CH701153A2 - System und Verfahren zur Luft- und Brennstoffinjektion in eine Turbine. - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren enthält das Aufnehmen von Brennstoff und Luft in einem Becher (60) einer Turbinenbrennstoffdüse (12). Das Verfahren enthält auch ein Vermischen des Brennstoffs und der Luft wenigstens teilweise innerhalb des Bechers (60). Ausserdem enthält das Verfahren das Leiten eines Brennstoff-Luft-Gemisches zu einer Turbinenbrennkammer. Das Verfahren enthält auch ein Abschirmen einer Innenwand (104) des Bechers (60) mit einer Schicht aus einem Schutzfluidstrom zur Verringerung der Gefahr von Flammenhaltung entlang der Innenwand (104). Der Schutzfluidstrom schliesst ein brennbares Gemisch von Brennstoff und Luft aus.
Description
Hintergrund der Erfindung [0001] Der hierin offenbarte Gegenstand bezieht sich auf eine Turbinenanlage und im Einzelnen auf eine Brennstoffdüse mit einer verbesserten Ausgestaltung zur Verringerung der Gefahr von Flammenhaltung. [0002] Das Mischen von flüssigem/gasförmigem Brennstoff und Luft beeinflusst die Anlageneffizienz und die Emissionen einer Vielzahl von Maschinen, wie etwa Turbinenanlagen. Eine Turbinenanlage kann z.B. eine oder mehrere Brennstoffdüsen verwenden, um eine Vermischung von Brennstoff und Luft in einer Brennkammer zu ermöglichen. Jede Brennstoffdüse kann Strukturen zum Leiten von Luft, Brennstoff und wahlweise weiteren Fluiden in eine Brennkammer enthalten. Nach dem Eintritt in die Brennkammer verbrennt das Gemisch aus Brennstoff und Luft, wodurch es die Turbinenanlage antreibt. Unter bestimmten Bedingungen kann eine Flamme zurückschlagen und/oder sich an einer Oberfläche der Brennstoffdüse halten. Die Flammenhaltung setzt die Oberfläche der Brennstoffdüse leider hohen Temperaturen aus, was die Brennstoffdüse beschädigen oder ihre Funktionsfähigkeit beeinträchtigen kann, wodurch sich die Effizienz der Turbinenanlage verringert. Kurze Beschreibung der Erfindung [0003] Bestimmte Ausführungsformen, die in ihrem Bereich mit der ursprünglich beanspruchten Erfindung übereinstimmen, sind unten zusammengefasst. Es ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsbeispiele den Bereich der beanspruchten Erfindung beschränken, sondern vielmehr ist beabsichtigt, dass diese Ausführungsbeispiele nur eine kurze Zusammenfassung möglicher Formen der Erfindung liefern. Tatsächlich kann die Erfindung eine Vielfalt an Ausführungsformen umfassen, die den unten vorgestellten Ausführungsbeispielen ähnlich oder von diesen verschieden sind. [0004] In einer ersten Ausführungsform enthält ein System eine Turbinenanlage. Die Turbinenanlage enthält eine Brennkammer. Die Turbinenanlage enthält auch eine Brennstoffdüse, die in der Brennkammer angeordnet ist. Die Brennstoffdüse enthält einen Brennstoffkanal und einen Luftkanal, die Brennstoff und Luft zum Vermischung in einem Becher leiten. Die Brennstoffdüse enthält auch eine Leitwand in dem Becher, um einen Fluidstrom an einer Innenwand des Bechers entlang zu leiten, wobei der Fluidstrom eine gemischte oder nicht gemischte, nicht brennbare Zusammensetzung aufweist. [0005] In einer zweiten Ausführungsform enthält ein System eine Turbinenbrennstoffdüse. Die Turbinenbrennstoffdüse enthält einen Brennstoffkanal. Die Turbinenbrennstoffdüse enthält auch einen Luftkanal. Ausserdem enthält die Turbinenbrennstoff düse einen Becher, der mit dem Brennstoff- und dem Luftkanal verbunden ist. Der Becher ist dazu eingerichtet, ein Brennstoff-Luft-Gemisch zu einer Turbinenbrennkammer zu leiten. Die Turbinenbrennstoffdüse enthält auch eine Leitwand, die innerhalb des Bechers angeordnet ist. Die Leitwand bildet einen ringförmigen Kanal zum Leiten eines Stroms eines Schutzfluids an einer Innenwand des Bechers entlang, um die Gefahr von Flammenhaltung entlang der Innenwand zu verringern. Der Schutzfluidstrom schliesst ein brennbares Gemisch von Brennstoff und Luft aus. [0006] In einer dritten Ausführungsform enthält ein Verfahren das Aufnehmen von Brennstoff und Luft in einem Becher einer Turbinenbrennstoffdüse. Das Verfahren enthält auch das wenigstens teilweise Mischen des Brennstoffs und der Luft innerhalb des Bechers. Ausserdem enthält das Verfahren das Leiten eines Brennstoff-Luft-Gemisches zu einer Turbinenbrennkammer. Das Verfahren enthält auch das Abschirmen einer Innenwand des Bechers mit einer Schicht aus einem Schutzfluidstrom, um die Gefahr von Flammenhaltung entlang der Innenwand zu verringern. Der Schutzfluidstrom schliesst ein brennbares Gemisch aus Brennstoff und Luft aus. Kurze Beschreibung der Zeichnungen [0007] Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden, wenn die folgende detaillierte Beschreibung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen gelesen wird, in denen gleiche Bezugszeichen die gleichen Elemente in den verschiedenen Zeichnungen kennzeichnen: [0008] Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Turbinensystems mit einer gegenüber Flammenhaltung widerstandsfähigen Brennstoffdüse: [0009] Fig. 2 ist eine seitliche Querschnittsansicht einer beispielhaften Ausführungsform des Turbinensystems, wie es in Fig. 1dargestellt ist, mit einer Brennkammer mit einer oder mehreren gegenüber Flammenhaltung widerstandsfähigen Brennstoffdüsen; [0010] Fig. 3 ist eine seitliche Schnittansicht einer beispielhaften Ausführungsform der Brennkammer, wie sie in Fig. 2dargestellt ist, mit einer oder mehreren gegenüber Flammenhaltung widerstandsfähigen Brennstoffdüsen, die mit einer Endabdeckung der Brennkammer verbunden sind; [0011] Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Endabdeckung und der gegenüber Flammenhaltung widerstandsfähigen Brennstoffdüsen der Brennkammer, wie sie in Fig. 3dargestellt ist; [0012] Fig. 5 ist eine seitliche Querschnittsansicht einer beispielhaften Ausführungsform der gegenüber Flammenhaltung widerstandsfähigen Brennstoffdüse, wie sie durch die Linie 5-5 in Fig. 4bezeichnet ist; [0013] Fig. 6 ist eine andere seitliche Querschnittsansicht einer beispielhaften Ausführungsform der gegenüber Flammenhaltung widerstandsfähigen Brennstoffdüse, wie sie durch die Linie 6-6 in Fig. 5 bezeichnet ist; [0014] Die Fig. 7A und 7B sind Explosionsansichten von beispielhaften Ausführungsformen einer Brennstoffdüsenspitze, eines ringförmigen Brennstoffdüsenkopfes, einer Leitwand und eines Brennstoffdüsenbechers aus den Fig. 5 und 6, wobei die Fig. 7Aund 7Bzeigen, wie diese Komponenten zusammenpassen, um die gegenüber Flammenhaltung widerstandsfähige Brennstoffdüse zu bilden; [0015] Die Fig. 8A und 8B sind eine perspektivische Ansicht bzw. einer Draufsicht einer beispielhaften Ausführungsform des Brennstoffdüsenbechers, wie er in den Fig. 7A und 7B dargestellt ist, wobei gestrichelte Linien die inneren Kanäle darstellen; [0016] Die Fig. 9A und 9B sind eine perspektivische Ansicht bzw. eine Draufsicht einer beispielhaften Ausführungsform des ringförmigen Brennstoffdüsenkopfes, wie er in den Fig. 7A und 7B dargestellt ist, wobei gestrichelte Linien die inneren Kanäle darstellen; und [0017] Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform der Leitwand, wie sie in den Fig. 7Aund 7Bdargestellt ist. Detaillierte Beschreibung der Erfindung [0018] Eine oder mehrere spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unten beschrieben. In dem Bestreben, eine knappe Beschreibung dieser Ausführungsbeispiele zu liefern, können nicht alle Merkmale einer tatsächlichen praktischen Umsetzung in der Beschreibung beschrieben sein. Es sollte erkannt werden, dass bei der Entwicklung jeder derartige tatsächlichen praktischen Umsetzung, wie in einem Konstruktions- oder Entwicklungsprojekt, zahlreiche anwendungsspezifische Entscheidungen zu fällen sind, um die jeweiligen Ziele des Entwicklers zu erreichen, wie etwa die Einhaltung bestimmter System- und geschäftsbezogener Randbedingungen, die von einer praktischen Umsetzung zur anderen variieren können. Darüberhinaus sollte erkannt werden, dass eine derartige Entwicklungsaufgabe zwar komplex und zeitraubend sein kann, aber dennoch für Fachleute, die aus dieser Offenbarung nutzen ziehen, eine Routineaufgabe in Gestaltung, Fertigung und Herstellung wäre. [0019] Wenn Elemente der verschiedenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eingeführt werden, ist beabsichtigt, dass die Artikel "ein", "eine", "der", "die" und "das" bedeuten, dass ein oder mehrere dieser Elemente vorhanden sind. Es ist beabsichtigt, dass die Ausdrücke "aufweisen", "enthalten" und "haben" einschliessend sind und bedeuten, dass neben den aufgezählten Elementen auch noch weitere Elemente vorhanden sein können. [0020] Flammenhaltung ist ein wichtiger Gesichtspunkt bei der Konstruktion von Brennstoffdüsen. Einzelne Brennstoffdüsen werden allgemein in Laborversuchen speziell im Hinblick auf Flammenhaltung untersucht. Flammenhaltung kann die Brennstoffdüsen und die gesamte Turbinenablage erheblich beschädigen und/oder ihre Funktionsfähigkeit verringern. Die hierin offenbarten Ausführungsformen verringern die Gefahr von Flammenhaltung in Brennstoffdüsen, insbesondere in solchen Brennstoffdüsen, die in Diffusionsverbrennungssystemen verwendet werden. Allgemein verringern die offenbarten Ausführungsbeispiele die Gefahr von Flammenhaltung durch das Erzeugen einer Schicht aus Luft oder einem anderen Schutzfluid (z.B. nicht einem brennbaren Brennstoff-Luft-Gemisch) in Randbereichen nahe bei den Wänden der Brennstoffdüse. [0021] Allgemein kann Flammenhaltung auftreten, wenn sich ein entflammbares Gemisch in Bereichen geringer Geschwindigkeit in grosser Nähe zu einer Wärmequelle befindet. In Brennstoffdüsen, die in diffusionsgestützten Verbrennungssystemen verwendet werden, sind Bereiche geringer Geschwindigkeit infolge der Aerodynamik der Brennstoffdüsen allgemein nahe bei den inneren Wänden der Brennstoffdüsen zu finden. Bei bestimmten Brennstoffdüsen kann die Wechselwirkung der Brennstoff- und Luftströme während des Vermischens zum Vorhandensein eines entflammbaren Gemisches in diesen Bereichen geringer Geschwindigkeit führen, was möglicherweise zu Flammenhaltung innerhalb der Brennstoffdüsen führen kann. Flammenhaltung innerhalb der Brennstoffdüsen kann zu einem Ausbrennen (z.B. dem Erleiden eines Flammenschadens infolge von zurückschlagenden Flammen) der Brennstoffdüsen führen, das häufig zu ungeplanten Ausfällen der Turbinenanlage führt. [0022] Die Brennstoffdüse kann dazu ausgelegt sein, die Gefahr von Flammenhaltung zu verringern, indem sie Faktoren wie Betriebsbedingungen (z.B. Druck und Temperatur), das Ausmass der Verwirbelung bzw. Verdrallung, Strömungsgeschwindigkeiten, Brennstoffeigenschaften (z.B. Zusammensetzung und Flammengeschwindigkeiten) usw. berücksichtigt. Zusätzlich kann die Brennstoffdüse in einer solchen Weise ausgelegt sein, dass die Durchschnittsgeschwindigkeiten an dem Brennstoffdüsenauslass höher sind als die Flammengeschwindigkeit unter den gegebenen Betriebsbedingungen. Diese Konstruktionsüberlegungen berücksichtigen die lokalen Schwankungen der Geschwindigkeiten und des Brennstoff-Luft-Verhältnisses jedoch nicht. [0023] Wie oben beschrieben macht das Vorhandensein von Bereichen geringer Geschwindigkeit zusammen mit dem Vorhandensein entflammbarer Gemische die Brennstoffdüse für Flammenhaltung empfänglich. Diese Bereiche geringer Geschwindigkeit treten allgemein nahe bei den Innenwänden der Brennstoffdüse auf. In den offenbarten Ausführungsbeispielen kann Luft oder ein anderes Schutzfluid (z.B. kein brennbares Brennstoff-Luft-Gemisch) unter Verwendung einer Leitwand, wie etwa eines Strömungsteilers an den Innenwände entlang geleitet werden. Auf diese Weise erzeugt das Schutzfluid eine Lage, einen Film oder eine Schicht mit einem gegenüber Flammen widerstandsfähigen Schutz, die die Innenwände überzieht. Dass die Innenwände überziehende Schutzfluid kann eine höhere Geschwindigkeit und eine nicht leicht brennbare Zusammensetzung aufweisen, wodurch die Gefahr von Flammenhaltung an den Innenwänden verringert wird. Mit anderen Worten kann das die Innenwände bedeckende Schutzfluid die beiden Hauptfaktoren der Flammenhaltung, d.h. einen Bereich geringer Geschwindigkeit und ein brennbares Gemisch, erheblich verringern oder beseitigen. [0024] Die Form, die Länge und die Lage der Leitwand kann (sowohl axial als auch radial) auf vielfältige Arten ausgeführt sein, um die oben genannten Vorteile zu erzielen. Allgemein kann die Leitwand in der Brennstoffdüse auf eine Vielzahl von Arten gehaltert sein, wie etwa unter Verwendung von Metall zwischen Lufteinlassöffnungen. Das Querschnittsprofil der Leitwand kann an einer Stelle nahe bei den Lufteinlassöffnungen beginnen und sich stromaufwärts zu dem Brennstoffdüsenauslass hin erstrecken. Der Strömungsbereich zwischen der Leitwand und den Innenwänden der Brennstoffdüse kann (z.B. durch Verändern der Kontur, der Form, der radialen Position usw. der Leitwand) variiert werden, um ein erwünschtes Geschwindigkeitsprofil an dem Brennstoffdüsenauslass zu erzeugen. Demnach berücksichtigen die offenbarten Ausführungsbeispiele lokale Schwankungen der Geschwindigkeit und des Brennstoff-Luft-Verhältnisses, insbesondere nahe bei den inneren Wandbereichen der Brennstoffdüse. [0025] Nun unter Bezug auf die Zeichnungen und zuerst auf Fig. 1: Ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Turbinensystems 10 ist dargestellt. Wie unten im Einzelnen beschrieben kann das offenbarte Turbinensystem 10 eine Anzahl von Brennstoffdüsen 12 mit einer verbesserten Ausgestaltung zur Verringerung von Flammenhaltung in dem Turbinensystem 10 verwenden. Das Turbinensystem 10 kann einen flüssigen oder einen gasförmigen Brennstoff, wie etwa Erdgas und/oder Wasserstoffreiches synthetisches Gas zum Antreiben des Turbinensystems 10 verwenden. Wie gezeigt nimmt eine Anzahl von Brennstoffdüsen 12 eine Brennstoffzufuhr 14 auf, mischt den Brennstoff mit Luft und verteilt das Luft-Brennstoff -Gemisch in einer Brennkammer 16. Das Luft-Brennstoff-Gemisch verbrennt in einem Raum innerhalb der Brennkammer 16, wobei heisse unter Druck stehende Abgase erzeugt werden. Die Brennkammer 16 leitet die Abgase durch eine Turbine 18 zu einem Abgasauslass 20. Wenn die Abgase durch die Turbine 18 hindurch strömen, veranlassen die Gase eine oder mehrere Turbinenlaufschaufeln, eine Welle 22 entlang einer Achse des Turbinensystems 10 zu drehen. Wie dargestellt kann die Welle 22 mit verschiedenen Komponenten des Turbinensystems 10 verbunden sein, die einen Verdichter 24 umfassen. Der Verdichter 24 enthält ebenfalls Laufschaufeln, die mit der Welle 22 verbunden sein können. Wenn die Welle 22 sich dreht, drehen sich die Laufschaufeln in dem Verdichter 24 ebenfalls, wodurch Luft aus einem Lufteinlass 26 durch den Verdichter 24 und in die Brennstoffdüsen 12 und/oder die Brennkammer 16 hinein verdichtet wird. Die Welle 22 kann auch mit einer Last 28 verbunden sein, die z.B. ein Fahrzeug, ein stationärer Verbraucher, wie etwa ein elektrischer Generator in einem Kraftwerk, oder ein Propeller eines Flugzeugs sein kann. Die Last 28 kann eine beliebige geeignete Vorrichtung enthalten, die dazu geeignet ist, von der abgegebenen Drehbewegung des Turbinensystems 10 angetrieben zu werden. [0026] Fig. 2 ist eine seitliche Querschnittsansicht einer beispielhaften Ausführungsform des Turbinensystems 10, wie es in Fig. 1dargestellt ist. Das Turbinensystem 10 enthält eine oder mehrere Brennstoffdüsen 12, die in einer oder mehreren Brennkammern 16 angeordnet sind. Die Brennstoffdüsen 12 können dazu eingerichtet sein, ein Schutzfluid an Innenwänden der Brennstoffdüsen 12 entlang zu führen, so dass die Gefahr von Flammenhaltung in den Brennstoffdüsen 12 verringert wird. Im Betrieb tritt durch den Lufteinlass 26 Luft in das Turbinensystem 10 ein und wird in dem Verdichter 24 unter Druck gesetzt. Die verdichtete Luft kann danach zur Verbrennung in der Brennkammer 16 mit Gas gemischt werden. Die Brennstoffdüsen 12 können z.B. ein Brennstoff-Luft-Gemisch in einem für eine optimale Verbrennung, optimale Emissionen, optimalen Brennstoffverbrauch und optimale Leistungsabgabe geeigneten Verhältnis in die Brennkammer 16 einleiten. Die Verbrennung liefert heisse unter Druck stehende Abgase, die danach eine oder mehrere Laufschaufeln in der Turbine 18 antreiben, um die Welle 22 und dadurch den Verdichter 24 und die Last 28 zu drehen. Die Drehung der Turbinenlaufschaufeln 30 bewirkt eine Drehung der Welle 22, wodurch die Laufschaufeln 32 in dem Verdichter 24 zum Ansaugen und Verdichten der Luft veranlasst werden, die aus dem Einlass 26 aufgenommen wird. [0027] Fig. 3 ist eine seitliche Schnittansicht einer beispielhaften Ausführungsform der Brennkammer 16, wie sie in Fig. 2dargestellt ist. Wie dargestellt sind mehrere Brennstoffdüsen 12 an einer Endabdeckung 34 nahe bei einem Kopfende 36 der Brennkammer 16 angebracht. Verdichtete Luft und Brennstoff werden durch die Endabdeckung 34 und das Kopfende 36 zu jeder der Brennstoffdüsen 12 geleitet, die ein Brennstoff-Luft-Gemisch in der Brennkammer 16 verteilen. Wiederum können die Brennstoffdüsen 12 dazu eingerichtet sein, ein Schutzfluid an Innenwänden der Brennstoffdüsen 12 entlang zu leiten, so dass die Gefahr von Flammenhaltung innerhalb der Brennstoffdüsen 12 verringert wird. Die Brennkammer 16 enthält einen Verbrennungsraum 38, der allgemein durch ein Brennkammergehäuse 40, ein Flammrohr 42 und eine Strömungshülse 44 gebildet wird. In bestimmten Ausführungsformen sind die Strömungshülse 44 und das Flammrohr 42 zueinander koaxial, um einen ringförmigen Hohlraum 46 zu bilden, der einen Durchtritt von Luft zur Kühlung und zum Eintritt in das Kopfende 36 des Verbrennungsraums 38 ermöglichen kann. Die Konstruktion der Brennkammer 16 ermöglicht eine optimale Strömung des Luft-Brennstoff-Gemisches durch ein Übergangselement 48 (z.B. einen sich verengenden Abschnitt) zu der Turbine 18 hin. Die Brennstoffdüsen 12 können z.B. das unter Druck stehende Luft-Brennstoff-Gemisch in dem Verbrennungsraum 38 verteilen, wo die Verbrennung des Luft-Brennstoff-Gemisches stattfindet. Das entstehende Abgas strömt durch das Übergangselement 48 zu der Turbine 18, wie es durch den Pfeil 50 veranschaulicht ist, und versetzt die Laufschaufeln 30 der Turbine 18 in eine Drehung um die Welle 22. [0028] Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Endabdeckung 34 mit einer Anzahl von Brennstoffdüsen 12, die an einer Endabdeckungsoberfläche 52 der Endabdeckung 34 angebracht sind. In der dargestellten Ausführungsform sind die Brennstoffdüsen 12 in einer ringförmigen Anordnung an der Endabdeckungsoberfläche 52 befestigt. Es kann jedoch jede geeignete Anzahl und Anordnung von Brennstoffdüsen 12 gewählt und an der Endabdeckungsoberfläche 52 angebracht werden. In bestimmten Ausführungsbeispielen kann jede Brennstoffdüse 12 eine Lage, einen Film oder eine Schicht aus einem Schutzfluid (z.B. Luft, Brennstoff, Wasser oder allgemein kein brennbares Brennstoff-Luft-Gemisch) an den Innenwänden entlang erzeugen, um die Gefahr von Flammenhaltung innerhalb der Brennstoffdüse 12 oder nahe bei dieser zu verringern. In dieser Hinsicht können die Brennstoffdüsen 12 so beschrieben werden, dass sie eine Verschiebung des Brennstoff-Luft-Gemisches und der Verbrennung in einer stromabwärtigen Richtung 54 weg von den Brennstoffdüsen 12 bewirken. Mit anderen Worten kann innerhalb der Brennstoffdüsen 12 wenigstens an den Innenwänden der Brennstoffdüsen 12 entlang ein geringeres Ausmass der Vermischung von Brennstoff und Luft stattfinden. [0029] Lufteinlässe 56 in die Brennstoffdüsen 12 können nach innen zu einer Achse 58 jeder Brennstoffdüse 12 gerichtet sein, wodurch es einem Luftstrom ermöglicht wird, sich mit einem Brennstoffström zu mischen, wenn dieser sich in der stromabwärtigen Richtung 54 in die Brennkammer 16 hinein bewegt. Weiterhin können sich in bestimmten Ausführungsformen die Luftströme und die Brennstoffströme in entgegen gesetzten Richtungen verwirbeln bzw. verdrallen, wie etwa im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn, um einen besseren Vermischungsvorgang zu ermöglichen. In anderen Ausführungsformen können sich die Luftströme und die Brennstoffströme in Abhängigkeit von Systemzuständen und weiteren Faktoren in der gleichen Richtung verwirbeln, um die Durchmischung zu verbessern. [0030] Wie unten genauer erläutert kann innerhalb eines Brennstoffdüsenbechers 60 jeder Brennstoffdüse 12 eine Leitwand verwendet werden, um einen Luftstrom (oder ein anderes schützendes Fluid) an einer inneren Wand des Brennstoffdüsenbechers 60 entlang zu leiten, wodurch in den Randbereichen nahe bei einer Innenwand des Brennstoffdüsenbechers 60 eine Luftschicht erzeugt wird. Dabei verringert die Luftschicht die Gefahr von Flammenhaltung in der Nähe der Endabdeckungsoberfläche 52 und der Brennstoffdüsen 12. Wie man erkennt können bestimmte Ausführungsbeispiele der Brennstoffdüse 12 nur Luft, nur Brennstoff, nur Wasser oder nur irgendein anderes Fluid, das nicht leicht brennbar ist, entlang der Innenwände der Brennstoffdüse 12 verwenden. [0031] Fig. 5 ist eine durch die Linie 5-5 in Fig. 4gekennzeichnete seitliche Querschnittsansicht einer beispielhaften Ausführungsform der Brennstoffdüse 12. Wie dargestellt enthält die Brennstoffdüse 12 mehrere Kanäle für Luft und Brennstoff zum Durchströmen von Abschnitten der Brennstoffdüse 12. Im Einzelnen können Brennstoffeinlasse 62 an einer axial stromaufwärtigen Fläche 64 eines ringförmigen Brennstoffdüsenkopfes 66 angeordnet sein. In bestimmten Ausführungsformen kann Brennstoff 68 durch die Brennstoffeinlasse 62 hindurch strömen. Der Brennstoff 68 kann Brennstoffströme durch die Brennstoffkanäle 70 in dem ringförmigen Brennstoffdüsenkopf 66 erzeugen. Wie unten genauer beschrieben können die Brennstoffkanäle 70 des ringförmigen Brennstoffdüsenkopfes 66 in bestimmten Ausführungsformen dazu eingerichtet sein, eine Verwirbelung des Brennstoffs 68 durch den ringförmigen Brennstoffdüsenkopfes 66 zu ermöglichen. Wie durch die Pfeile 72 veranschaulicht kann der Brennstoff 68 durch Brennstoffauslässe 74, die an einer axial stromabwärtigen Fläche 76 des ringförmigen Brennstoffdüsenkopfes 66 angeordnet sind, aus dem ringförmigen Brennstoffdüsenkopf 66 austreten. Demnach tritt der Brennstoff 68 in eine durch den Brennstoffdüsenbecher 60 der Brennstoffdüse 12 gebildete Mischzone 78 ein. [0032] Zusätzlich können Brennstoffeinlasse 80 an einer axial stromaufwärtigen Fläche 82 der Brennstoffdüsenspitze 84 angeordnet sein. In bestimmten Ausführungsformen kann Brennstoff 86 durch die Brennstoffeinlasse 80 hindurch strömen. Der Brennstoff 86 kann Brennstoffströme durch die Brennstoffkanäle 88 in der Brennstoffdüsenspitze 84 erzeugen. Die Brennstoffkanäle 88 der Brennstoffdüsenspitze 84 können auch so eingerichtet sein, dass sie eine Verwirbelung des Brennstoffs 86 durch die Brennstoffdüsenspitze 84 ermöglichen. Wie durch den Pfeil 90 veranschaulicht kann der Brennstoff 86 durch Brennstoffauslässe 92, die an einer axial stromabwärtigen Fläche 94 der Brennstoffdüsenspitze 84 angeordnet sind, aus der Brennstoffdüsenspitze 84 austreten. Demnach tritt der Brennstoff 86 ebenfalls in die Mischzone 78 innerhalb des Brennstoffdüsenbechers 60 ein. [0033] In bestimmten Ausführungsformen kann der Brennstoff 68, der durch den ringförmigen Brennstoffdüsenkopf 66 strömt, der gleiche Brennstoff wie der Brennstoff 86 sein, der durch die Brennstoffdüsenspitze 84 strömt. In anderen Ausführungsformen kann der Brennstoff 68, der durch den ringförmigen Brennstoffdüsenkopf 66 strömt, jedoch von dem Brennstoff 86 verschieden sein, der durch die Brennstoffdüsenspitze 84 strömt (z.B. Gas und Gas, Flüssigkeit und Gas, Gas und Flüssigkeit, Flüssigkeit und Flüssigkeit usw.). Während der ringförmige Brennstoffdüsenkopf 66 und die Brennstoffdüsenspitze 84 hierin als separate Elemente beschrieben sind, können der ringförmige Brennstoffdüsenkopf 66 und die Brennstoffdüsenspitze 84 in bestimmten Ausführungsbeispielen auch zu einem einzigen Element integriert ausgebildet sein. Ausserdem können der ringförmige Brennstoffdüsenkopf 66 und die Brennstoffdüsenspitze 84 in bestimmten Ausführungsformen im Gegensatz zu den getrennten Brennstoffströmen 68, 86, wie sie hierin dargestellt sind, einen einzigen Strom von Brennstoff aufnehmen. [0034] Wie oben unter Bezug auf Fig. 4beschrieben können die Lufteinlässe 56 durch Wände 96 des Brennstoffdüsenbechers 66 hindurch angebracht sein. Durch die Lufteinlässe 56 kann Luft 98 einströmen und zu der Mischzone 78 in dem Brennstoffdüsenbecher 60 geleitet werden. Statt sich in der Mischzone 78 direkt mit dem Brennstoff 68, 86 zu vermischen, kann die Luft 98 jedoch zuerst auf eine Leitwand 100 treffen, die in der Mischzone 78 auf verschiedene Arten an ihrem Platz gehaltert sein kann. Zum Beispiel kann Metall zwischen den Lufteinlässen 56 die Leitwand 100 an ihrem Platz halten. Die Leitwand 100 bewirkt eine Teilung des Luftstroms 98 in zwei Luftströme, einen äusseren Luftstrom 102 zwischen der Leitwand 100 und einer Innenwand 104 des Brennstoffdüsenbechers 60 sowie einen inneren Luftstrom 106 zu dem Zentrum der Mischzone 78 hin. Mit anderen Worten wirkt die Leitwand 100 als eine stationäre Wand zum Ablenken und Kanalisieren der Luft 98 in den äusseren Luftstrom 102 und den inneren Luftstrom 106. Wie unten genauer erläutert erhöht der äussere Luftstrom 102 die Geschwindigkeit und/oder verringert die Brennbarkeit des Fluids entlang der Innenwand 104, wodurch die Gefahr von Flammenhaltung verringert wird. [0035] Allgemein kann das Querschnittsprofil der Leitwand 100 an einer Vorderkante 108 nahe bei den Lufteinlässen 56 beginnen und sich zu einer Hinterkante 110 gerade stromaufwärts von einem Auslass 112 aus der Brennstoffdüse 12 erstrecken. In bestimmten Ausführungsformen kann die Kontur des Querschnittsprofils der Leitwand 100 allgemein der Kontur der Innenwand 104 des Brennstoffdüsenbechers 60 ähnlich sein. In anderen Ausführungsformen kann sich ein ringförmiger Kanal 114 zwischen der Leitwand 100 und der Innenwand 104 des Brennstoffdüsenbechers 60 jedoch in einer stromabwärtigen Richtung des äusseren Luftstroms 102 auch verengen, aufweiten oder alternativ verengen und aufweiten. Ein sich verengender Luftstrom kann z.B. vorteilhaft sein, um die Luftgeschwindigkeit zu steigern und die Gefahr von Flammenhaltung an der Innenwand 104 zu verringern. [0036] Die Aufteilung der Luft 98 zwischen dem äusseren Luftstrom 102 und dem inneren Luftstrom 106 kann zwischen den praktischen Umsetzungen und den speziellen Bedingungen variieren. In bestimmten Ausführungsformen kann die Leitwand 100 z.B. näher an der axial stromabwärtigen Fläche 76 des ringförmigen Brennstoffdüsenkopfes 66 angeordnet sein. In diesen Ausführungsformen kann mehr Luft 98 in den äusseren Luftstrom 102 als in den inneren Luftstrom 106 abgezweigt werden. Umgekehrt kann die Leitwand 100 in anderen Ausführungsformen auch weiter von der axial stromabwärtigen Fläche 76 des ringförmigen Brennstoffdüsenkopfes 66 entfernt angeordnet sein. In diesen Ausführungsformen kann mehr Luft 98 in den inneren Luftstrom 106 als in den äusseren Luftstrom 102 abgezweigt werden. Zusätzlich zum Variieren der axialen Position der Leitwand auf diese Weise kann die Menge der in den äusseren Luftstrom 102 abgezweigten Luft 98 auch dadurch variiert werden, dass die Kontur, die Form, die radiale Position und andere Eigenschaften der Leitwand 100 verändert werden. Allgemein kann die Menge der in den äusseren Luftstrom 102 abgezweigten Luft 98 weniger als 40% des gesamten Luftstroms 98 betragen. Dieser Prozentsatz kann jedoch zwischen 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60% oder irgendeinem anderen diskreten Wert in diesem Bereich (z.B. 12%) variieren. Diese Prozentsätze können sich auf einen Massendurchsatz, ein Volumen oder irgendein anderes vergleichbares Mass für einen Luftstrom beziehen. [0037] Fig. 6 ist eine durch die Linie 6-6 in Fig. 5gekennzeichnete weitere seitliche Querschnittsansicht einer beispielhaften Ausführungsform der Brennstoffdüse 12. Durch Aufteilung der Luft 98 in einen äusseren Luftstrom 102 und einen inneren Luftstrom 106 kann die Leitwand 100 die Gefahr von Flammenhaltung entlang der Innenwand 104 des Brennstoffdüsenbechers 60 verringern. Allgemein kann der äussere Luftstrom 102 in den Randbereichen mit der Mischzone 78 nahe bei der Innenwand 104 des Brennstoffdüsenbechers 60 eine Luftschicht erzeugen. Mit anderen Worten kann der Brennstoff 68, 86 aus dem ringförmigen Brennstoffdüsenkopf 66 und der Brennstoffdüsenspitze 84 in einem bestimmten Masse vom Eintritt in den ringförmigen Kanal 114 zwischen der Leitwand 100 und der Innenwand 104 des Brennstoffdüsenbechers 60 ausgeschlossen sein. Dadurch kann die Menge des entflammbaren Gemisches nahe bei der Innenwand 104 des Brennstoffdüsenbechers 60 verringert werden. Ausserdem kann die Geschwindigkeit der Luft an der Innenwand 104 des Brennstoffdüsenbechers 60 entlang um wenigstens etwa 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 oder 100% (oder einen beliebigen anderen diskreten Wert in diesem Bereich) bezogen auf die frühere Strömung an der Innenwand 104 entlang und/oder bezogen auf die Strömung durch den Zentralbereich der Mischzone 78 erhöht werden. Weil Bereiche niedriger Geschwindigkeit innerhalb der Mischzone 78 typischerweise für Flammenhaltung empfänglicher sind, kann die Erhöhung der Geschwindigkeit der Luft entlang der Innenwand 104 des Brennstoffdüsenbechers 60 die Gefahr von Flammenhaltung weiter verringern. Demnach wird teilweise infolge von diesen beiden Überlegungen eine geringere Gefahr von Flammenhaltung innerhalb des Brennstoffdüsenbechers 60 der Brennstoffdüse 12 bestehen. [0038] Während hierin eine Unterteilung des Stroms von Luft 98 beschrieben ist, kann die Leitwand 100 in bestimmten Ausführungsformen auch verwendet werden, um die Strömung anderer Fluide in die Mischzone 78 aufzuteilen. In bestimmten Ausführungsformen kann die Leitwand 100 z.B. verwendet werden, um die Strömung eines anderen Brennstoffs in die Mischzone 78 aufzuteilen. In anderen Ausführungsformen kann die Leitwand 100 ausserdem zum Aufteilen der Strömung eines Verdünnungsmittels in die Mischzone 78 hinein verwendet werden. Im Einzelnen kann der ringförmige Brennstoffdüsenkopf 66 in bestimmten Ausführungsformen Verdünnungsmittelkanäle entlang eines Aussenumfangs des ringförmigen Brennstoffdüsenkopfes 66 aufweisen. Diese Verdünnungsmittelkanäle können es ermöglichen, dass im Gegensatz zu der Luft 98 ein Verdünnungsmittel über die Leitwand 100 hinweg strömt. [0039] Welches Fluid (z.B. Luft 98, ein weiterer Brennstoff, ein Verdünnungsmittel usw.) auch immer in den ringförmigen Kanal 114 zwischen der Leitwand 100 und der Innenwand 104 des Brennstoffdüsenbechers 60 hinein abgezweigt wird, so kann dieses Fluid allgemein als ein Schutzfluid bezeichnet werden, das die Brennstoffdüse 12 vor Flammenhaltung an der Innenwand 104 des Brennstoffdüsenbechers 60 entlang schützt. Demnach verringert das Schutzfluid die Gefahr von Flammenhaltung entlang der Innenwand 104 des Brennstoffdüsenbechers 60. Egal ob das Schutzfluid Luft 98, ein Brennstoff, ein Verdünnungsmittel oder eine Kombination irgendwelcher dieser Fluide ist, kann es allgemein unbrennbar sein. In bestimmten Ausführungsformen kann das Schutzfluid z.B. eine Mischung aus nicht brennbaren Fluiden, wie etwa Luft, Wasser, Stickstoff oder einem anderen Verdünnungsmittel sein. In anderen Ausführungsformen kann das Schutzfluid aber auch eine Mischung aus Fluiden sein, die nicht in einen brennbaren Bereich fallen. Demnach wird die Brennstoffdüse 12 weniger wahrscheinlich ein brennbares Gemisch ausbilden und einer Flammenhaltung entlang der Innenwand 104 des Brennstoffdüsenbechers 60 ausgesetzt sein. [0040] Die Fig. 7A und 7B sind Explosionsansichten beispielhafter Ausführungsformen der Brennstoffdüsenspitze 84, des ringförmigen Brennstoffdüsenkopfes 66, der Leitwand 100 und des Brennstoffdüsenbechers 60 aus den Fig. 5 und 6, die zeigen, wie diese Elemente zur Bildung der Brennstoffdüse 12 zusammenpassen. Wie gezeigt kann die Brennstoffdüsenspitze 84 allgemein dazu eingerichtet sein, fest in eine kreisförmige Öffnung 116 durch den ringförmigen Brennstoffdüsenkopf 66 entlang einer Achse 118 der Brennstoffdüse 12 hindurch zu passen. Wie oben beschrieben können die Brennstoffdüsenspitze 84 und der ringförmige Brennstoffdüsenkopf 66 in bestimmten Ausführungsformen zu einem einzigen Element integriert ausgebildet sein. In den in den Fig. 7A und 7B dargestellten Ausführungsbeispielen können die Brennstoffdüsenspitze 84 und der ringförmige Brennstoffdüsenkopf 66 jedoch auch getrennte Elemente der Brennstoffdüse 12 sein. Wie oben beschrieben besteht ein Grund dafür, dass die Brennstoffdüsenspitze 84 und der ringförmige Brennstoffdüsenkopf 66 separate Elemente sind, in der Möglichkeit, dass verschiedene Brennstoffe 86, 68 durch die Brennstoffdüsenspitze 84 und den ringförmigen Brennstoffdüsenkopf 66 geleitet werden. [0041] Wie gezeigt kann die Leitwand 100 allgemein nahe bei dem ringförmigen Düsenkopf 66 angeordnet sein, so dass die Leitwand 100 zwischen den Brennstoffauslässen 74 auf der axial nach unten weisenden Fläche 76 des ringförmigen Brennstoffdüsenkopf es 66 und dem Brennstoffdüsenbecher 60 angeordnet ist. Wie oben unter Bezug auf die Fig. 5und 6 beschrieben ermöglicht diese Anordnung der Leitwand 100, Luft 98 oder ein anderes Schutzfluid in dem ringförmigen Kanal 114, der zwischen der Leitwand 100 und der Innenwand 104 des Brennstoffdüsenbechers 60 ausgebildet ist, von dem Brennstoff 68, 86 fernzuhalten. Wie unten genauer beschrieben ist, kann die Leitwand 100 in bestimmten Ausführungsformen eine oder mehrere Nuten 120 an einer radial äusseren Wand 122 der Leitwand 100 aufweisen. In anderen Ausführungsformen kann der Brennstoffdüsenbecher 60 ausserdem eine oder mehrere Nuten an der Innenwand 104 des Brennstoffdüsenbechers 60 aufweisen. Diese Nuten können als eine Verwirbelungseinrichtung wirken, um eine Verwirbelung der Luft 98 oder eines anderen Schutzfluids entweder im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn durch den ringförmigen Kanal 114 zu ermöglichen, der zwischen der Leitwand 100 und der Innenwand 104 des Brennstoffdüsenbechers ausgebildet ist. [0042] Wie dargestellt kann der Brennstoffdüsenbecher 60 eine Anzahl von Lufteinlässen 56 aufweisen, die in Umfangsrichtung beabstandet entlang einer Aussenwand 124 des Brennstoffdüsenbechers angeordnet sind. Die Lufteinlässe 56 wirken als Einlassöffnungen für die Luft 98, die in der Mischzone 78 innerhalb des Brennstoffdüsenbechers 60 mit dem Brennstoff 68, 86 gemischt werden kann. Während die Lufteinlässe 56 hierin als eine Anzahl von diskreten Lufteinlässen 56 dargestellt sind, können sie in bestimmten Ausführungsformen auch durch eine zusammenhängende ringförmige Öffnung ersetzt werden. Die Vorderkante 108 der Leitwand 100 kann allgemein nahe bei den Lufteinlässen 56 angeordnet sein, sodass die Luft 98 durch die Leitwand 100 aufgeteilt werden kann. Ausserdem können die Brennstoffdüsenspitze 84, der ringförmige Brennstoffdüsenkopf 66 und die Leitwand 100 alle allgemein innerhalb des Brennstoffdüsenbechers 60 angeordnet sein. Im Einzelnen können die Brennstoffdüsenspitze 84 und der ringförmige Brennstoffdüsenkopf 66 dazu eingerichtet sein, dass sie fest in einen axial stromaufwärtigen Abschnitt 126 der Wände 96 des Brennstoffdüsenbechers 60 passen. Im Einzelnen kann eine Aussenwand 128 des ringförmigen Brennstoffdüsenkopfes 66 dazu eingerichtet sein, fest an den axial stromaufwärtigen Abschnitt 126 der Innenwand 104 des Brennstoffdüsenbechers 60 angrenzend zu passen. [0043] Wie oben beschrieben können die Komponenten der Brennstoffdüse 12 in bestimmten Ausführungsformen eine Verwirbelung der Luft 98, des Brennstoffs 68, 86 und weiterer Fluide innerhalb der Brennstoffdüse 12 fördern. Die Fig. 8A und 8Bsind zum Beispiel eine perspektivische Ansicht bzw. eine Draufsicht einer beispielhaften Ausführungsform des Brennstoffdüsenbechers 60, wie er in den Fig. 7A und 7Bdargestellt ist, wobei gestrichelte Linien innere Kanäle zeigen. Wie dargestellt kann der Brennstoffdüsenbecher 60 eine Anzahl von ausgenommenen Bereichen aufweisen, die rechteckige Lufteinlasskanäle 129 bilden, durch die Luft 98 in den Brennstoffdüsenbecher 60 einströmen kann. Während die Lufteinlässe 56 und die Lufteinlasskanäle 129 hierin als allgemein rechteckig dargestellt sind, können die Lufteinlässe 56 und die Lufteinlasskanäle 129 auch andere Formen, wie etwa eine Kreisform, Halbkreisform usw. aufweisen. Die allgemein rechteckige Form der Lufteinlasskanäle 129 kann jedoch teilweise eine Folge der Tatsache sein, dass eine Seite der Rechteckform durch die angrenzende axial stromabwärtige Fläche 76 des Brennstoffdüsenkopfes 66 gebildet wird. [0044] In bestimmten Ausführungsformen können die Lufteinlasskanäle 129 wie dargestellt eine Verwirbelung der Luft durch die Mischzone 78 ermöglichen. Die Lufteinlasskanäle 129 können im Einzelnen so eingerichtet sein, dass die Achsen 130 der Lufteinlasskanäle 129 nicht direkt durch die Achse 118 der Brennstoffdüse 12 verlaufen. Mit anderen Worten kann die Luft 98 nicht direkt zu der Achse 118 hin in die Mischzone 78 einströmen. Vielmehr kann die Luft 98 mit einer in einem gewissen Masse rotierenden (z.B. Drall-) Bewegung um die Achse 118 herum in die Mischzone 78 einströmen. Die Drallbewegung der Luft 98 kann die Möglichkeit von Flammenhaltung an der Innenwand 104 des Brennstoffdüsenbechers 60 entlang weiter verringern. Weil die Luft 98 im Einzelnen eine mehr in Umfangsrichtung gerichtete Geschwindigkeitskomponente aufweisen kann, kann die Luft 98 allgemein besser zur Bewegung durch den ringförmigen Kanal 114 zwischen der Leitwand 100 und der Innenwand 104 des Brennstoffdüsenbechers 60 als zu einer Bewegung direkt in die Mischzone 78 hinein geeignet sein. [0045] Die Fig. 9A und 9B sind eine perspektivische Ansicht bzw. eine Draufsicht einer beispielhaften Ausführungsform des ringförmigen Brennstoffdüsenkopfes 66, wie er in den Fig. 7A und 7B dargestellt ist, wobei die gestrichelten Linien innere Kanäle darstellen. Wie dargestellt kann der Brennstoffdüsenkopf 66 eine Anzahl von Brennstoffkanälen 70 aufweisen, die sich von Brennstoffeinlassen 62 an der axial stromaufwärtigen Fläche 64 des ringförmigen Brennstoffdüsenkopf es 66 zu Brennstoffauslässen 74 an der axial stromabwärtigen Fläche 76 des ringförmigen Brennstoffdüsenkopfes 66 erstrecken. In bestimmten Ausführungsformen können die Brennstoffkanäle 70 auch eine Verwirbelung des Brennstoffs 68 durch die Mischzone 78 fördern. Insbesondere können die Brennstoffkanäle 70 so angeordnet sein, dass Achsen 132 der Brennstoffkanäle 70 nicht direkt durch die Achse 118 der Brennstoffdüse 12 führen. Mit anderen Worten kann der Brennstoff 68 nicht direkt zu der Achse 118 hin in die Mischzone 78 einströmen. Vielmehr kann der Brennstoff 68 in einer in einem gewissen Masse rotierenden (z.B. Drall-) Bewegung um die Achse 118 herum in die Mischzone 78 eintreten. Die Drallbewegung des Brennstoffs 68 kann die Gefahr von Flammenhaltung entlang der Innenwand 104 des Brennstoffdüsenbechers 60 weiter verringern. Weil der Brennstoff 68 im Einzelnen Geschwindigkeitskomponenten sowohl in einer Axialals auch in einer Umfangsrichtung aufweist, kann der Brennstoff 68 besser geeignet sein, in der Mischzone 78 zu bleiben, als in den ringförmigen Kanal 114 zwischen der Leitwand 100 und der Innenwand 104 des Brennstoffdüsenbechers 60 einzuströmen. [0046] Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform der Leitwand 100, wie sie in den Fig. 7Aund 7Bdargestellt ist. Wie oben beschrieben kann die Leitwand 100 eine oder mehrere Nuten 120 an der radial äusseren Wand 122 der Leitwand 100 aufweisen. Wie dargestellt kann/können sich die Nut(en) 120 allgemein in einer Schraubenform um die radial äussere Wand 122 der Leitwand 100 erstrecken. Die Schraubenform der Nut(en) 120 kann die Verwirbelung der Luft 98 oder eines anderen Schutzfluids durch den ringförmigen Kanal 114, der zwischen der Leitwand 100 der Innenwand 104 des Brennstoffdüsenbechers 60 ausgebildet ist, weiter fördern. [0047] Wie oben beschrieben kann die durch den Brennstoffdüsenbecher 60, den ringförmigen Brennstoffdüsenkopf 66 und die Leitwand 100, wie sie in den Fig. 8 bis 10gezeigt sind, ermöglichte Verwirblung in der Weise nützlich sein, dass sie beim Erzeugen einer gewünschten Vermischung der Brennstoff- und Luftströme von der Brennstoffdüse 12 hilft. In bestimmten Ausführungsformen können sich die Luftströme und die Brennstoffströme z.B. in entgegen gesetztem Drehsinn verwirbeln, wie etwa im Uhrzeigersinn beziehungsweise gegen den Uhrzeigersinn, um einen besseren Vermischungsvorgang zu ermöglichen. In anderen Ausführungsformen können sich die Luftströme und die Brennstoffströme in Abhängigkeit von Systemzuständen und anderen Faktoren im gleichen Drehsinn verwirbeln, um die Vermischung zu verbessern. Die Wirbeleigenschaft der Luft- und Brennstoffströme kann bei der Verringerung der Gefahr von Flammenhaltung innerhalb der Brennstoffdüse 12 helfen. Ausserdem kann in bestimmten Ausführungsformen die Geschwindigkeit der Luft- und/oder der Brennstoffströme variiert werden, um eine gewünschte Mischung aus der Brennstoffdüse 12 herzustellen. [0048] Die technischen Wirkungen der offenbarten Ausführungsformen umfassen die Schaffung von Systemen und Verfahren zum Abschirmen einer Innenwand 104 des Brennstoffdüsenbechers mit einer Schicht aus einem Schutzfluidstrom, um die Gefahr von Flammenhaltung entlang der Innenwand 104 des Brennstoffdüsenbechers 60 zu verringern. Die hierin offenbarten Ausführungsbeispiele helfen bei der Vermeidung von Flammenhaltung bei einer beliebigen Brennstoffdüse 12 und insbesondere bei Brennstoffdüsen 12, die für eine Diffusionsverbrennung ausgelegt sind. Das Vermeiden der Flammenhaltung führt zu einer verlängerten Lebensdauer der Brennstoffdüse und einem zuverlässigerem Betrieb der Brennkammer 16 des Turbinensystems 10. Ein weiterer Hauptvorteil der offenbarten Ausführungsformen ist die Verringerung ungeplanter Ausfälle infolge eines Ausbrennens der Brennstoffdüse (z.B. Flammenschaden infolge zurückschlagender Flammen). Ausserdem schaffen die vorliegenden Ausführungsformen mit dem wachsenden Bedarf an synthetischen Gasen und anderen Brennstoffquellen mit niedrigen Heizwerten in Energieerzeugungssystemen einen Wettbewerbsvorteil, weil die Brennstoffdüsen 12 sich auf der Grundlage von Effizienz und Dauerhaftigkeit auszeichnen. Ferner können die offenbarten Ausführungsbeispiele leicht zum Nachrüsten vorhandener Brennstoffdüsen 12 mit den hierin offenbarten Systemen und Verfahren verwendet werden. [0049] Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele zur Offenbarung zur Erfindung, die die beste Art enthalten und einen Fachmann auch in die Lage versetzen, die Erfindung einschliesslich der Herstellung und Verwendung aller Vorrichtungen und Systeme und der Durchführung aller enthaltenen Verfahren in die Praxis umzusetzen. Der patentierbare Bereich der Erfindung ist durch die Ansprüche festgelegt und kann weitere Beispiele umfassen, die Fachleuten einfallen. Es ist beabsichtigt, dass derartige weitere Beispiele innerhalb des Bereiches der Ansprüche liegen, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die nicht von dem Wortlauf der Ansprüche abweichen, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit nur unwesentlichen Unterschieden gegenüber dem Wortlaut der Ansprüche enthalten. [0050] Ein Verfahren enthält das Aufnehmen von Brennstoff und Luft in einem Becher 60 einer Turbinenbrennstoffdüse 12. Das Verfahren enthält auch ein Vermischen des Brennstoffs und der Luft wenigstens teilweise innerhalb des Bechers 60. Ausserdem enthält das Verfahren das Leiten eines Brennstoff-Luft-Gemisches zu einer Turbinenbrennkammer 16. Das Verfahren enthält auch ein Abschirmen einer Innenwand 104 des Bechers 60 mit einer Schicht aus einem Schutzfluidstrom zur Verringerung der Gefahr von Flammenhaltung entlang der Innenwand 104. Der Schutzfluidstrom schliesst ein brennbares Gemisch von Brennstoff und Luft aus. Bezugszeichenliste [0051] <tb>10<sep>Turbinensystem <tb>12<sep>Brennstoffdüse <tb>14<sep>Brennstoffzufuhr <tb>16<sep>Brennkammer <tb>18<sep>Turbine <tb>20<sep>Abgasauslass <tb>22<sep>Welle <tb>24<sep>Verdichter <tb>26<sep>Lufteinlass <tb>28<sep>Last <tb>30<sep>Turbinenlaufschaufel <tb>32<sep>Verdichterlaufschaufel <tb>34<sep>Endabdeckung <tb>36<sep>Kopfende <tb>38<sep>Verbrennungsraum <tb>40<sep>Brennkammergehäuse <tb>42<sep>Flammrohr <tb>44<sep>Strömungshülse <tb>46<sep>Ringförmiger Hohlraum <tb>48<sep>Übergangselement <tb>50<sep>Abgasstrom <tb>52<sep>Endabdeckungsoberfläche <tb>54<sep>Stromabwärtige Richtung <tb>56<sep>Lufteinlass <tb>58<sep>Brennstoffdüsenachse <tb>60<sep>Brennstoffdüsenbecher <tb>62<sep>Brennstoffeinlass <tb>64<sep>Axial stromaufwärtige Fläche <tb>66<sep>Ringförmiger Brennstoffdüsenkopf <tb>68<sep>Brennstoff <tb>70<sep>Brennstoffkanal <tb>72<sep>Brennstoffström <tb>74<sep>Brennstoffauslass <tb>76<sep>Axial stromabwärtige Fläche <tb>78<sep>Mischzone <tb>80<sep>Brennstoffeinlass <tb>82<sep>Axial stromaufwärtige Fläche <tb>84<sep>Brennstoffdüsenspitze <tb>86<sep>Brennstoff <tb>88<sep>Brennstoffkanal <tb>90<sep>Brennstoffstrom <tb>92<sep>Brennstoffauslass <tb>94<sep>Axial stromabwärtige Fläche <tb>96<sep>Wand <tb>98<sep>Luft <tb>100<sep>Leitwand <tb>102<sep>Äusserer Luftstrom <tb>104<sep>Innenwand <tb>106<sep>Innerer Luftstrom <tb>108<sep>Vorderkante <tb>110<sep>Hinterkante <tb>112<sep>Auslass <tb>114<sep>Ringförmiger Kanal <tb>116<sep>Kreisförmige Öffnung <tb>118<sep>Brennstoffdüsenachse <tb>120<sep>Nut <tb>122<sep>Radial auswärtige Wand <tb>124<sep>Aussenwand <tb>126<sep>Axial stromaufwärtiger Abschnitt <tb>128<sep>Aussenwand <tb>129<sep>Rechteckiger Lufteinlasskanal <tb>130<sep>Achse <tb>131<sep>Achse
Claims (10)
1. System, das eine Turbinenanlage (10) aufweist, die enthält:
eine Brennkammer (16) und eine in der Brennkammer (16) angeordnete Brennstoffdüse (12), wobei die Brennstoffdüse (12) einen Brennstoffkanal (68, 70) und einen Luftkanal (98) aufweist, die Brennstoff und Luft zur Vermischung in einen Becher (60) leiten, und die Brennstoffdüse (12) eine Leitwand (100) in dem Becher (60) zum Leiten eines Fluidstroms an einer Innenwand (104) des Bechers (60) entlang aufweist, wobei der Fluidstrom eine gemischte oder ungemischte, unbrennbare Zusammensetzung ist.
2. System nach Anspruch 1, bei dem der Fluidstrom nur ein Luftstrom ist und die Leitwand (100) den Luftstrom von dem Luftkanal (98) in einen ersten Luftstrom (102) zwischen der Leitwand (100) und dem Becher (60) sowie einen zweiten Luftstrom (106) innerhalb der Leitwand (100) aufteilt.
3. System nach Anspruch 2, bei dem der erste Luftstrom (102) weniger als etwa 40% des Luftstroms enthält.
4. System nach Anspruch 2, bei dem der erste Luftstrom (102) zwischen etwa 15% und 20% des Luftstroms enthält.
5. System nach Anspruch 1, bei dem der Fluidstrom nur ein Brennstoffstrom ist.
6. System nach Anspruch 1, bei dem die Brennstoffdüse (12) einen Verdünnungsmittelkanal aufweist und der Fluidstrom einen Verdünnungsmittelstrom enthält.
7. System nach Anspruch 1, bei dem die Leitwand (100) und der Becher (60) einen ringförmigen Kanal (114) für den Fluidstrom bilden und die Leitwand (100) oder der Becher (60) eine Verwirbelungseinrichtung (120) aufweist, die dazu eingerichtet ist, in dem Fluidstrom einen Drall im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn zu erzeugen.
8. System nach Anspruch 1, bei dem die Leitwand (100) und der Becher (60) einen ringförmigen Kanal (114) in einer stromabwärtigen Strömungsrichtung des Fluidstroms bilden.
9. Verfahren, das enthält:
Aufnehmen von Brennstoff und Luft in einem Becher (60) einer Turbinenbrennstoffdüse (12);
Mischen des Brennstoffes und der Luft wenigstens teilweise innerhalb des Bechers (60);
Leiten eines Brennstoff-Luft-Gemisches zu einer Turbinenbrennkammer (16); und
Abschirmen einer Innenwand (104) des Bechers (60) mit einer Schicht aus einem Schutzfluidstrom zur Verringerung der Gefahr von Flammenhaltung entlang der Innenwand (104), wobei der Schutzfluidstrom ein brennbares Gemisch von Brennstoff und Luft ausschliesst.
10. Verfahren nach Anspruch 9, das ein Aufteilen des Schutzfluidstroms durch eine Leitwand (100) enthält, um einen ersten Fluidstrom (102) zwischen dem Becher (60) und der Leitwand (100) sowie einen zweiten Fluidstrom (106) innerhalb der Leitwand (100) zu bilden, wobei der erste Fluidstrom (102) nur ein Luftstrom oder nur ein Brennstoffstrom oder nur ein Verdünnungsmittelstrom oder eine Kombination aus dem Luftstroms, dem Brennstoffstroms und/oder dem Verdünnungsmittelstrom ist.
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