CH650582A5

CH650582A5 - Brennkammer einer gasturbine mit abgestufter brennstoffeinspritzung.

Info

Publication number: CH650582A5
Application number: CH9150/79A
Authority: CH
Inventors: Robert Lawrence Vogt
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1978-10-13
Filing date: 1979-10-11
Publication date: 1985-07-31
Also published as: GB2032092A; FR2438798B1; NL7906127A; GB2032092B; IT1163719B; DE2940431A1; IT7926091A0; FR2438798A1; US4253301A; NO152628B; NO152628C; JPS5577639A; NO793290L

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkammer einer Gasturbine einem hohen Wirkungsgrad und zu einer geringen Schadstoff-

mit abgestufter Brennstoffeinspritzung zum Verbrennen von émission. Darüber hinaus ergibt die Brennstoffeinspritzabstu-

Brennstoff geringeren und höheren Wärmewertes sowie ein fung ein weites Verbrennungsbetriebsmindestdurchsatzmengen-

Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkammer. Verhältnis, d. h. eine Variation in den gesamten mageren bis

Ungewissheiten hinsichtlich der Kosten der Verfügbarkeit von 25 fetten BrennstofCLuft-Gemischstärken, die breiter ist als die

Erdöl und Erdgas gekoppelt mit dem reichlichen Vorrat an nichtabgestufte Brennstoffzufuhr ohne Erlöschen erlauben

Steinkohle in Ländern wie den Vereinigten Staaten von Arne- würde.

rika, haben zu dem Interesse an der Verwendung von aus Kohle In Gasturbinen, die in Verbindung mit Steinkohlenverga-

gewonnenen, einen niedrigen Wärmewert aufweisenden, gasför- sungsapparaten betrieben werden, gestattet die Brennstoffein-

migen Brennstoffen in Gasturbinen geführt. Ein besonderer 30 spritzabstufung einen Übergang bei niedrigeren Belastungen als

Verwendungszweck für einen niedrigen Wärmewert aufweisen- bei nichtabgestuften Brennkammern. Ausserdem gestattet die des Steinkohlengas, d. h. Steinkohlengas mit Wärmewerten von Brennstoffeinspritzabstufung, die Brennkammer mit Brennstof-

ungefähr 5,81 kJ/g (2500 BTU/lbm) im Vergleich zu etwa52,23 fen mit stark variierenden Eigenschaften und Wärmewerten zu kJ/g (22,500 BTU/lbm) für Erdgas ist ein System, in welchem betreiben. Die Brennstoffeinspritzabstufung schafft ausserdem eine Kohlevergasungsanlage mit einer kombinierten Gasturbine/35 die Möglichkeit der Einspritzung von flüssigem Brennstoff oder

Dampfturbine-Zyklusanlage, die elektrische Grundlastenener- gasförmigem Brennstoff oder die gleichzeitige Einspritzung die-

gie erzeugt, integriert ist. ser beiden Brennstoffe.

Eine Brennkammer für eine durch einen niedrigen Wärme- Ausser der Brennstoffeinspritzabstufung hat die Brennkamwert aufweisendes Brenngas angetriebene Gasturbine muss meh- mer eine vertiefte Pilotzone, die eine längere Zündbrennlänge rere Forderungen erfüllen. Zur Erzielung von hohen Zykluswir- 40 ergibt, eine Zündung in einem geschützten Strömungsgebiet und kungsgraden muss die Steinkohlengas niedrigen Wärmewertes eine Äquivalenzverhältniskontrolle, und zwar nicht nur in dem verbrennende Brennkammer bei hohen Brenntemperaturen gasförmigen Brennstoff, sondern auch für den Brennstoff höhe-betreibbar sein, insbesondere bei Temperaturen, die näher bei rer Energie, der ein flüssiger Brennstoff sein kann. Die Pilotzone den maximalen Hammtemperaturen liegen, welche für ihren arbeitet in dem gesamten Hochenergiebrennstoffbrennbereich Brennstoff erreichbar sind, als Brennkammern, die mit Brenn- 45 zur Kontrolle von Stickstoffoxiden mager. Ausserdem gestattet Stoffen mit einem hohen Wärmewert betrieben werden. Die die Pilotbrennzone, den Hochenergiebrennstoff als Pilot- oder Steinkohlengasbrennkammer muss ausserdem mit Brennstoff Zündbrennstoff in dem gesamten Brennbereich zu benutzen, Luft-Verhältnissen arbeiten können, die ein Vielfaches derjeni- und zwar ohne Nachteil für die in Felder oder Platten unterteilten gen von Brennkammern sind, bei denen herkömmliche Treib- Auskleidungen oder Büchsen, die weiter unten beschrieben sind, gase, wie Erdgas, benutzt werden, und die solche Vorrichtungen 50 Der Brenner der zweiten Stufe weist mehrere Düsen auf, die enthalten, die ein sorgfältiges Vermischen von Gas und Luft im folgenden als zwei Düsen gezeigt sind, aber in jeder gewährleisten, da bei einer gegebenen gewünschten Brennkam- gewünschten Anzahl vorhanden sein können, und zwar so viele, merauslasstemperatur weniger Verdünnungsluft als in mit wie für die Mehrstufenschritte erforderlich sind. Die Haupt-Brennstoffen hohen Wärmewertes betriebenen Brennkammern brennzone und die Pilotbrennzone haben jeweils einen doppel-zum Steuern der Brennkammerauslasstemperaturprofile benutzt 55 wandigen Aufbau, wobei die Hauptbrennzone eine Ringsektorwerden kann. Ausserdem sollte die Steinkohlengasbrennkam- querschnittsform hat, während die Pilotbrennzone im Quer-mer, wie andere Gasturbinenbrennkammern, minimale Wärme- schnitt kreisförmig ist. Eine äussere Mantelwand der Kammer Verluste, einen minimalen Kühlbedarf, gute Entflammbarkeit- der Hauptbrennzone nimmt im Betrieb im wesentlichen die und Stabilitätseigenschaften und niedrige Schadstoffemissionen gesamte Druckbelastung auf und trägt ausserdem eine innere haben und leicht herstellbar und leicht zu warten sein. 60 Wand, die ihrerseits im wesentlichen sämtliche thermischen

Zur Lösung dieser Aufgaben führen die Merkmale der Erfin- Belastungen aufnimmt. Diese innere Wand erstreckt sich nicht dung, wie sie im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 und 10 nur durch die Hauptbrennzone, sondern auch zurück durch die beschrieben sind. Hierdurch kann nicht nur Brennstoff niedrigen Pilotbrennzone.

Wärmewertes als Primärbrennstoff verbrannt werden, sondern Ein Kühlmittelkanal ist zwischen der äusseren Wand und der auch eine Brennstoffeinspritzabstufung in Verbindung mit und 65 inneren Wand der Hauptbrennzone und der Pilotbrennzone als Teil der Brennkammer erfolgen. gebildet. Der Kühlmittelkanal ist von der Hauptbrennzone über

Eine Hauptbrennkammer ist zur Hochtemperaturverbren- die Pilotbrennzone durchgehend. Die Strömung von Luft in den nung von Steinkohlengas niedrigen Wärmewertes zur Versor- Kanälen, die somit zwischen der inneren und der äusseren Wand

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der Hauptbrennzone und der Pilotbrennzone gebildet sind, geht zur Konvektionskühlung der Wände in Gegenstrombeziehung zu der Verbrennungsströmung. Die Platten, die die Büchsenwand der Hauptbrennzone bilden, sind genutet. Die zusätzliche Verkleidungswand der Pilotbrennzone ist kreisförmig, aber abge- 5 stuft, um den Gegenstromkühlmittelkanal zu bilden.

Die Platten in der Hauptbrennzone sind mit zusätzlichen Schlitzen oder Öffnungen versehen, um einen Teil der Gegen-stromströmung zu der Verbrennungszone für die Filmkühlung 0 der Innenfläche der Büchsenwand einzulassen. Ausserdem sind Einrichtungen zum Einleiten des übrigen Teils der Kühlluft als vorgeheizte Verbrennungsluft in die Verbrennungszone nahe dem Eingang der Pilotbrennzone an dem stromaufwärtigen Ende derselben vorgesehen. Es besteht deshalb sowohl für die Haupt-brennzonenbüchse als auch für die Pilotbrennzonenbüchse eine Gegenstromregenerativströmung des Oxydationsmittels, das die Doppelfunktion erfüllt, die Büchse zu kühlen und in der Reaktionszone als Oxydationsmittel zu dienen. Sowohl die Pilot- als auch die Brennkammerbüchsenströmung stehen in Fluidverbin-dung mit einer Gruppe von Mischwirbelblechen in der Brennstoffeintrittskammer, wo das Oxydationsmittel aus den Kanälen, in denen es vorgeheizt worden ist, eintritt.

Einen Teil der Vorrichtung nach der Erfindung bilden ausserdem die Einrichtungen zum Bereitstellen des flüssigen oder eines 25 anderen Hochenergiebrennstoffes und des Steinkohlengases niedrigen Wärmewertes sowie die zusätzlichen Brennervorrichtungen der zweiten Stufe. Die Brennstoffeinspritzabstufung erfolgt durch mehrere Düsen. Die Mehrfachdüsenkonfiguration ergibt ein ruhigeres Verbrennen, ein höheres Volumenmischver- 3° hältnis, kürzere Brennlängen und deshalb einen geringeren zu kühlenden Flächeninhalt und ausserdem höhere Schallfrequenzen, die eine Resonanz zwischen mechanischen Frequenzen und Druckschwankungen durch chemische Wärmefreisetzung aus-schliessen. 35

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 in teilweise weggebrochener und teilweise auseinandergezogener perspektivischer Darstellung eine bevorzugte Ausfüh- 40 rungsform der Brennkammer nach der Erfindung;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Brennkammer von Fig. 1, der den Aufbau und die Arbeitsweise der Hauptbrennzone der Brennkammer, der Pilotzone und der Gegenstromkühlkanäle sowie der Brennstoffeinspritzstufen zeigt; 45

Fig. 3 eine Querschnittansicht nach der Linie 3-3 in Fig. 2, in Richtung der Pfeile gesehen;

Fig. 4 eine dreidimensionale schematische'Darstellung des Gegenstromgasweges, die hauptsächlich auf den verschiedenen Ansichten der Fig. 5, 6 und 7 in Verbindung mit Fig. 2 basiert; so

Fig. 5 eine vergrösserte Querschnittansicht des oberen Teils der Brennkammer von Fig. 2;

Fig. 6 eine vergrösserte Querschnittansicht der Wand der Brennkammer unter einem Winkel von 90° gegen die Ansicht von Fig. 5; 55

Fig. 7 eine vergrösserte Querschnittansicht des unteren Teils der Brennkammer von Fig. 2;

Fig. 8 in Draufsicht die Platten, die die Büchse für die Hauptbrennzone oder Brennkammer bilden;

Fig. 9 eine Endansicht der Platten von Fig. 8; 60

Fig. 10 eine Querschnittansicht auf der Linie 10-10 von Fig. 8; Fig. 11 eine vergrösserte Ansicht, die zeigt, wie die Platten miteinander verbunden sind, und

Fig. 12 ein Diagramm, das die thermischen Vorgänge und Kräfte in der Brennkammer nach der Erfindung zeigt. 65

Die Hauptbrennkammer (Fig. 1 und 2), die die Hauptbrennzone 32 bildet, ist mit einem Flansch 36 an ihrem stromabwärti-gen Ende versehen, durch den sie mit dem Einlass einer Gasturbinenkonstruktion verbunden ist, von dem schematisch nur eine Einlassdüse 34 gezeigt ist (Fig. 2).

Die Beschreibung der einzelnen Verbundbrennkammern, die aus einer Hauptbrennzone, einer Pilotbrennzone und einer Brennstoffeinspritzabstufung sowie einer weiteren Abstufung besteht, gilt für eine von mehreren derartigen Brennkammern, die umfangsmässig um die Gasturbine angeordnet sein können.

Die Hauptbrennzone 32 der Brennkammer hat eine äussere Mantelwand 42 mit gewelltem Aufbau, die dazu dient, nahezu die gesamte Druckbelastung während des Betriebes aufzunehmen, und eine innere Mantelwand 44, die dazu dient, praktisch sämtliche mit der Verbrennung verbundene Wärmegradienten aufzunehmen. Dieser doppelwandige Aufbau trennt wirksam Spannungen aufgrund von Wärmegradienten von Spannungen aufgrund von Druckbelastung, wodurch Ermüdungsprobleme vermieden werden, die normalerweise ein begrenzender Faktor sind, wenn mit hohen Temperaturen gearbeitet wird. Ausserdem zeigt Fig. 1 die Reihen von Primär- und Sekundärverdünnungs-luftlöchern 50 bzw. 51 sowie die Kühlluftlöcher 52, die alle in der äusseren Mantelwand 42 angeordnet sind. Die Ringsektorgestalt der Kammer, die die Hauptbrennzone 32 bildet, verjüngt sich von ungefähr einem Quadrat nahe dem stromaufwärtigen Ende 46 der Brennkammer 32 zu einem Ringsektor, der ungefähr 1/n des Gesamtringes der Turbineneinlassdüse 34 der ersten Stufe beträgt, an dem stromabwärtigen Ende 54 der Kammer, wobei n die Gesamtzahl der Brennkammern ist. Diese Gestaltung eliminiert das Erfordernis von Übergangsabschnitten zwischen der Brennkammer und der Turbine, die bei herkömmlichen Brennkammern mit kreisförmigem Querschnitt oder Zylinderbrenn-kammern erforderlich sind. Dadurch ermöglicht sie eine kürzere Gasturbine und vereinfacht ausserdem die Kühlerfordernisse, da die besondere Gestalt von Übergangsabschnitten beim Übergang von einem kreisförmigen Querschnitt oder Mehrfachkreisquerschnitt auf einen Ringquerschnitt gekoppelt mit einer gewünschten Brennkammerspitzenbetriebstemperatur von etwa 1649° C (3000°F) eine Wasserkühlung des Übergangsabschnittes erfordern würden, die zusätzliche Komplexität mit sich bringen und die Zyklusleistung verschlechtern würde.

Der doppelwandige Aufbau und die Brennstoff- und Luftströ-mungsanordnungen für die Hauptbrennzone 32 sind in Fig. 2 sowie in den vergrösserten Ansichten der Fig. 5,6 und 7 zu erkennen.

Die gewellte äussere Mantelwand 42, die vorzugsweis aus einer handelsüblichen, hochfesten Nickelbasislegierung, wielnconel 718, hergestellt ist, bildet die mechanische Abstützung für die innere Mantelwand 44 und nimmt ausserdem im wesentlichen die gesamte Druckbelastung während des Betriebes der Brennkammer auf. Der gewellte Aufbau der äusseren Mantelwand 42 sorgt für eine hohe Steifigkeit (die schätzungsweise 40 mal so gross ist wie die Steifigkeit einer typischen Platte mit einer vergleichbaren Dicke) zum Kontrollieren von Biege- und Schwingungsbeanspruchungen und bildet ausserdem eine Nut- und Lippenanordnung innerhalb der äusseren Mantelwand 42, die, wie ausführlicher in den Fig. 8 bis 11 gezeigt an Plattenträgern anliegt, wie dem Träger 58 des Halters für die innere Mantelwand 44. Mit Hilfe von Kühlanordnungen, die im folgenden beschrieben sind, ist die äussere Mantelwand 42 mit Temperaturen betreibbar, die 278 bis 333° C (500-600°F) niedriger sind als die Temperaturen der inneren Mantelwand 44, wenn Brennstoff niedrigen Wärmewertes verbrannt wird und mit vernachlässigbaren Wärmegradienten zwischen ihren Innen- und Aussenflächen.

Innerhalb der äusseren Mantelwand 42 und getrennt von dieser und abgestützt an dieser durch die Plattenträger 58 befindet sich die innere Mantelwand 44, die aus mehreren einander überlappenden Wandplatten 60 besteht, wie sie in dem herausgezogenen Teil in Fig. lundindenFig. 8bisllgezeigt sind. Gemäss den Fig. 2,6 bis 8 und 11 hat die innere Mantelwand 44, im Querschnitt betrachtet, aufgrund des Ineinandergreifens

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der Ränder von aneinander anstossenden Wandplatten, wie den führt und durch die Filmkühlnuten 81 in der Nähe des Gebietes Platten 60a und 60b, ein segmentiertes Aussehen. Die stromauf- der Überlappung der benachbarten stromabwärtigen Platte hin-wärtigen und stromabwärtigen Enden von benachbarten Platten durchgeht und dann an der inneren heissen Fläche der stromabüberlappen sich teleskopisch. wärtigen Platte zur'Filmkühlung derselben entlangströmt. Die

Während des Betriebes der Gasturbine nimmt die innere 5 Funktion der zusätzlichen Luftbohrungen 50 und 51 ist in der

Mantelwand 44 praktisch sämtliche Wärmegradienten auf, die eingangs erwähnten gleichzeitig anhängigen Anmeldung be-

auf die Hauptbrennzone 32 der Brennkammer innerhalb der schrieben.

inneren Mantelwand 44 einwirken, und trägt die Kühlung der Der so durch die benachbarten Platten gebildete Kühlmittel-

Brennkammerteile. Die Platten der inneren Mantelwand 44 sind kanal 63 setzt sich in dem Kühlkanal 101 einer Pilotbrennzone deshalb vorzugsweise aus einer hochwarmfesten Legierung auf io 102 fort, was im folgenden noch näher beschrieben ist.

Nickelbasis, wie Udimet 500 oder einer Legierung auf Kobaltba- Zusätzlich zu der Hauptbrennzone 32 enthält die Brennkam-

sis, wie MAR-M509, hergestellt, die beide ohne weiteres im mer nach der Erfindung die Pilotbrennzone 102, in welcher die

Handel erthältlich sind. Zündung zuerst erfolgt. Die äussere Mantelwand 42 der Haupt-

Die besondere Anordnung zum Abstützen der inneren Man- brennzone 32 ist an passenden Ringflanschen 110 mit der äusse-

telwand 44 und der äusseren Mantel wand 42 ist in den Fig. 8 bis 15 ren Wand III der Piiotbrennzone 102 verbunden. Die Flansche

11 (insbesondere in Fig. 11) sowie in den Fig. 5,6 und 7 gezeigt, 110 erstrecken sich gemäss Fig. 3 bis zu der Rückwand 110a der welch letztere zusätzlich zur Veranschaulichung des Gasströ- Hauptbrennzone 32, um Einlässe für Brennstoff aus verschiede-

mungsweges dienen. An jeder Wandplatte 60 sind mehrere nen Brennstoffquellen zu schaffen, was im folgenden beschrie-

Plattenträger 58 starr befestigt, die in gleichem gegenseitigen ben ist. Die äussere Wand 111 der Pilotbrennzone 102 hat eine

Abstand und ungefähr parallel zu der Richtung der Gegenstrom- 20 ausreichende Konstruktionsfestigkeit und kann aus dem gleichen kühlmittelströmungin einem Kühlmittelkanal 63, der zwischen Material wie die äussere Mantelwand 42 der Hauptbrennzone 32

der äusseren Mantelwand 42 und der inneren Mantelwand 44 bestehen, um die auf sie ausgeübten mechanischen Spannungen gebildet ist, angeordnet sind. Der Plattenträger 58 geht von aufnehmen zu können. Eine innere Wand 112 der Pilotbrenn-

einem langgestreckten Rippenabschnitt 64 aus, der einen Haken zone 102 bildet einen Kanal 163, der eine Fortsetzung der

66 an seinem stromabwärtigen Ende und einen Halteträger 74 25 mehreren Kanäle 63 darstellt, so dass die Kühlluft, wenn sie

(Fig. 10) an seinem stromaufwärtigen Ende hat. Der Haken 66 entgegengesetzt zu der Richtung der erhitzten Gase strömt, zum passtin eine Nut 70 (Fig. 11), die in der gewellten äusseren Kühlen der inneren Wand 112 der Pilotbrennzone dient.

Mantelwand 42 gebildet ist, und erfasst eine Lippe 72 der Der Kanal 163 setzt sich bis zu einem Kanal 115 an dem

äusseren Mantelwand 42. Der Haken 66 wird in der Nut 70 durch stromaufwärtigen Ende der Pilotbrennzone 102 fort, wo Wirbel-

Abstützung an einem Halter 73 festgehalten, der ein segmentier- 30 bleche 116 anschliessen, um vorgeheizte Luft für den Anfang der ter Ring mit kreisförmigem Querschnitt sein kann, der in die Nut Verbrennung in einen Einlassabschnitt 135 einzuführen.

70 eingeführt wird, nachdem der Haken 66 in sie eingepasst Eine Öffnung 120 (Fig. 2) in der Pilotbrennzone 102 kann mit worden ist. Der Halter 73 wird seinerseits innerhalb der Nut 70 dem Rohr 121 (Fig. 1) verbunden sein, damit in die Pilotbrenn-

durch den Halteträger 74 des benachbarten stromabwärtigen zone 102 irgendeine Zündvorrichtung eingeführt werden kann, Plattenträgers abgestützt. Der Rippenabschnitt 64 schafft zusam-35 die zum Zünden des eine geringe Wärmeenergie und einen men mit dem Plattenträger 58 und dem Haken 66 zusätzliche niedrigen Wärmewert aufweisenden Steinkohlengases

Steifigkeit und kühlbare Fläche an der Wandplatte 60, wodurch erwünscht oder erforderlich sein kann. Zwei Vorrichtungen zum

Spitzenplattentemperaturen, Temperaturgradienten und Span- Einleiten von Brennstoff sind bei der Brennkammer nach der nungen reduziert werden und der Kühlmittelstrom innerhalb des Erfindung vorgesehen. Das Steinkohlengas niedrigen Wärme-

Kühlkanals 63 geführt wird. 40 wertes kann über geeignete Kanäle einer Einlassöffnung 122 des

Sowohl Konvektions- als auch Filmkühlsysteme werden zum sich verjüngenden zylindrischen Rohres 123 zugeführt werden,

Steuern der Temperatur der Brennkammerteile in der Haupt- das in Verbindung mit einem tragenden Teil 124 das stromauf-

brennzone benutzt, und die Kühlanordnungen sind von beträcht- wärtige Ende der Verbrennungseinheit abstützt. Das über die licher Wichtigkeit hinsichtlich des Erzielens hoher Brennkam- Einlassöffnung 122 eintretende Gas niedrigen Wärmewertes geht mer- und Zykluswirkungsgrade und Brenntemperaturen, die 45 durch ein Sammelrohr 125, welches ein Hochenergiebrennstoff-

relativ nahe bei der adiabatischen, stöchiometrischen Tempera- eintrittsrohr 130 umgibt. Das Sammelrohr 125 steht mit dem turgrenze des einen niedrigen Wärmewert aufweisenden Stein- Einlassabschnitt 135 der Pilotbrennzone 102 über die Wirbelble-

kohlengases liegen, das als Hauptbrennkammerbrennstoff che 136 in Verbindung, die in gegenseitigem Abstand um den benutzt wird. Die äussere Mantelwand 42 und die innere Mantel- Auslass des Sammelrohres 125 herum angeordnet sind. Das wand 44 begrenzen zwischen sich den Kühlmittelkanal 63, dem so wirbelnde Steinkohlengas, das aus dem Sammelrohr 125 über die

Kühlluft aus einem Verdichter (nicht gezeigt) über Kühlluftlö- Wirbelbleche 136 austritt, vermischt sich mit der vorgeheizten eher 52 in der äusseren Mantelwand 42 nahe dem stromabwärti- Luft, die aufwärts durch die Kühlkanäle 63 in den Kanal 163 und gen Ende der Hauptbrennzone 32 zugeführt wird. Während des vorbei an den Wirbelblechen 116 strömt, um ein gut brennbares

Betriebes der Gasturbine führen die Kühlmittelkanäle 63 die Gemisch zu schaffen, das durch irgendeine geeignete Vorrich-

Luftströmung an der gesamten inneren Mantelwand 44 in Gegen- 55 tung in der Pilotbrennzone 102 gezündet werden kann. Luft wird ström- oder umgekehrter Strömungsbeziehung zu der Strö- durch eine Einlassöffnung 150 in ein Sammelrohr 151 geführt und mungsrichtung in der Hauptbrennzone 32 entlang, wobei die geht dann zwischen Wirbelblechen 152 hindurch. Die Luftzu-

Gegenstromströmung die Aussenfläche der inneren Mantelwand fuhr, die über die Einlassöffnung 150 in das Sammelrohr 151

44 sowie die Innenfläche der äusseren Man telwand 42 kon vekti v geht, leitet an den Wirbelblechen 152 wirbelnde Luft vorbei und kühlt. Die Wirksamkeit der Wärmeübertragung wird durch die so unterstützt die Verbrennung. Diese wirbelnde Luft ist zusätzlich

Kühlströmungsrichtungt verbessert, da bei jeder Wandplatte die sowohl zu der Sprühluft vorhanden, die mit dem flüssigen oder kälteste Luft den äusseren Teil an dem stromabwärtigen Ende gasförmigen Hochenergiebrennstoff in dem Rohr 130 gemischt der Platte berührt. wird, das zu einer Düse 140 führt, welches einen bekannten

Jede Wandplatte 60 der inneren Mantelwand 44, wie die Platte Aufbau hat, als auch zu der wirbelnden vorgeheizten Luft, die

60vonFig.ll,hatFilmkühlnuten81ineinerüberstehenden 65 durch die Wirbelbleche 136 eintritt.

Lippe 82 nahe ihrem stromabwärtigen Ende, so dass, wenn die Darüber hinaus kann der Hochenergiebrennstoff über das

Gegenstromluft an der äusseren Fläche der inneren Mantelwand Rohr 130 eingespritzt werden, das in bekannter Weise ein

44 entlangströmt, ein Teil dieser Luft eine 180°-Wendung aus- Gemisch aus Sprühluft und flüssigem Brennstoff bildet, welches

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durch die Düse 140 in den Einlassabschnitt 135 der Pilotbrennzone 102 strömt. Die Kombination von Brennstoffeinspritzung aus der Düse 140 mit Sprühluft zum Vermischen mit dem Gas niedrigen Wärmewertes, das über die Einlassöffnung 122 in dem Sammelrohr 125 eintritt und sich seinerseits weiter mit der vorgeheizten Luft mischt, die von den Öffnungen 115 den Wirbelblechen 116 her eingeleitet wird, erzeugt ein Gemisch, das unter geeigneten Umständen selbstzündend sein kann. Für die Einleitung des Zündvorganges kann aber in dem Rohr 121 und der Öffnung 120 eine bekannte Zündvorrichtung (nicht dargestellt) vorgesehen werden.

Nachdem die Verbrennung mit Hilfe von Hochenergiebrennstoff aus dem Hochenergiebrennstoffeintrittsrohr 130 in der Düse 140 stabilisiert ist und in die Pilotbrennzone 102 zusammen mit dem Steinkohlengas niedriger Wärmeenergie über die Wirbelbleche 136 eingeleitet worden ist, kann tatsächlich die Zufuhr des flüssigen Hochenergiebrennstoffes abgeschaltet werden und die Verbrennung kann dann allein mit Brennstoff mit geringem Wärmewert weitergehen. Die Bedienungsperson hat die Wahl, Brennstoff geringer Energie oder Brennstoff hoher Energie oder eine Kombination beider Brennstoffe zu benutzen, wie es die besonderen Umstände erfordern können.

Die innere Wand 112 der Pilotbrennzone 102, die zusammen mit der äusseren Wand 111 einen Regenerativkühlkanal bildet, setzt sich um die gesamte Pilotbrennzone herum fort und ist in geeigneter Weise an der äusseren Wand 111 abgestützt und mit' Abstand von dieser so angeordnet, dass der Luftstrom nicht behindert wird. Das macht es möglich, zusätzliche Quellen oder Stufen Brennstoffes geringer Energie vorzusehen. In den Fig. 1,

2 und 3 sind zwei derartige Quellen oder Stufen Brennstoffes geringer Energie in Form der Rohre 141 und 141 ' gezeigt. Die Pilotbrennzone 102 steht, wie es insbesondere in den Fig. 1,2 und

3 ersichtlich ist, mit der Hauptbrennzone 32 über eine grosse Öffnung 143 oder eine Rückwand 110a in Verbindung. Die zusätzlichen Rohre 141 für Brennstoff geringerer Energie stehen ausserdem mit der Hauptbrennzone 32 über die Kanäle 144 und 145 in Verbindung. Obwohl zwei derartige Kanäle für zusätzlichen Brennstoff geringer Energie gezeigt sind, sind Anwendungen mit einem einzigen Einlass oder drei oder mehr als drei Kanäle, je nach der Situation und dem Heizbedarf möglich.

Zusätzlicher Brennstoff geringer Energie kann, wie oben erwähnt, eingespritzt werden, beispielsweise über das Rohr 141, damit er in die Hauptbrennzone 32 gelangt und durch den Verbrennungsprozess gezündet wird, der sich in der Hauptbrennzone 32 abspielt. Der Einlass für das Gas niedrigen Wärmewertes in die zweite Stufe geht von dem Rohr 140 über eine Gruppe von Wirbelblechen 155, die bewirken, dass sich die wirbelnden Gase niedrigen Wärmewertes der zweiten Stufe mit der Regenerativluft vermischen, die über eine Anzahl Wirbelbleche 156 eintritt.

Es erstrecken sich nicht nur, wie oben erwähnt, die Gegen-stromkühlmittelkanäle 63 und der Kanal 163 von der Hauptbrennzone 32 aus in den Kanal 163, der die Pilotbrennzone 102 umgibt, sondern der Kanal 163 bringt an seinem unteren und stromabwärtigen Ende auch vorgeheizte Verbrennungsluft über die Wirbelbleche 160 mit einem Einlassabschnitt 161 des Einganges der zweiten Stufe für Gas niedrigen Wärmewertes in die Hauptbrennzone 32 in Verbindung. Darüber hinaus steht der Gegenstromkühlmittelkanal 63 an dem unteren Ende der Hauptbrennzone 32 mit einem zusätzlichen Kanal 163a in Verbindung, der seinerseits vorgeheizte Verbrennungsluft, die dann durch eine Öffnung 163b geht, über die Wirbelbleche 160 leitet und mit dem ankommenden Brennstoff in dem Rohr 141 in dem Einlassabschnitt 161 vermischt, gerade bevor dieser Brennstoff in die Hauptbrennzone 32 eintritt, wodurch das Brennstoff/Luft-Gemisch vorgeheizt und dessen Zündung verbessert wird. Das Luftstromkanalschema von Fig. 4 veranschaulicht die Luftströmung.

Luft aus dem Lufteinlass 162 gelangt über die Wirbelbleche 156 in den Einlassabschnitt oder die Mischtrommel 161 des Einganges der zweiten Stufe für Gas niedrigen Wärmewertes, damit eine ausreichende Luftmenge mit dem Brennstoff vermischt wird, dass das sich ergebende Gemisch zusammen mit der vorgeheizten Luft aus den Wirbelblechen 160 ausreichend fett ist, um mit dem geringsten gewünschten Wert an Brennstoffzufuhr zu verbrennen, aber auf dem höchsten gewünschten Wert der Brennstoffzufuhr nicht so fett ist, dass der Verbrennungsvorgang erlischt.

Nachdem die konstruktiven Merkmale der abgestuften Brennkammer nach der Erfindung beschrieben worden sind, wird zum besseren Verständnis ihrer Betriebsweise auf Fig. 12 Bezug genommen, die ein Diagramm zeigt, in welchem derTempera-turanstieg in der Brennkammer über dem Äquivalenzverhältnis in der Reaktionszone aufgetragen ist. In dem Diagramm sind drei Kästen 201,202 und 203 gezeigt. Der grösste Kasten, der Kasten 201, ist gestrichelt und seine Breite stellt ungefähr die Brenngrenzen des Destillats Nr. 2 dar. Die Höhe des gestrichelten Kastens 201 ist der Bereich des erforderlichen Brennkammertemperaturanstiegs, wobei die innere Linie das Temperaturminimum für die Zündung bei voller Drehzahl ohne Belastung und die obere Linie das Temperaturmaximum bei voller Drehzahl und voller Belastung mit gegenwärtiger Technologie darstellt.

Der kleinste Kasten 203 ist mit ausgezogenen Linien gezeichnet und stellt die ungefähren Brenngrenzen für 4,75 J/cm3 (127.5 BTU/scf)-Brennstoff dar. Die Kastenhöhe gilt für den Brennkammertemperaturanstiegsbereich von 20 % Belastung, dem ungefähren Übergangspunkt zum Beginn des Verbrennens von Steinkohlengas, bis zu einer Brenntemperatur von 1427° C (2600°F) für ein Verdichterdruckverhältnis von 12. Der dritte Kasten 202 ist länger gestrichelt und gleicht dem Kasten 203, mit der Ausnahme, dass der untere Heizwert des Brennstoffes 5,6 J/cm3 (150 BTU/scf) und das Druckverhältnis 16 beträgt.

Die gekrümmten Linien 205-208, die einen konstanten Luft-strom durch diese Reaktionszone in Prozent des gesamten Brennkammerluftstroms darstellen, sind den Kästen überlagert. Die gekrümmten Linien 205-208 zeigen, dass nicht mehr als etwa 18 % des Luftstroms in die Reaktion, wenn Destillatbrennstoff verwendet wird, eintreten können, andernfalls das Gemisch bei voller Drehzahl und ohne Belastung zu mager ist (untere linke Ecke des Kastens 201). Ausserdem können nicht weniger als 9 % der Luft in die Reaktionszone eintreten, andernfalls das Gemisch zu fett wird, um bei voller Drehzahl und bei voller Belastung zu brennen (obere rechte Ecke des Kastens 201).

Wenn 4,75 J/cm3 (127.5 BTU/scf)-Brennstoff verbrannt wird und die gestrichelten Kurven 210-213 benützt werden, erfordert die untere linke Ecke des Kastens 203 nicht mehr als 28 % Luft und die obere rechte Ecke erfordert nicht weniger als 55 %. Das ist ohne Brennstoffeinspritzabstufung unmöglich. Die Z-förmi-gen Linien in dem 4,75 J/cm3 (127.5 BTU/scf)-Brennbereichka-sten 203 zeigen in Prozent die Brennkammerluftvermischung mit dem Brennstoff in der Brennkammer mit Brennstoffeinspritzabstufung. Beginnend an der unteren linken Seite des Kastens 203 wird Brennstoff nur der Pilotstufe zugeführt und vermischt sich mit etwa 25 % der Luft. Wenn diese Linie die Fett-Brenngrenze etwa auf halbem Weg durch den Belastungsbereich erreicht, d. h. bei der Hälfte des geforderten Brennkammertemperaturanstiegs , wird die Brennstoffzufuhr auf die Pilotbrennzone und die Hauptbrennzone aufgeteilt. Das ist bildlich durch die ausgezogene Doppellinie dargestellt, die ungefähr an der Mager-Brenngrenze beginnt und an der Fett-Brenngrenze und bei einer Brenntemperatur von 1427° C (2600° C) endigt. Beispielsweise arbeitet ein einstufiges Brennstoffeinspritzsystem, das auf dem Grundlastarbeitspunkt arbeitet, sehr fett und die Kohlenmon-oxidemissionen werden hoch sein, z. B. 3000-4000ppm. Durch Verwendung der Brennstoffabstufung nach der Erfindung mit Abmagern des Brennstoff-Luftgemisches um nur 10 % verrin6

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gern sich jedoch die Kohlenmonoxidemissionen etwa um einen Faktor 10, was für die meisten Verwendungszwecke ein akzeptabler Wert ist.

Die Erfindung unterscheidet sich von bekannten Verfahren, bei denen der Brennstoffmengenfluss und/oder der Luftmengen- 5 fluss verändert werden, dadurch, dass nur das Reaktionszonen-äquivalenzverhältnis kontrolliert und innerhalb eines ausgewählten Bereiches gehalten wird, dereine wirksame Verbrennungsreaktion in dem gesamten Brennbereich von magersten bis zu fettesten Äquivalenzverhältnissen gewährleistet. Demgemäss io ändert die Brennkammer nach der Erfindung nicht den Brennstoff* oder den Luftmengendurchfluss, sondern steuert statt dessen das Brennstoff/Luft-Verhältnis in der Reaktionszone durch Abstufung der mehreren Brennstoffdüsen. Auf diese Weise ist die Verbrennungsreaktion in der Lage, innerhalb von is etwa 139°C (250° F) der adiabatischen, stöchiometrischen, homogenen Gleichgewichtstemperaturgrenze zu arbeiten.

Durch Anwendung der Zweizonenverbrennung, d.h. einer Pilotzone und einer Hauptbrennzone ermöglicht der geringe Temperaturanstieg in der Pilotbrennzone, Stickoxide und CO 20 durch Brennstoffeinspritzsteuerung und Luftvorheizungzu kontrollieren. Die Hauptbrennzone erhöht den Reaktionszonentemperaturanstieg durch einen zusätzlichen Zuwachs über der Pilotzone, durch den Abstufungsvorgang wird das örtliche Äquivalenzverhältnis gesteuert und eine wirksame chemische Reaktion 25 in dem gesamten Brennbereich der Äquivalenzverhältnisse erzielt. Ausserdem gestattet die Brennstoffeinspritzabstufung in der hier beschriebenen Weise ein stärkeres Zurückschrauben des Verbrennungstemperaturanstiegs und breitere Grenzen des Erlöschens aufgrund eines breiteren Bereiches von Gesamtäqui- 30 valenzverhältnissen, bei denen eine stabile und wirksame Verbrennung erzielt wird.

Die Erfindung ist zwar anhand einer spezifischen Ausführungsform beschrieben worden, zahlreiche zusätzliche Merkmale oder Elemente liegen jedoch im Rahmen der Erfindung: 33

Die Wandplatte 60 der Fig. 8 bis 11 kann, bei Bedarf, durch zusätzliche Rippen 170 (Fig. 8 und 9) verstärkt werden, die ausserdem nicht nur als Verstärkungsrippen, sondern auch als zusätzliche Wärmeübertragungsflächen dienen können.

Im Gegensatz zu der in der eingangs erwähnten gleichzeitig 40 anhängigen Anmeldung beschriebenen Anordnung setzt sich der Kühlmittelkanal 63 in den Kanal 163 für die Pilotbrennzone sowie den Kanal 163a für die zweite Brennstoffstufe fort. Der Kanal 163 liefert Gegenstromkühlluft für die Pilotbrennzone 102

und bildet ausserdem den Einlass an der Öffnung 115 und den Wirbelblechen 116 für das Vermischen der vorgeheizten Luft mit der Hauptzufuhr von Gasen niedrigen Wärmewertes sowie .irgendeiner Brennstoffeinspritzvorrichtung, die in Verbindung damit benutzt werden können.

Der zusätzliche Kanal 163a an der Unterseite sorgt in Kombination mit der Öffnung 163b des Kanals 163 ausserdem dafür, dass wirbelnde Luft an den Wirbelblechen 156 vorbei für das aus der Düse 140 in den Abschnitt 161 eintretende Steinkohlengas niedrigen Wärmewertes eintritt, in welchem das Gas und die vorgeheizte Luft und zusätzliche Luft miteinander vereinigt werden, bevor sie in die Hauptbrennzone 32 eintreten.

Die Verwendung von mehreren Düsen bei der Brennstoffeinspritzabstufung ergibt eine ruhigere Verbrennung, ein höheres Volumenmischverhältnis, kürzere Brennlängen und damit eine kleinere zu kühlende Fläche sowie höhere Schallfrequenzen, die eine Resonanz zwischen mechanischen Frequenzen und Druckschwankungen aufgrund Freisetzens chemischer Wärme aus-schliessen. Die Hauptbrennzone 32, die die Brennkammer bildet, hat zwar dank der Tatsache, dass die Pilotbrennzone 102 zum Einleiten der Verbrennung dient, eine geringe Länge, die Gesamtlänge der Gesamtvorrichtung ist jedoch nicht nennenswert grösser.

Zusammenfassend hat somit die mit Steinkohlengas niedrigen Wärmewertes gefeuerte Brennkammer nach der Erfindung folgende Merkmale:

Eine Pilotbrennzone 102 zur Einleitung des Zündvorganges von Verbrennungsprodukten;

der doppelwandige Luftweg erstreckt sich zu der Wand der Pilotbrennzone 102, um dieser vorgeheizte Luft zuzuführen;

das Gas niedrigen Wärmewertes und zugeführte zusätzliche Luft werden am stromaufwärtigen Ende der Pilotbrennzone 102 eingeleitet;

Wirbelbleche sind an jedem Gaseinlass in die Pilotbrennzone 102 vorgesehen, und zwar für den Eintritt aus dem doppelwandi-gen Kanal, für den Eintritt des Gases niedrigen Wärmewertes und für den Eintritt aus der Zusatzluftversorgung;

Hochenergiebrennstoff kann ausserdem wahlweise in das stromaufwärtige Ende der Pilotbrennzone 102 eingespritzt werden, und eine oder mehrere zusätzliche Brennstoffstufen für Gas niedrigen Wärmewertes können vorgesehen werden, mit direktem Einlass an den Wirbelblechen vorbei in die Hauptbrennzone 32.

M

5 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE (110a) vorgesehen sind und dass mehrere zusätzliche Brennstoffzuführeinrichtungen (140,141) für Brennstoff geringen Wärme-

1. Brennkammer einer Gasturbine mit abgestufter Brennstoff- wertes einzeln mit jeder Öffnung (144,145) zum direkten einspritzung zum Verbrennen von Brennstoff geringen und Einleiten in die Hauptbrennzone (32) verbunden sind.

höheren Wärmewertes, gekennzeichnet durch eine Hauptbrenn- 5 6. Brennkammer nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch zone (32) und eine Pilotbrennzone (102), durch eine erste gekennzeichnet, dass die erste und zweite Brennstoffzuführein-

Brennstoffzuführeinrichtung (125) zum Einleiten eines ersten richtung (125,130) in einem mit dem Einlassabschnitt (135) am

Brennstoffes geringen Wärmewertes in einen Einlassabschnitt stromaufwärtigen Ende der Pilotbrennzone (102) verbundenen

(135) am stromaufwärtigen Ende der Pilotbrennzone (102), Rohr (123) angeordnet sind, wobei innerhalb des Rohres (123)

wobei das andere Ende der Pilotbrennzone (102) das stromab- 10 und mit Abstand zu diesem eine Düse (140) zum Einleiten des wärtige Ende, mit der Hauptbrennzone (32) an einemEnde zweiten, flüssigen Brennstoffes vorgesehen ist, die zwischen sich derselben, dem stromaufwärtigen Ende (46), verbunden ist und und dem Rohr (123) den Kanal (125) für den ersten Brennstoff mit der Hauptbrennzone (32) in Verbindung steht, während das geringen Wärmewertes begrenzt und Wirbeleinrichtungen (136)

andere Ende der Hauptbrennzone (32), das stromabwärtige aufweist.

Ende (54), einen Durchlass (34) hat, der die Verbrennungspro- 15 7. Brennkammer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

dukte aus der Brennkammer zu der Gasturbine leitet, durch eine dass das stromaufwärtige Ende des zweiten Kühlmittelkanals

äussere Mantelwandanordnung für die Brennkammer; wobei die (163) zum Einleiten von Kühlluft mit dem Einlassabschnitt (135)

äussere Mantelwand einen ersten äusseren Mantelwandabschnitt des stromaufwärtigen Endes des Inneren der Pilotbrennkammer

(42) für die Hauptbrennzone (32) und einen zweiten äusseren (102) über einen Kanal (115) verbunden ist, dessen Wand zu dem

Mantelwandabschnitt (111) für die Pilotbrennzone aufweist, 20 Rohr (123) ausserhalb desselben im wesentlichen koaxial ist und durch einen ersten inneren Mantelwandabschnitt (44), der koa- der erste Wirbeleinrichtungen (116) an seiner Mündung auf-

xial innerhalb des ersten äusseren Mantelwandabschnittes (42) weist.

angeordnet ist und eine äussere und eine innere Fläche hat, 8. Brennkammer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

wobei der erste äussere (42) und der erste innere (44) Mantel- dass zweite Wirbeleinrichtungen (160) an den zusätzlichen Öff-

wandabschnittjeweils einen Querschnitt mit einer Form haben, 25 nungen(144,145) vorgesehen sind, die die zusätzliche Brenn-

die im wesentlichen gleich der eines Ringsektors der mit der stoffzufiihreinrichtung (141) umgeben, dass ein erster Kanal

Brennkammer zu betreibenden Gasturbine ist und wobei der (163b) von dem zweiten Kühlmittelkanal (163) zu den zweiten erste innere Mantelwandabschnitt (44) mit dem ersten äusseren Wirbeleinrichtungen (160) und zu den zusätzlichen Öffnungen

Mantelwandabschnitt (42) einen ersten Kühlkanal (63) begrenzt, (144,145) führt und dass ein zweiter Kanal (163a) von dem ersten der während des Betriebes der Brennkammer eine Luftströmung30 Kühlmittelkanal (63) zu den zweiten Wirbeleinrichtungen (160)

im Gegenstrom zu der Strömung in der Hauptbrennzone zum an den zusätzlichen Öffnungen (144,145) führt, wobei diese

Kühlen der Aussenfläche des ersten inneren Mantelwandab- Kanäle (163a, 163b) einen Teil des Kühlmittels aus jedem Kanal schnitts (44) durch Luftzufuhreinrichtungen (150,160) zum (63,163) in das Innere des stromaufwärtigen Endes (46) der

Einleiten von Luft in die Brennkammer; durch eine weitere, Hauptbrennzone (32) nahe dem Eintrittspunkt aus den zusätzli-

zweite Brennstoffzufuhreinrichtung (130) zum Einleiten eines 35 chen Brennstoffzuführeinrichtungen (141) leiten, um die Kühl-

zweiten Brennstoffes höheren Wärmewertes, nämlich eines flüs- luft mit der Zufuhr des zusätzlichen Brennstoffes zu verwirbeln.

sigen Brennstoffes, wahlweise getrennt oder gemeinsam mit dem 9. Brennkammer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

ersten Brennstoff, in die Pilotbrennzone (102) der Brennkam- dass eine stromaufwärtige Luftzufuhreinrichtung (150) vorgese-

mer; durch einen zweiten inneren Mantelwandabschnitt (112), hen ist, die ein Luftrohr (151) koaxial zu der zweiten Brennstoff-

der koaxial innerhalb des zweiten äusseren Mantelwandab- 40 zuführeinrichtung (130) und ausserhalb derselben aufweist, und schnitts (111) der Pilotbrennzone (102) angeordnet ist, wobei die dass dritte Wirbeleinrichtungen (152) zwischen der Aussenseite beiden zweiten Mantelwandabschnitte (111,112) zwischen sich der Brennstoffzuführeinrichtung (130) und dem Inneren des einen zweiten Kühlkanal (163) begrenzen, der während des Luftrohres (151) vorgesehen sind.

Betriebes der Brennkammer einer Luftströmung im Gegenstrom 10. Verfahren zum Betreiben einer Brennkammer nach einem zu der Strömungin der Pilotbrennzone (102) zum Kühlen der 45 der Ansprüche 1 bis 9 mit Brennstoff geringen Wärmewertes und

Aussenfläche des zweiten inneren Mantelwandabschnittes (112) flüssigem Brennstoff höheren Wärmewertes, entweder geson-

aufnimmt und wobei das stromabwärtige Ende des zweiten dert oder mit beiden gemeinsam, wobei die Brennkammer eine

Kühlmittelkanals (163) mit dem stromaufwärtigen Ende des Pilotbrennzone und eine Hauptbrennzone enthält, die miteinan-

ersten Kühlmittelkanals (63) verbunden ist. der in Verbindung stehen, gekennzeichnet durch folgende
2. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 50 Schritte:

dass das stromaufwärtige Ende (46) der Hauptbrennzone (32) - Einleiten der Brennstoffe und Wirbelluft in das stromaufeine Rückwand (110a) hat und dass eine erste Öffnung (143) in wärtige Ende der Pilotbrennzone, um darin ein erstes Brennstoff/ der Rückwand (110a) gebildet und das stromabwärtige Ende der Luft-Gemisch zu bilden;

Pilotbrennzone (102) mit der ersten Öffnung (143) verbunden ist - Zünden und Verbrennen des Brennstoff/Luft-Gemisches in

(Fig. 3). 55 der Pilotbrennzone, wobei die Verbrennungsprodukte in das
3. Brennkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, stromaufwärtige Ende der Hauptbrennkammer eintreten;

dass die erste und zweite Brennstoffzuführeinrichtung (125,130) - Einleiten von zusätzlichem Brennstoff geringen Wärmewer-

zum Einleiten des ersten und des zweiten Brennstoffes mit dem tes und weiterer Wirbelluft in die Hauptbrennzone durch eine

Einlassabschnitt (135) am stromaufwärtigen Ende (135) der oder mehrere Brennstoffdüsen und Wirbier;

Pilotbrennzone (102) verbunden sind. 60 - Einstellung eines gewünschten Verhältnisses zwischen den
4. Brennkammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, einzelnen Brennstoffen.

dass wenigstens eine zusätzliche Öffnung (144,145) in der 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

Rückwand (110a) vorgesehen ist und dass mindestens zusätzlich dass das Einleiten von zusätzlichem Brennstoff und Luft das eine Brennstoffzuführeinrichtung (141) für Brennstoff geringen Einleiten von zusätzlichem Brennstoff über mehrere Brennstoff-

Wärmewertes mit der zusätzlichen Öffnung (144,145) zum 65 düsen in die Hauptbrennzone beinhaltet.

direkten Einleiten in die Hauptbrennzone (32) verbunden ist. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
5. Brennkammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Verbrennen des Brennstoff/Luft-Gemisches in dass mehrere zusätzliche Öffnungen (144,145) in der Rückwand der Hauptbrennzone eine Erhöhung der Temperatur auf inner

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halb ungefähr 250° C der adiabatischen, stöchiometrischen, gung einer Gasturbine in Verbindung mit einem Doppelbrennhomogenen Gleichgewichtstemperaturgrenze verursacht wird. stoffbetrieb vorgesehen, bei dem sowohl Brennöl als auch Stein-
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, kohlengas niedrigen Wärmewertes wechselweise oder gemein-dass dem Schritt des Einleitens von Brennstoff geringen Wärme- sam benutzt werden können. Dieselbe Vorrichtung kann so wertes in das stromaufwärtige Ende der Pilotbrennzone das 5 aufgebaut werden, dass sie mit einem einzigen Brennstofftyp Einleiten eines Brennstoffes hoher Energie in die Pilotbrennzone oder mit mehreren Brennstoffen arbeitet. Die Brennstoffein-zum Verbessern der Zündung vorangeht. spritzabstufung erfolgt in Kombination mit den Verbrennungs-
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, merkmalen in einer gleichzeitig anhängigen Anmeldung. Die dass Brennstoff geringen Wärmewertes, Brennstoff hohen Wär- Brennkammer kann, wie in der gleichzeitig anhängigen Anmel-mewertes oder eine Kombination beider Brennstoffe gewählt 10 dung beschrieben, eine von mehreren derartigen Brennkammern wird. sein, die umfangsmässigum die Gasturbinenachseherum ange-
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch ordnet sind. Die Brennkammer nach der Erfindung ist in zwei gekennzeichnet, dass zwischen einem äusseren Mantel der Hauptabschnitte unterteilt, eine Hauptbrennzone und eine Pilot-Brennkammer und einem koaxial innerhalb desselben angeord- oder Zündbrennzone. Mit der Pilotbrennzone ist eine Brenn-neten Mantel Kühlluft in einen Kühlmittelkanal im Gegenstrom 15 stoffeinspritzabstufung kombiniert. Diese Brennstoffeinspritz-zu der Strömung in der Pilotbrennzone und in der Hauptbrenn- abstufung ergibt bei einer sonst begrenzten Brennkammer den zone zum Kühlen des inneren Mantels geführt wird. Vorteil, dass Verbrennungsprodukt Kohlenmonoxid unter den

Wert bei einer nichtabgestuften Vorrichtung an beiden Enden des Verbrennungsbereiches zu verringern. Mehr Stufen gestat-

20 ten eine grössere Verringerung. Wenig Kohlenmonoxid führt zu