Die Erfindung betrifft einen Brenner mit einem Zünder und wenigstens einer Zündelektrode, insbesondere einen solchen für den Einbau in einen Brenner einer Gasturbine.

Ein als Pilotbrenner ausgebildeter Brenner mit einem Zünder und zum Zünder führenden Zündelektroden ist beispielsweise in EP 0 193 838 B1 beschrieben. Der Zünder hat die Aufgabe, den Brennstoff zu zünden. Die Zündelektroden sind außen am Pilotbrenner befestigt und verlaufen parallel zu seiner Längsachse. Die Brennstoffzuführung befindet sich im Inneren des Pilotbrenners und endet in Brennstoffaustrittsöffnungen. Die Zündelektroden enden im Bereich der Brennstoffaustrittsöffnungen und entzünden den dort austretenden Brennstoff mittels eines Zündfunkens. Der Zündfunke wird durch eine Zündspannung zwischen zwei Zündelektroden erzeugt und steht während der gesamten Zünddauer an.

Beschädigungen oder Verbiegung einer oder beider am Pilotbrenner angebrachten Zündelektroden beim Transport oder Einbau können die Funktionstüchtigkeit der Zündelektroden negativ beeinflussen. Beschädigungen oder Verbiegung können daher den Austausch der Zündelektroden notwendig werden lassen.

Der Austausch der Zündelektroden kann auch notwendig werden, wenn eine der Elektroden so sehr verbogen ist, dass es anstatt zwischen den Elektrodenspitzen zwischen einer Elektrodenleitung und einem anderen metallischen Bauteil zum Stromüberschlag kommt und daher das Gasgemisch nicht gezündet werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brenner mit wenigstens einer Zündelektrode zur Verfügung zu stellen, bei dem die oben genannte Problematik nicht oder nur in reduziertem Maße auftritt.

Diese Aufgabe wird durch einen Brenner mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Brenner kann insbesondere als Pilotbrenner ausgebildet sein.

Erfindungsgemäß besteht die Lösung der Aufgabe darin, dass der Brenner mit wenigstens einer an seiner Außenseite verlaufenden Zündelektrode ausgerüstet ist, wobei dieser Elektrode ein Schutzelement zugeordnet ist, welches über die Außenseite des Brenners und über die Zündelektrode hinaus vorsteht.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt also darin, dass die Zündelektroden geschützt sind und daher Beschädigungen beim Transport bzw. beim Ein- und Ausbau der Zündelektroden vermieden werden können.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Schutzelement mit der Außenseite des Brenners verbunden, so dass die nötige Stabilität gewährleistet ist.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass das Schutzelement die Zündelektroden umgibt, wobei die Zündelektrode zumindest teilweise der Länge nach abgedeckt wird, so dass die wenigstens eine Zündelektrode optimal geschützt ist.

Außerdem kann das Schutzelement U-förmig ausgebildet und mit der offenen Seite and der Außenseite des Brenners befestigt sein, so dass die Zündelektrode von drei Seiten nach außen hin geschützt werden. Das Schutzelement kann die Elektroden zumindest im vorderen Bereich nahe den Elektrodenspitzen vollständig umschließen.

Alternativ kann das Schutzelement durch wenigstens eine Rippe gebildet sein, so dass eine bessere Zugänglichkeit der Zündelektroden gewährleistet ist. Die Rippe kann parallel zur Zündelektrode verlaufen. Es kann sich auch auf beiden Seiten der Zündelektrode jeweils mindestens eine Rippe befinden.

Vorzugsweise wird das Schutzelement aus einem biegesteifen und stoßfesten Material hergestellt, so dass eine Verformung des Schutzelements, die zu einer Verformung der innen liegenden Zündelektroden führen könnte, vermieden wird.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, der Abstand zwischen dem Schutzelement und der Zündelektrode mindestens so groß ist dass bei Anliegen einer Zündspannung an der Zündelektrode kein Überschlag zwischen dem Schutzelement und der Zündelektrode erfolgt, damit ein Stromüberschlag zwischen der Zündelektrode und dem Schutzelement zuverlässig vermieden werden kann.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren. Es zeigt:

FIG 1

einen Brenner mit einer Zündelektrode,

FIG 2

einen Brenner mit Zündelektroden und einem Schutzelement, das einen U-förmigen Querschnitt aufweist und die Zündelektroden im vorderen Bereich umgibt,

FIG 3

einen Brenner mit Zündelektroden und einem Schutzelement, welches aus Rippen gebildet ist und parallel zu den Zündelektroden verläuft.

Die in FIG 1 dargestellte Brenneranordnung gehört zu einer Gasturbinenanlage, dem bevorzugten Anwendungsgebiet der Erfindung. Die Brenneranordnung ist indes auch für gasbefeuerte Feuerungsanlagen von Kesseln geeignet.

Die Brenneranordnung besteht aus wenigstens einem an einer Trägerplatte (in FIG 1 nicht dargestellt; s. FIG 2, 3) befestigten ersten Brenner 2, der als Pilotbrenner dient, und einem zweiten Brenner 1, der als Hauptbrenner dient und in dessen Mitte der erste Brenner 2 koaxial eingesetzt ist. Der erste Brenner 2 weist einen Brennerkopf 4 mit einer Drallbeschaufelung 3 auf und kann mit Erdgas E und/oder Heizöl H als Brennstoff betrieben werden. Der Kopf 4 des ersten Brenners 2 ist koaxial, bezogen auf die Brennerachse, umgeben von einem Luftzufuhrkanal 6, welcher der Zufuhr des Hauptanteils der Verbrennungsluft L zu einer stromab des Brennerkopfes 4 ausgebildeten Verbrennungszone (nicht dargestellt) dient. Dem Ringspalt wird die unter Druck stehende Verbrennungsluft L von einem Kompressor der Gasturbinenanlage zugeführt. Die heißen Brenngase strömen in die Turbinenbeschaufelung.

Der als Hauptbrenner dienende zweite Brenner 1 wird durch den ersten, als Pilotbrenner dienenden Brenner 2 ergänzt, d.h. bei Erdgasbetrieb kann nach dem Anfahren und Anwärmen vom Pilotbrenner- auf den Hauptbrennerbetrieb mit seinen geringeren NOx-Werten umgeschaltet werden. Der erste Brenner 2 dient dabei zur Stabilisierung der Flamme.

Der zweite Brenner umfasst Düsenrohre 5 und einen Luftzufuhrkanal 6. Die Düsenrohre sind an ein Brennstoffzuleitungssystem angeschlossen (nicht dargestellt) und dienen zur Vermischung von Erdöl, Erdgas oder einem anderen gasförmigen oder flüssigen Brennstoff mit der zugeführten Verbrennungsluft L. Der Luftzufuhrkanal 6 leitet die Verbrennungsluft L ggf. mit beigemischtem Brennstoff dem Flammenbereich zu.

Die Zündung des dem ersten Brenner 2 zugeführten Luft-Brennstoff-Gemisches erfolgt über eine stab- oder rohrförmige Elektrodenanordnung mit zwei Zündelektroden 7. Die Zündelektroden 7 verlaufen hauptsächlich parallel zur Achse des ersten Brenners 2. Im Bereich der Trägerplatte 9, durch die die Zündelektroden 7 hindurchgeführt sind, ist der Abstand der Zündelektroden 7 von der Außenwand des ersten Brenners jedoch deutlich größer. Auch der Abstand der Zündelektroden 7 untereinander ist im Bereich der Trägerplatte größer als im Bereich der Außenwand des ersten Brenners 2. Die Zündelektroden sind mit Verbindungsstücken 11 auf der Außenseite des ersten Brenners 2 befestigt.

In Figur 2 ist als Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Brenner ein Brenner 2 dargestellt, an dessen Außenwand zwei in Längsrichtung des Brenners 2 verlaufende Zündelektroden 7 angebracht sind. Der Brenner 2 kann insbesondere als erster Brenner in der mit Bezug auf FIG 1 beschriebenen Brenneranordnung dienen.

Die Zündelektroden des Brenners 2 sind durch ein Schutzelement 8 abgedeckt, das im vorliegenden Beispiel als U-förmig gebogenes Blech 8 ausgebildet ist. Die Schenkel des Bleches 8 weisen jeweils einen abgewinkelten Bereich auf, in dem sie an der Außenwand des Brenners 2 befestigt sind. Die Befestigung 10 erfolgt vorteilhafterweise durch geeignete lösbare Verbindungselemente, z.B. Schrauben, damit im Bedarfsfall ein Zugang zu den Zündelektroden 7 möglich ist. Statt der lösbaren Verbindung sind grundsätzlich auch nicht lösbare Verbindungen möglich, bspw. Schweißverbindungen. Das U-förmige Blech erstreckt sich zumindest über den vorderen Teil der Zündelektroden 7, d.h. den Teil, der nahe den Elektrodenspitzen 12 liegt.

Das Blech 8 sollte aus einem stoßfesten und biegesteifen Werkstoff wie z.B. Stahl gefertigt sein. Der Abstand des Bleches 8 von den Zündelektroden 7 sollte mindestens so groß sein, dass bei Anliegen einer Zündspannung an den Zündelektroden 7 kein Überschlag zwischen dem Schutzblech 8 und den Zündelektroden 7 erfolgt. Der konkrete Wert für den Abstand hängt von der Durchschlagsfestigkeit des Mediums zwischen den Elektroden 7 und dem Schutzblech 8 sowie der Geometrie der Zündelektroden und der bei Anliegen der Zündspannung herrschenden Temperatur ab. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit Luft als Medium sollte ein Sicherheitsabstand von mindestens 5 mm eingehalten werden, wenn die Zündspannung 5 kV beträgt.

Figur 3 zeigt einen im Brenner 2 mit zwei an seiner Außenwand angebrachten Zündelektroden 7. Auch dieser Brenner 2 kann insbesondere als erster Brenner in der mit Bezug auf FIG 1 beschriebenen Brenneranordnung dienen.

Rechts und links von den Zündelektroden 7 des in FIG 3 dargestellten Brenners 2 verläuft jeweils eine Längsrippe 8. Die Längsrippen 8 stehen von der Oberfläche des Brenners 2 aus über die Zündelektroden 7 vor, so dass die Zündelektroden 7 vor Stößen geschützt sind. Die Rippen 8 sind fest mit der Wand des Brenners 2 verbunden. Die Befestigung 10 kann beispielsweise durch Schweißen oder Löten erfolgen. Lösbare Verbindungen zwischen den Längsrippen 8 und dem Brenner 2, bspw. mittels Schrauben, sind zwar auch möglich, aber nicht lösbare Verbindungen sind völlig ausrechend, da die Anordnung den Zugang zu den Zündelektroden 7 nicht wesentlich einschränkt und die Rippen 8 daher für den Zugang zu den Elektroden 7 nicht abgenommen werden müssen.

Wie das Blech des ersten Ausführungsbeispiels sollten die Rippen 8 aus einem stoßfesten und biegesteifen Werkstoff wie z.B. Stahl gefertigt sein. Der Abstand der Rippen von den Zündelektroden 7 sollte bei einer Zündspannung von 5 kV mindestens 5 mm betragen, damit kein Stromüberschlag zwischen einer Zündelektrode und einer Rippe stattfinden kann.

Abschließend sei angemerkt, dass sämtlichen Merkmalen, die in den Anmeldungsunterlagen und insbesondere in den abhängigen Ansprüchen genannt sind, trotz des vorgenommenen formalen Rückbezuges auf einen oder mehrere bestimmte Ansprüche, auch einzeln oder in beliebiger Kombination eigenständiger Schutz zukommen soll.