstoff beim Eindüsungsort in radial nach aussen und auf den Strom der Spülluft gerichteter Weise in Form eines umlaufenden, zur Lanzenspitze sich öffnenden hohlen Kreiskegelstumpfes eingedüst wird und der gasförmige Brennstoff beim Eindüsungsort in radial nach innen und auf den Strom der Spülluft gerichteter Weise eingedüst wird.

[0008] Der Kern der Erfindung besteht somit darin, dass die ebenfalls zur Lanzenspitze geführte Spülluft derart zwischen die bei der Lanzenspitze in die Brennkammer eingespritzten Brennstoffe geführt wird, dass ein "Schutzschirm" von Spülluft die Überkreuzung der beiden Brennstoffe verhindert. Insbesondere kann so beim Betrieb der Lanze mit nur einem Brennstoff verhindert werden, dass Brennstoff in jenen Brennstoffkanal gelangt, welcher gerade nicht mit Brennstoff angesteuert wird.

[0009] Gemäss der Erfindung sind die beiden Kanäle für die Brennstoffe sowie der Kanal für die Spülluft als im wesentlichen konzentrische zylindrische Rohre unterschiedlichen Durchmessers ausgebildet, wobei die drei Medien in den dabei entstehenden hohlzylindrischen oder zylindrischen Zwischenräumen zum Eindüsungsort geführt werden. Diese Bauweise ist einfach und in bezug auf die thermischen Belastungen in einem Brenner besonders geeignet.

[0010] Es handelt sich bei den Brennstoffsystemen um ein System mit flüssigem Brennstoff und um ein System mit gasförmigem Brennstoff. Typischerweise wird dabei der gasförmige Brennstoff für den Teillastbereich im Gasbetrieb verwendet, und der flüssige Brennstoff, z. B. in Form eines Öls für den ganzen Lastbereich im Ölbetrieb. Dabei wird der flüssige Brennstoff über ein zentrales, inneres Rohr mit geringstem Durchmesser zur Lanzenspitze geführt, wobei dieses innere Rohr von zwei weiteren, mit dem inneren konzentrisch angeordneten Rohren umgeben ist und der gasförmige Brennstoff, sowie die Spülluft in den dadurch gebildeten hohlzylindrischen Zwischenräumen zur Lanzenspitze zum Eindüsungsort geführt wird, und wobei weiterhin unmittelbar beim Eindüsungsort die Spülluft im Hohlraum zwischen dem zentralen, inneren Rohr und dem mittleren Rohr strömt. Dadurch wird sichergestellt, dass die Spülluft am Ort der Eindüsung effektiv zwischen den beiden Brennstoffströmen und im Sinne eines abschirmenden Mantels strömt und die beiden Brennstoffströme voneinander entkoppelt.

[0011] Die Brennstofflanze ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass beim Eindüsungsort die Spülluft in im wesentlichen axialer und umlaufender Weise, im Sinne eines Hohlzylinders, in die Brennkammer eingedüst wird. Mit anderen Worten tritt die Spülluft parallel zur der Brennerachse in die Zone der Verbrennung. Dabei erfolgt die Eindüsung des flüssigen Brennstoffs in leicht radial nach aussen und auf den axialen Spülluftstrom gerichteter Weise, d.h. in Form eines umlaufenden, zur Lanzenspitze sich öffnenden hohlen Kreiskegelstumpfes Der flüssige Brennstoff kann an dieser Stelle auch durch eine Hohtkegel-Dralldüse oder durch eine Mehrlochdüse eingespritzt werden. Beim Eindüsungsort wird der gasförmige Brennstoff in leicht radial nach innen und auf den Spülluftstrom gerichteter Weise eingedüst, d. h. in Form eines umlaufenden, zur Lanzenspitze sich schliessenden hohlen Kreiskegelstumpfes.

[0012] Eine andere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der flüssige und der gasförmige Brennstoff an der Lanzenbasis im inneren Rohr respektive im Hohlraum zwischen dem inneren Rohr und dem mittleren Rohr geführt werden, und die Spülluft im Hohlraum zwischen dem mittleren Rohr und dem äusseren Rohr geführt wird. Dabei kann entweder unmittelbar bei der Lanzenbasis die Spülluft in den Hohlraum zwischen dem inneren Rohr und dem mittleren Rohr umgeleitet werden, während der gasförmige Brennstoff in den Hohlraum zwischen dem mittleren Rohr und dem äusseren Rohr geleitet wird, wobei insbesondere bevorzugt die Einleitung der Spülluft in den mittleren Hohlraum durch in entsprechenden radialen Segmenten angeordnete Schlitze oder Bohrungen erfolgt. Da üblicherweise die Lanzenspitze an der Lanzenbasis einen grösseren Durchmesser aufweisen kann, erlaubt diese Bauweise höhere Ströme von Spülluft und von gasförmigem Brennstoff.

[0013] Andererseits ist es möglich, die Spülluft erst an der Lanzenspitze mit der Führung des gasförmigen Brennstoffes zu kreuzen. Das heisst, dass die Spülluft im Hohlraum zwischen dem mittleren Rohr und dem äusseren Rohr zur Lanzenspitze geführt wird, und im Bereich der Lanzenspitze die Spülluft in den mittleren Hohlraum zwischen dem inneren Rohr und dem mittleren Rohr umgeleitet wird, während der gasförmige Brennstoff in den äusseren Hohlraum zwischen dem mittleren Rohr und dem äusseren Rohr geleitet wird. Diese Bauweise erlaubt zwar üblicherweise nur etwas niedrigere Ströme an Spülluft und gasförmigem Brennstoff infolge der geringeren Ausmasse der Lanzenspitze, weist aber den Vorteil auf, dass die Spülluft, welche im äussersten Kanal verläuft, gleichzeitig eine Kühlwirkung aufweist und übermässige Erhitzung und damit verbundene Rückzündungen dadurch zusätzlich verhindert werden.

[0014] Des Weiteren betrifft es die Verwendung eines Verfahrens wie es oben beschrieben ist. Insbesondere betrifft sie eine derartige Verwendung für den Pilotbetrieb eines Vormischbrenners, insbesondere eines Doppelkegelbrenners mit oder ohne nachgeschalteter Mischstrecke, wobei dann die Brennstofflanze auf der Achse des Vormischbrenners angeordnet ist.

[0015] Gemäss einer ersten bevorzugten Ausführungsform der genannten Verwendung erstreckt sich die Lanze im wesentlichen über eine Länge von 3/4 der Gesamtlänge des Doppelkegelbrenners mit oder ohne nachgeschalteter Mischstrecke, wobei als Gesamtlänge die Länge des konischen Bereiches des Doppelkegelbrenners gemeint ist.

KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN

[0016] Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch eine Brennstofflanze ;

Fig. 2 einen axialen Schnitt durch eine gesamte Brennstofflanze, bei welcher die Kreuzung an der Lanzenspitze angeordnet ist; und

Fig. 3 einen axialen Schnitt durch eine Brennstofflanze, bei welcher die Kreuzung an der Lanzenbasis angeordnet ist.

[0017] Es sind nur die für die Erfindung wesentlichen Elemente dargestellt. Gleiche Elemente sind in unterschiedlichen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Strömungsrichtungen werden mit Pfeilen bezeichnet.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

[0018] Fig. 1 zeigt die Lanzenspitze 1 einer Brennstofflanze in einem axialen Schnitt. Die Brennstofflanze besteht aus einem äussersten Lanzenrohr 2, wobei die Lanze im Falle der. Verwendung in einem Doppelkegelbrenner, wie er z. B. aus US 4,932,861 bekannt ist, üblicherweise zirka 3/4 der Länge des Brenners in den Hohlraum zwischen den konischen Teilkörpem hineinragt. Es ist aber auch möglich, die vorgeschlagene Brennstofflanze bei einem Vormischbrenner mit vortex-breakdown einzusetzen, welcher zusätzlich über eine nachgeschaltete Mischstrecke verfügt (vgl. dazu z. B. EP 0704657).

[0019] Üblicherweise weist die Brennstofflanze einen kreisrunden Querschnitt auf. Im zylindrischen äussersten Rohr 2 befindet sich, koaxial mit dem äussersten Rohr 2 angeordnet, ein mittleres Rohr 4, sowie ein weiteres, inneres Rohr das Ölrohr 3, mit geringstem Durchmesser. Durch das Ölrohr 3 strömt flüssiger Brennstoff, das heisst Öl 6, Benzin, oder Ähnliches in der Ölführung 5 zur Lanzenspitze 1 wenn die Brennstofflanze mit flüssigem Brennstoff 6 betrieben wird. An der Spitze des Ölrohres 3 befindet sich ein zentraler Einsatz 7, welcher im wesentlichen auf der Achse der Brennerlanze angeordnet ist, und welcher dazu führt, dass der Ölstrom an der Lanzenspitze 1 radial nach aussen abgelenkt wird. Der flüssige Brennstoff tritt dadurch nicht in Richtung der Achse der Brennstofflanze in die Brennkammer respektive den Hohlraum, in welchem die Verbrennung stattfinden soll, sondern in Form eines kreiskegelförmigen Sprühkegels, welcher rundum geschlossen, d. h. umlaufend ausgebildet sein kann. Der flüssige Brennstoff kann an dieser Stelle auch durch eine (nicht in den Figuren darstellte) Hohlkegel-Dralldüse oder durch eine Mehrlochdüse eingespritzt werden.

[0020] Im Hohlraum zwischen dem äussersten Rohr 2 und dem mittleren Rohr 4 strömt üblicherweise gasförmiger Brennstoff 11 zur Lanzenspitze 1. Das äussere Rohr 2 weist dabei an seinem äussersten Ende eine in Richtung der Achse der Brennstofflanze gerichtete, umlaufende Krümmung, d.h. Verengung auf, welche dazu führt, dass der Gasstrom kurz vor dem Austritt aus der Brennstofflanze in Richtung der Achse der Brennstofflanze abgelenkt wird. Mit anderen Worten entsteht ein konisch zulaufender hohler Gaskegel.

[0021] Im Zwischenraum 8 zwischen dem mittleren Rohr 4 und dem Ölrohr 3 strömt nun erfindungsgemäss Spülluft 9 zur Lanzenspitze 1. Diese Spülluft 9 strömt im wesentlichen axial, d. h. unter Bildung eines zylindrischen Luftmantels an der Lanzenspitze 1 aus. Die Spülluft 9 strömt mit anderen Worten zwischen den beiden verwendeten Brennstoffen. Erfindungsgemäss ist es so, dass sowohl der gasförmige Brennstoff 11, als auch der flüssige Brennstoff 6 auf diesen zylindrischen Luftmantel aus Spülluft 9 gerichtet sind. Diese besondere Anordnung erlaubt eine Betriebsweise, bei welcher infolge der Abschirmung der Brennstoffströme durch die Spülluft 9 die Lanze entweder mit einem der beiden Brennstoffe 6,11 betrieben werden kann, oder mit beiden, ohne dass dabei z. B. beim Betrieb mit nur einem Brennstoff die Gefahr bestehen würde, dass Brennstoffe 6,11 vom angesteuerten Brennstoffkanal in den nicht betriebenen Kanal gelangen kann (kein Brennstoffrückfluss).

[0022] Typischerweise weist eine derartige Brennstofflanze einen Aussendurchmesser im Bereich von 20 bis 40 Millimetern auf (Aussendurchmesser des äussersten Rohres 2), das mittlere Rohr 4 weist einen Aussendurchmesser von etwa 2/3 jenes des äussersten Rohres 2 auf, und das. Ölrohr 3 einen Durchmesser von etwas 1/3 jenes des äussersten Rohres 2. An der Lanzenbasis 17 der Lanze weist diese meist einen grösseren Aussendurchmesser von im Bereich von 30 bis 60 Millimetern auf. Die Rohre werden vorteilhafterweise aus Nickel-Basis-Legierungen gefertigt mit einer Wandstärke im Bereich von 1 bis 3 Millimetern. Das äussere Rohr 2, welches im vordersten Bereich eine Krümmung nach innen aufweist, wird dort über eine Länge von 10 Millimetern um im Bereich von 40% verjüngt, was eine Ablenkung des Pilotgases 11 in Richtung der zentralen Achse der Brennstofflanze bewirkt und wodurch die Austrittsöffnung des Pilotgases 11 so zu liegen kommt, dass die Abschirmwirkung der Spülluft 9 maximal wird.

[0023] Üblicherweise wird eine derartige Brennstofflanze für den Pilotbetrieb von Vormischbrennern verwendet. Wenn möglich kommt dabei nur gasförmiger Brennstoff 11 im Pilotbetrieb zum Einsatz, wobei typischerweise die Brennstofflanze bis zu zirka 50% Last zum Einsatz gelangt, d. h. bis die Vormischflamme genügend stabilisiert ist. Ist die Vormischflamme genügend stabilisiert, wird normalerweise die Brennstofflanze nicht mehr mit Brennstoff angesteuert, sondern nur noch die Brennstoffdüsen an den Eintrittsschlitzen des Vormischbrenners.

[0024] Steht nun z. B. kein gasförmiger Brennstoff 11 zur Verfügung, so erlaubt die erfindungsgemässe Brennstofflanze alternativ einen Brennerbetrieb unter Verwendung von flüssigem Brennstoff 6. Diese alternative Verwendbarkeit ist möglich, da durch die Spülluft 9 verhindert wird, dass beim Betrieb mit nur einem Brennstoff dieser Brennstoff in den nicht betriebenen Kanal hinein gelangt, und dort zu Rückzündungen führt. Der Mantel aus Spülluft 9 hat ausserdem bei flüssigem Brennstoff 6 den Vorteil, dass Verkokungen vermieden werden.

[0025] Fig. 2 zeigt eine Lanze in ihrer gesamten Länge. Da üblicherweise der flüssige und der gasförmige Brennstoff 6, 11 an der Lanzenbasis 17 des Brenners in einem Pilotgas-15 und einem Öleingang 16 zugeführt werden, besteht grundsätzlich das Problem, die Spülluft 9 zwischen diese beiden Brennstoffkanäle zu führen. Dies kann auf zwei unterschiedliche Arten erfolgen, wobei Fig. 2 jene Möglichkeit darstellt, bei welcher von der Lanzenbasis 17 aus zunächst die beiden Brennstoffe in konzentrischen Rohren bis in den Bereich der Lanzenspitze 1 geführt werden, und die Spülluft 9 in einem weiteren Zwischenraum zwischen dem mittleren Rohr 4 und einem äusseren Rohr 2 bis in diesen Bereich geführt wird. Die Spülluft 9 wird dabei im Bereich der Lanzenbasis 17 bei 14 durch Öffnungen in den Zwischenraum zwischen dem mittleren Rohr 4 und dem äussersten Rohr 2 eingebracht. Diese Spülluft 9 wird üblicherweise aus einem Bereich hinter dem Brenner angesaugt. Die Eintrittsöffnungen können dabei als Schlitze gestaltet sein, zur Verhinderung des Eintretens von Schmutzpartikeln erweist es sich aber als vorteilhaft, diese Öffnungen als Bohrungen auszuführen, üblicherweise mit einem Durchmesser im Bereich von 2 bis 4 Millimetern. Im Bereich der Lanzenspitze 1 wird nun auf der einen Seite die Pilotgasführung 10 in den radial äussersten Zwischenraum geführt, indem in einem Bereich 12 die beiden äusseren Kanäle überkreuzt werden. Im Bereich 13 wird dabei die im äussersten Zwischenraum zwischen den Rohren 2 und 4 geführte Spülluft 9 in den mittleren Zwischenraum 8 zwischen mittlerem Rohr 4 und innerem Ölrohr 3 geführt. Diese wechselseitige Umlenkung geschieht segmentweise (in Bezug auf den Querschnitt senkrecht zur Symmetrieachse 18 der Brennstofflanze), dabei reichen drei Segmente für die Gasführung und drei Segmente für die Spülluftführung, wobei die Segmente typischerweise den gleichen Querschnitt aufweisen.

[0026] Die in Fig. 2 dargestellte Führung der Spülluft 9 im äussersten Zwischenraum bis in den Bereich der Lanzenspitze 1 weist den Vorteil auf, dass dadurch die Lanze eine gute Kühlung durch diesen Spülluftkanal aufweist. Damit eignet sich diese Lanze insbesondere dann, wenn es sich um Brenner handelt, welche eine gewisse Rückschlaggefahr aufweisen.

[0027] Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer Brennstofflanze für den Pilotbetrieb, bei welcher die Kreuzung 19,20 der beiden Kanäle Spülluft und Pilotgas nicht bei der Lanzenspitze 1 sondern bereits an der Lanzenbasis 17 erfolgt. Mit anderen Worten wird bereits an der Lanzenbasis 17 die eingeführte Spülluft 9 in den Zwischenraum zwischen mittlerem Rohr 4 und Ölrohr 3 geführt, und entsprechend die Pilotgaseingang 15 bereits an der Lanzenbasis 17 in den Zwischenraum zwischen mittlerem Rohr 4 und äusserstern Rohr 2 geleitet. Wiederum geschieht dies segmentweise, das heisst der Eintritt 14 der Spülluft 9 erfolgt durch Schlitze oder Bohrungen in drei Segmenten während in weiteren drei Segmenten das Pilotgas in den äussersten Kanal geführt wird. Auch hier erweist es sich als vorteilhaft, Bohrungen für den Eintritt 14 der Spülluft 9 vorzusehen, um den Eintritt von Schmutzpartikeln zu verhindern.

[0028] Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 weist den Vorteil auf, dass infolge des grösseren Durchmessers der Brennstofflanze an ihrer Lanzenbasis 17 auch grössere Durchflussquerschnitte für das Pilotgas und die Spülluft ermöglicht werden, als wenn die Kreuzung an der Lanzenspitze erfolgt. Entsprechend können bei einer derartigen Brennstofflanze höhere Ströme an Spülluft 9 und Pilotgas 11 realisiert werden.

BEZUGSZEICHENLISTE

[0029] 

1

Lanzenspitze

2

äusserstes Länzenrohr

3

Ölrohr

4

mittleres Rohr

5

Ölführung

6

Öl, flüssiger Brennstoff

7

zentraler Einsatz

8

Zwischenraüm

9

Spülluft

10

Pilotgasführung

11

Pilotgas, gasförmiger Brennstoff.

12

Bereich der Pilotgasführung 10

13

Bereich der Spülluftführung

14

Eintritt der Spülluft 9 in die Spülluftführung (Zwischenraum 8)

15

Pilotgaseingang

16

Öleingang

17

Lanzenbasis

18

Symmetrieachse der Lanze

19

Kreuzung der Pilotgasführung 10

20

Kreuzung der Spülluftführung

Ansprüche

1. Verfahren zum Eindüsen eines Brennstoff-/Luftgemisches in eine Brennkammer,

- wobei mittels einer Brennstofflanze, die eine Lanzenspitze (1) und zwei Kanäle für Brennstoffe (6, 11), sowie einen Kanal für die Spülluft (9) aufweist, alternativ oder gleichzeitig ein flüssiger und ein gasförmiger Brennstoff (6, 11) und Spülluft (9) in die Brennkammer eingedüst werden,

- wobei der flüssige Brennstoff (6) über ein zentrales, inneres Rohr (3) mit geringstem Durchmesser zur Lanzenspitze (1) geführt wird, wobei dieses innere Rohr (3) von zwei weiteren, mit dem inneren konzentrisch angeordneten Rohren (2, 4) umgeben ist und

- wobei die Spülluft (9) im Hohlraum zwischen dem zentralen, inneren Rohr (3) und dem mittleren Rohr (4) strömt und am Eindüsungsort in im wesentlichen axialer und umlaufender Weise, im Sinne eines Hohlzylinders, zwischen den flüssigen und gasförmigen Brennstoff (6, 11) geführt wird, so dass diese durch die Spülluft (9) voneinander abgeschirmt werden,

dadurch gekennzeichnet, dass

- der flüssige Brennstoff (6) beim Eindüsungsort in radial nach aussen und auf den Strom der Spülluft (9) gerichteter Weise in Form eines umlaufenden, zur Lanzenspitze (1) sich öffnenden hohlen Kreiskegelstumpfes eingedüst wird und

- der gasförmige Brennstoff (11) beim Eindüsungsort in radial nach innen und auf den Strom der Spülluft (9) gerichteter Weise eingedüst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der flüssige und der gasförmige Brennstoff (6, 11) an der Lanzenbasis (17) im inneren Rohr (3) respektive im Hohlraum zwischen dem inneren Rohr (3) und dem mittleren Rohr (4) geführt werden, und die Spülluft (9) im Hohlraum zwischen dem mittleren Rohr (4) und dem äusseren Rohr (2) geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2.
dadurch gekennzeichnet, dass
unmittelbar bei der Lanzenbasis (17) die Spülluft (9) in den Hohlraum zwischen dem inneren Rohr (3) und dem mittleren Rohr (4) umgeleitet wird, während der gasförmige Brennstoff (6) in den Hohlraum zwischen dem mittleren Rohr (4) und dem äusseren Rohr (2) geleitet wird, wobei insbesondere bevorzugt die Einleitung der Spülluft (9) in den mittleren Hohlraum durch in entsprechenden radialen Segmenten angeordnete Schlitze oder Bohrungen erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Spülluft (9) im Hohlraum zwischen dem mittleren Rohr (4) und dem äusseren Rohr (2) zur Lanzenspitze (1) geführt wird, und im Bereich der Lanzenspitze (1) die Spülluft (9) in den mittleren Hohlraum zwischen dem inneren Rohr (3) und dem mittleren Rohr (4) umgeleitet wird, während der gasförmige Brennstoff (11) in den äusseren Hohlraum (10) zwischen dem mittleren Rohr (4) und dem äusseren Rohr (2) geleitet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Brennstofflanze auf der Achse eines Vormischbrenners angeordnet ist und das Verfahren für den Pilotbetrieb des Vormischbrenners, insbesondere eines Doppelkegelbrenners mit oder ohne nachgeschalteter Mischstrecke verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Brennstofflanze im wesentlichen eine Länge von 3/4 der Gesamtlänge des Doppelkegelbrenners aufweist und für den Pilotbetrieb des Vormischbrenners verwendet wird.

Claims

1. Method for injecting a fuel/air mixture into a combustion chamber,

- wherein alternately or simultaneously a liquid and a gaseous fuel (6, 11) and purge air (9) are injected into the combustion chamber by means of a fuel lance which has a lance tip (1) and two passages for fuels (6, 11) as well as a passage for the purge air (9),

- wherein the liquid fuel (6) is routed to the lance tip (1) via a central, inner tube (3) having the smallest diameter, this inner tube (3) being surrounded by two further tubes (2, 4), which are arranged concentrically with respect to the inner tube, and

- wherein the purge air (9) flows within the cavity between the central, inner tube (3) and the middle tube (4) and, at the injection location, is routed in a substantially axial and encircling manner, in the sense of a hollow cylinder, between the liquid and gaseous fuel (6, 11), so that the latter are shielded from one another by the purge air (9),

characterized in that

- at the injection location the liquid fuel (6) is injected, in a manner directed radially outward and onto the flow of the purge air (9), in the form of a hollow truncated circular cone which runs all the way around and opens out toward the lance tip (1), and

- at the injection location the gaseous fuel (11) is injected in a manner directed radially inward and onto the flow of the purge air (9).

2. Method according to Claim 1, characterized in that the liquid and gaseous fuels (6, 11), at the lance base (17), are routed in the inner tube (3) and in the cavity between the inner tube (3) and the middle tube (4), respectively, and the purge air (9) is routed in the cavity between the middle tube (4) and the outer tube (2).

3. Method according to Claim 2, characterized in that directly at the lance base (17) the purge air (9) is diverted into the cavity between the inner tube (3) and the middle tube (4), whereas the gaseous fuel (6) is passed into the cavity between the middle tube (4) and the outer tube (2), with the introduction of the purge air (9) into the middle cavity particularly preferably being performed through bores or slots arranged in corresponding radial segments.

4. Method according to Claim 2, characterized in that the purge air (9) is routed to the lance tip (1) in the cavity between the middle tube (4) and the outer tube (2), and in the region of the lance tip (1) the purge air (9) is diverted into the middle cavity between the inner tube (3) and the middle tube (4), whereas the gaseous fuel (11) is routed into the outer cavity (10) between the middle tube (4) and the outer tube (2).

5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel lance is arranged on the axis of a premix burner and the method is used for pilot operation of a premix burner, in particular of a double-cone burner with or without downstream mixing section.

6. Method according to Claim 5, characterized in that the length of the fuel lance is substantially 3/4 of the total length of the double-cone burner and the fuel lance is used for pilot operation of the premix burner.

Revendications

1. Procédé d'injection d'un mélange de combustible et d'air dans une chambre de combustion,

- dans lequel au moyen d'une lance à combustible qui présente une pointe (1) de lance et deux canaux à combustible (6, 11) ainsi qu'un canal pour l'air de balayage (9), un combustible liquide et un combustible gazeux (6, 11) et de l'air de balayage (9) sont injectés dans la chambre de combustion en alternance ou simultanément,

- le combustible liquide (6) étant amené par un tube intérieur central (3) de plus petit diamètre jusqu'à la pointe (1) de la lance, ce tube intérieur (3) étant entouré par deux autres tubes (2, 4) disposés concentriquement par rapport au tube intérieur et

- l'air de balayage (9) s'écoulant entre le tube intérieur central (3) et le tube (4) du milieu et étant amené à l'emplacement d'injection d'une manière essentiellement axiale et périphérique, à la manière d'un cylindre creux, entre le combustible liquide et les combustibles gazeux (6, 11), de telle sorte que ces derniers restent séparés l'un de l'autre par l'air de balayage (9),

caractérisé en ce que

- le combustible liquide (6) est injecté à l'emplacement d'injection d'une manière orientée radialement vers l'extérieur et vers l'écoulement d'air de balayage (9), sous la forme d'un tronc de cône circulaire creux périphérique qui s'ouvre en direction de la pointe (1) de la lance et

- le combustible gazeux (11) est injecté à l'emplacement d'injection d'une manière orientée radialement vers l'intérieur et vers l'écoulement d'air de balayage (9).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le combustible liquide et le combustible gazeux (6, 11) sont amenés à la base (17) de la lance dans le tube intérieur (3) respectivement dans l'espace creux entre le tube intérieur (3) et dans le tube du milieu (4), l'air de balayage (9) étant amené dans l'espace creux situé entre le tube du milieu (4) et le tube extérieur (2).

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que directement à la base de la lance (17), l'air de balayage (9) est dévié dans l'espace creux situé entre le tube intérieur (3) et le tube du milieu (4) tandis que le combustible gazeux (6) est amené dans l'espace creux situé entre le tube du milieu (4) et le tube extérieur (2), l'injection d'air de balayage (9) dans l'espace creux du milieu s'effectuant de façon particulièrement préférable par des fentes ou des alésages disposés dans des segments radiaux correspondants.

4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'air de balayage (9) est amené vers la pointe (1) de la lance dans l'espace creux situé entre le tube du milieu (4) et le tube extérieur (2), l'air de balayage (9) étant dévié dans l'espace creux du milieu situé entre le tube d'intérieur (3) et le tube du milieu (4) dans la zone de la pointe (1) de la lance, tandis que le combustible gazeux (11) est amené dans l'espace creux extérieur (10) situé entre le tube du milieu (4) et le tube extérieur (2).

5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la lance à combustible est disposée sur l'axe d'un brûleur à prémélange et en ce que le procédé est utilisé pour le fonctionnement pilote du brûleur à prémélange, en particulier d'un brûleur à double cône avec ou sans parcours de mélange aval.

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la lance à combustible a une longueur qui correspond essentiellement à 3/4 de la longueur totale du brûleur à double cône et est utilisée pour le fonctionnement pilote du brûleur à prémélange.

Zeichnung