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Title:
METHOD AND DEVICE FOR SUPPLYING FUEL TO A PREMIX BURNER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/029318
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method and device for supplying fuel to a premix burner, which has at least one burner shell (1, 2) that at least partially delimits an axially extending premix combustion chamber, in order to operate a gas turbine. According to the invention, premix gas is supplied into the premix combustion chamber via the burner shell (1, 2), whereby the premix gas (6) is mixed with combustion additional air and is ignited downstream at a location outside of the premix burner. The invention is characterized in that the premix gas is separately supplied via at least two areas (S1, S2), which are axially separated in a spatial manner, along the burner shell (1, 2), whereby one area (S1) is arranged upstream and at least one second area (s2) is arranged downstream. The invention is additionally characterized in that, for starting the gas turbine, more than 60 % of the entire premix gas is supplied over the first area (S1) and that, for the continued running up of the load of the gas turbine to full load, a gradual or continuous redistribution of the supply of premix gas to the second area (S2) ensues.

Inventors:
Eroglu, Adnan (Zelglistrasse 9 Untersiggenthal, CH-5417, CH)
Stuber, Peter (Schubertstrasse 15 Zürich, CH-8037, CH)
Application Number:
PCT/IB2001/001819
Publication Date:
April 11, 2002
Filing Date:
October 03, 2001
Export Citation:
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Assignee:
ALSTOM (SWITZERLAND) LTD (Haselstrasse 16 Baden, CH-5401, CH)
Eroglu, Adnan (Zelglistrasse 9 Untersiggenthal, CH-5417, CH)
Stuber, Peter (Schubertstrasse 15 Zürich, CH-8037, CH)
International Classes:
F02C7/26; F02C9/32; F23C7/00; F23D17/00; F23R3/28; F23R3/32; F23R3/34; (IPC1-7): F23D14/02; F23R3/28
Foreign References:
DE4446945A1
EP0592717A1
EP0918190A1
EP0321809A1
Attorney, Agent or Firm:
ALSTOM (SWITZERLAND) LTD (CHSP Intellectual Property Brown Boveri Str. 7/699/5 Baden, CH-5401, CH)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Brennstoffversorgung eines Vormischbrenners, der wenigstens eine, einen sich axial erstreckenden Vormischbrennerraum wenigstens teilweise be grenzende Brennerschale (1,2) aufweist, zum Betrieb einer Gasturbine, mit einer, in den Vormischbrennerraum über die Brennerschale (1,2) gerichteten Premixgaszu führung (3), wobei das Premixgas (6) mit Verbrennungszuluft vermischt wird und stromab, außerhalb des Vormischbrenners entzündet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Premixgaszuführung getrennt über wenigstens zwei räumlich axial getrennte Bereiche (S1, S2) entlang der Brennerschale (1,2) durchgeführt wird, mit einem Bereich (S1), der stromauf und wenigstens einem zweiten Bereich (S2), der stromab angeordnet ist, dass zum Anfahren der Gasturbine mehr als 60 % der gesamten Premixgaszufüh rung über den ersten Bereich (S1) erfolgt und dass für das weitere Hochfahren der Last der Gasturbine bis Vollast eine stufenweise oder kontinuierliche Umverteilung der Premixgaszuführung auf den zweiten Bereich (S2) erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung des Premixgases zum ersten (S1) und zweiten Bereich (S2) unabhängig voneinander erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass unter Vollastbedingungen wenigstens 50 % des dem Vormischbrenner zugeführten gesamten Premixgases über den zweiten Bereich (S2) bzw. den stromab liegenden Bereichen zugeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vormischbrenner kegelförmig ausgebildet ist und wenigstens zwei Brennerschalen (1,2) aufweist, die gegenseitig derart angeordnet sind, dass sie jeweils zwei Lufteintriftsschlitze eingrenzen, durch die die Verbren nungsluft in den kegelförmig sich erweiternden Vormischbrennerraum eintritt, dass der erste Bereich (S1) der Brennerschalen (1,2), über den wenigstens ein Teil des Premixgases in den Vormischbrennerraum eingespeist wird, im Bereich des engsten Kegefquerschnittes angeordnet ist und sich in den, sich im Querschnitt erweiternden Bereich des Vormischbrenners erstreckt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die axial voneinander getrennten Bereiche zur Pre mixgaszufuhr über getrennte Zuleitungen mit Premixgas versorgt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Premixgaszufuhr zu den einzelnen Bereichen unabhängig voneinander erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Premixgaszufuhr zu den einzelnen Bereichen mit einer einzigen Regeleinheit (12) durchgeführt wird.
8. Vorrichtung zur Brennstoffversorgung eines Vormischbrenners, der wenigs tens eine, einen sich axial erstreckenden Vormischbrennerraum wenigstens teilweise begrenzende Brennerschale (1,2) aufweist, zum Betrieb einer Gasturbine, mit einer, in den Vormischbrennerraum über die Brennerschale (1,2) gerichteten Premixgas zuführung, wobei das Premixgas (6) mit Verbrennungszuluft innerhalb des Vor mischbrenners vermischt und stromab, außerhalb des Vormischbrenners entzündet wird, dadurch gekennzeichnet, dass axial entlang der Brennerschale (1,2) wenigstens zwei räumlich getrennte Bereiche (S1, S2) vorgesehen sind, über die Premixgas (6) in den Vormischbrennerraum einspeisbar ist und die mittels getrennter Premixgas zuführleitungen (4,5) verbunden sind, und dass eine Regeloder Steuereinheit (12) vorgesehen ist, die mit den Premixgaszu führleitungen (4,5) verbunden ist und in Abhängigkeit des Lastbereiches der Gastur bine eine Verteilung der Premixgaszufuhr auf die einzelnen Bereiche vornimmt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Bereich (S1) in der Brennerschale (1,2) vorgesehen ist, der im Vormischbrenner stromauf angeordnet ist, und dass wenigs tens ein zweiter Bereich (S2) angeordnet ist, der zum ersten Bereich (S1) stromab im Vormischbrenner angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (S1) mit einer Premixgaszuführ leitung verbunden ist, in der ein Drosselventil (9) vorgesehen ist, dass zwischen dem Drosselventil (9) und dem ersten Bereich (S1) ein Kreuzungs punkt (10) vorgesehen ist, von dem ab eine Zuführleitung (11) zum zweiten Bereich (S2) führt, und dass zwischen dem Kreuzungspunkt (10) und dem zweiten Bereich (S2) die Regel oder Steuereinheit (12) vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeloder Steuereinheit ein federkraftbeauf schlages Überdruckventil ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kreuzungspunkt (10) und dem zwei ten Bereich (S2) eine Bypassleitung (13) vorgesehen ist, die für eine Mindestversor gung des zweiten Bereiches (S2) mit Premixgas (6) sorgt, sofern der erste Bereich (S1) mit Premixgas (6) versorgt wird.
Description:
Verfahren und Vorrichtung zur Brennstoffversorgung eines Vormischbrenners Technisches Gebiet Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Brennstoff- versorgung eines Vormischbrenners, der wenigstens eine, einen sich axial erstre- ckenden Vormischbrennerraum wenigstens teilweise begrenzende Brennerschale aufweist, zum Betrieb einer Gasturbine, mit einer, in den Vormischbrennerraum über die Brennerschale gerichteten Premixgaszuführung, wobei das Premixgas mit Verbrennungszuluft vermischt und stromab, außerhalb des Vormischbrenners ent- zündet wird.

Stand der Technik Vormischbrenner der vorstehend genannten Gattung sind zum Betrieb von Gasturbi- nenanlagen hinlänglich bekannt und weisen unterschiedliche Vormischbrennergeo- metrien auf. So ist in der EP 0 321 809 B1 ein aus mehreren Brennerschalen beste- hender kegelförmiger Vormischbrenner, ein sogenannter Doppelkegelbrenner be- schrieben, dessen Brennerschalen derart zusammengesetzt sind, dass entlang der Brennerachse tangentiale Lufteintrittsschlitze für die Verbrennungszuluft gebildet werden. An den hierdurch gebildeten Einströmkanten der Brennerschalen sind Aus- trittsöffnungen für das Premixgas vorgesehen, die in Richtung der Brennerachse verteilt angeordnet sind. Die Eindüsung des Premixgases durch die Austrittsöffnun- gen entlang der Einströmkanten der Brennerschalen führt aufgrund der Brenner- schalengeometrie in Verbindung mit der Brennungszuluft zu einer drallförmigen Durchmischung des Premixgases sowie der Verbrennungszuluft.

Eine andere Vormischbrennergeometrie ist in der WO 93/17279 gezeigt, bei der der Vormischbrenner mit einem zusätzlich konischen Innenkörper ausgebildet ist. Auch in diesem Fall wird das Premixgas über entsprechende Austrittsöffnungen, die ent- lang der axial verlaufenden Lufteintrittsschlitze angeordnet sind, in das Innere des Vormischbrenners eingespeist, wo das Premixgas mit Verbrennungszuluft durch- mischt und stromab innerhalb der Brennkammer zur Zündung gebracht wird.

Nun ist es möglich, durch geeignete Wahl der Anordnung, Größte, Anzahl der Aus- trittsöffnungen sowie deren gegenseitiger Abstand hinsichtlich der Qualität der Verbrennung Optimierungen vorzunehmen. So können insbesondere die Emissions- werte, das Auslöschverhalten der sich in der Brennkammer ausbildenden Flamme, das Flammenrückströmverhalten sowie die Flammenstabilität durch geeignete Wahl der vorstehend genannten Parameter entscheidend beeinflusst werden.

Die vorstehend beschriebenen Optimierungsmöglichkeiten stoßen jedoch schnell auf Grenzen, sofern man Maßnahmen ergreifen möchte um das Brennerverhalten nicht nur bei einer fest vorgegebenen Brennergeometrie sowie bei einem idealen Verbren- nungszustand zu optimieren. So ist es nahezu unmöglich mit einer konstruktiv vor- gegebenen Anordnung von Austrittsöffnungen entlang bestimmter Bereiche der Brennerschalen das Verbrennungsverhalten bei unterschiedlichen Last-und Umge- bungsbedingungen auf einem nahezu gleichbleibend optimalen Niveau zu halten. Es hat sich herausgestellt, dass sich eine optimierte Anordnung von Austrittsöffnungen für die Premixgaszuführung innerhalb des Vormischbrenners, der für den Einsatz eines bestimmten Maschinentyps optimal ausgelegt worden ist, beispielsweise für den Einsatz an einer Ringbrennkammer, nur schlecht oder überhaupt für den Einsatz eines anderen Maschinentyp, beispielsweise für den Einsatz in einer Silo- Brennkammer, verewenden lässt.

Auch treten im Laufe des Einsatzes eines Brenners schleichende Brennersystem- veränderungen auf, die durch Ermüdungserscheinungen hervorgerufen werden und beispielsweise zu einer Erhöhung von Lekage-Luftströmungen führen. Durch die fest vorgegebene Anordnung der Premixgasdurchtrittsöffnungen, die selbst keine oder nur vernachlässigbare Alterungserscheinungen unterworfen sind, können die alte- rungsbedingten Veränderungen jeodch nicht kompensiert werden, wodurch eine Verschlechterung des Verbrennungsprozesses mit zunehmender Laufzeit des Bren- ners unausweichbar ist.

Bestehende Premixgaszuführsysteme werden in der Regel für den mittleren und ho- hen Lastbereich von Gasturbinen hinsichtlich niedriger Emissionswerte und ge- dämpftem Auftreten von Verbrennungsoszillationen optimiert. Um den Verbren- nungsprozess zu starten sowie den mittleren Lastbereich der Gasturbine zu errei- chen, werden üblicherweise Pilotierungsstufen eingesetzt. Üblicherweise wird mittig zur Vormischbrennerachse über eine Brennerlanze Pilotas in das Innere des Vor- mischbrenners eingespeist, das sich mit Verbrennungszuluft mischt und zur Zündung gebracht wird. Erst nach Erreichen eines bestimmten Lastbereiches wird die Pilot- gaszuführung ausgeschaltet und die Premixgaszufuhr in Betrieb genommen werden.

In gleicher Weise erfolgt eine derartige Umschaltung beim Herunterfahren der Gas- turbine, bei der die Premixgaszufuhr abgeschaltet und die Pilotgaszuführung einge- schaltet wird. Bei den Umschaltprozessen treten jedoch hohe Verbrennungsoszillati- onen innerhalb des Brennersystems auf, die mit starken Druckschwankungen ver- bunden sind, die wiederum eine unmittelbare und störende Auswirkung auf das Last- verhalten der Gasturbine nach sich zieht, die in Folge dessen großen Lastschwin- gungen unterworfen wird.

Wird ein Gaszuführungssystem sowohl beim Hoch-als auch beim Herunterfahren der Gasturbine abgeschaltet, so ist es erforderlich, die abgeschalteten Gaszufuhrlei- tungen mit Inert-Gas zu reinigen, um Rückzündungen in die Zuführleitung hinein auszuschließen um deren Beschädigungen zu vermeiden. Die zur Reinigung der- Gaszuleitung benötigte Menge an Inert-Gasen nimmt ein beträchtliches Ausmaß an und führt nicht zuletzt auch zu hohen Betriebskosten derartiger Brennersystemen.

Schließlich ist es mit den derzeit bekannten Vormischbrennern nahezu unmöglich, den Vormischbrenner mit unterschiedlichen Brennstoffsorten, wie beispielsweise flüssig-oder gasförmigem Brennstoff, zu betreiben, zumal die in der Regel mittig in der Brennerachse angeordnete Brennerlanze zur Zuführung von Pilotas, das wie vorstehend erwähnt zum Hochfahren der Gasturbine sowie für den unteren Lastbe- reich erforderlich ist, in unmittelbarer räumlicher Nähe zur zentralen Flüssigbrenn- stoffdüse angeordnet ist. Ungewollte Zündwechselwirkungen zwischen beiden Brennstoffauslässen können nicht ausgeschlossen werden.

Darstellung der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Brennstoffversorgung eines Vormischbrenners gemäß, dem Oberbegriff des An- spruchs 1 bzw. des Anspruchs 8 derart weiter zu bilden, dass die vorstehend zum Stand der Technik angeführten Nachteile vermieden werden sollen. insbesondere gilt es Maßnahmen am Vormischbrenner zu treffen, so dass eine optimierte Anpassung des Vormischbrennerverhaltens im gesamten Lastbereich der Gasturbine möglich wird. Dies soll insbesondere ohne großen technischen und konstruktiven Aufwand erfolgen und mit nur geringen Kosten realisierbar sein.

Die Lösung der der Erfindung zugrunde fiegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 bzw. 8 angegeben. Den Erfindungsgedanken vorteilhaft weiterbildende Merkmale sind Ge- genstand der Unteransprüche sowie der Beschreibung, insbesondere unter Bezug- nahme auf die Figuren zu entnehmen.

Die der Erfindung zugrunde liegenden Idee ist die axiale gestufte Zuführung von Premixgas entlang der Flanken der Brennerschalen, indem die Brennerschalen in wenigstens zwei axial hintereinander angeordnete Bereiche unterteilt sind, die je- weils über getrennt voneinander geführte Premixgaszuleitungen versorgt werden.

Die voneinander getrennten Bereiche entlang der Brennerschalen sind in Durchströ- mungsrichtung des Vormischbrenners axial hintereinander angeordnet, wobei erfin- dungsgemäß erkannt worden ist, dass zum Anfahren der Gasturbine mehr als 60 % der gesamten Premixgaszuführung über den stromauf ersten Bereich erfolgen soll und das für das weitere Hochfahren der Last der Gasturbine bis Vollast eine stufen- weise oder kontinuierliche Umverteilung der Premixgaszuführung auf die stromab nach dem ersten Bereich angrenzende Bereiche erfolgt.

Durch die axiale Unterteilung der Premixgaszuführung entlang der Brennerschalen des Vormischbrenners und insbesondere der stufenweise Versorgung der einzelnen Bereiche mit Premixgas ist es möglich, vollständig auf die Zufuhr von Pilotas zu verzichten, selbst im Falle des Anfahrens sowie in unteren Lastbereichen der Gas- turbine.

Durch den Verzicht auf eine Pilotgasstufe sind eine Reihe von Vorteilen verbunden, die sich nicht zuletzt durch den Wegfall der durch die Umschaltung von Pilotas zu Premixgaszufuhr verbundenen Brennkammeroszillationen ergeben.

Mit der erfindungsgemäßen Betriebsweise eines Vormischbrenners ist es erstmals möglich, eine Gasturbine vom Anfahren bis zur Vollast ohne eine Pilotgasstufe zu betreiben. Das kontinuierliche bzw. stufenhafte Zuschalten einzelner Bereiche, über die Premixgas in das Innere des Vormischbrenners gelangen, erfolgt mit Hilfe in den einzelnen Zuleitungen vorgesehenen Steuer-bzw. Regeleinheiten, die im einfachs- ten Fall als regelbare Drosselventile ausgebildet sind.

Durch den vorteilhaften Verzicht auf eine Pilotgaszufuhr ist es insbesondere möglich, durch eine zentrale, in den Brennermund hineinragende Einspritzdüse, Flüssig- brennstoff zu zerstäuben, der seinerseits in geeigneter Weise mit einem schlauchförmig ausgebildeten Verbrennungsluftstrom umgeben ist.

Eine erfindungsgemäß, ausgebildete Ausführungsform zur gezielten Zuflussre- gelung von Premixgas für die in unterschiedliche Bereiche unterteilte Brenner- schalen des Vormischbrenners wird auf die nachstehende Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren verwiesen. Wesentliche Gesichtspunkte des er- findungsgemäßen Verfahrens sowie der nachstehend im Einzelnen beschrie- benen Vorrichtung ist die getrennte, dosierte Premixgaszuführung zu den ein- zelnen, axial hintereinander angeordneten Bereichen entlang der Brenner- schalen, durch die das Premixgas in das Innere des Vormischbrenners einge- düst wird.

Kurze Beschreibung der Erfindung Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsge- dankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben. Es zeigen : Figur 1 schematische Querschnittsdarstellung durch einen kegelförmig ausge- bildeten Vormischbrenner, Figur 2 Diagrammdarstellung zur Betriebsweise der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform, Figur 3 schematisierter Plan zum Verlauf von Zufuhrleitungen zur Versorgung des Vormischbrenners mit Premixgas, Figur 4 Ausführungsbeispiel eines Regelventils.

Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit In Figur 1 ist eine schematisierte Darstellung eines Längsschnittes durch einen ke- gelförmig ausgebildeten Vormischbrenner dargestellt. Der Vormischbrenner weist kegelförmig ausgebildete Brennerschalen 1,2 auf, entlang derer in Axialrichtung zur Brennerlängsachse A Austrittsöffnungen 3 vorgesehen sind, durch die Premixgas in das Innere des Vormischbrenners eingespeist werden kann. Die Brennerschalen 1,2 sind in zwei unterschiedlich getrennte Bereiche Stufe S1, Stufe S2 unterteilt, die von unterschiedlichen Premixgaszuleitungen 4,5 mit Premixgas versorgt werden.

Gleichsam tangential in Richtung der Kegelform wird durch nicht in der Figur 1 dar- gestellte Lufteintrittsschlitze Zuluft in das Innere des Vormischbrenners geführt, die sich mit dem Premixgas 6 zu einem Brennstoffluftgemisch vermengt.

Optional kann im Zentrum des Vormischbrenners eine Flüssigbrennstoffzerstäu- bungsrichtung 7 vorgesehen sein, die einen Mischbetrieb bzw. ein Umschalten von gasförmigem Brennstoff zu Flüssigbrennstoff erlaubt. Die Zufuhr von Flüssigbrenn- stoff erfolgt mit Hilfe einer an sich bekannten Zerstäubungsdüse, die eine sich ke- gelförmig ausbreitende Zerstäubungswolke innerhalb des Vormischbrenners erzeugt.

Zum Schutz gegenüber der Premixaustrittsöffnungen 3 sowie zu Zwecken der Form- stabilisierung wird die sich ausbreitende Flüssigbrennstoffwolke von einem Schutz- luftmantel umgeben.

Zum Anfahren der Gasturbine, das heißt zum Zünden des Vormischbrenners wird nicht wie bei dem Stand der Technik üblich eine Pedotierung vorgenommen, sondern in dem Ausführungsbeispiel dargestellten zweistufigen Vormischbrennereinheit wird jeder Bereich der Brennerschale mit einer Premixgaszufuhr versorgt, der stromauf innerhalb des Vormischbrenners angeordnet ist. Im Ausführungsbeispiel ist dies der Bereich Stufe 1, der zum Anfahren sowie zum Betreiben des Vormischbrenners im niedrigen Lastbereich mit mehr als 60 % der gesamten Premixgaszuführung betrie- ben wird.

Aus Figur 2 geht ein Übersichtsdiagramm hervor, aus dem die prozentuale Vertei- lung der Premixgasaufteilung zwischen Bereich S1 und Bereich S2 zu entnehmen.

Die schwarz eingetragenen Felder entsprechen dem Anteil der über den Bereich 1 austretenden Premixgas, die helleren Felder jeweils den Premixgasanteil, der über den Bereich S2 des Vormischbrenners in das Innere des Brenners gelangt. Wie vor- stehend bereits erwähnt, fließt bei der Zündung (Egnition) der Löwenanteil (d. h. mehr als 90 %) der gesamten Premixgaszuführung über den Bereich 1 in das Innere des Vormischbrenners. Im unteren Lastbereich (Idle) nimmt der Anteil der über den Bereich 2 austretenden Premix-Gases leicht zu. Im Falle des Halblastzustandes werden beide Bereiche S1 und S2 zu etwa gleichen Teilen mit Premixgas versorgt.

Im Volllastbetrieb tritt über den Bereich S2 etwas mehr Premixgas in das Innere des Vormischbrenners als über den Bereich 1. Die in Figur 2 dargestellte Premixgaszu- teilung auf die Bereiche S1 und S2 erfolgt mittels einer Regeleinheit, die stufenweise bzw. kontinuierlich das Aufteilungsverhältnis der Premixgaszuteilung auf die Berei- che S1 und S2 vornehmen kann. Im einfachsten Fall sind dies gekoppelte Drossel- ventile, die jeweils in den einzelnen Zufuhrleitungen 4 und 5 vorgesehen sind.

Eine weitere Möglichkeit der kontrollierten Premixgaszuführung auf die getrennten Bereiche des Vormischbrenners ist aus der schematischen Darstellung gemäß Figur 3 zu entnehmen. Wieder handelt es sich im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 um einen kegelförmigen Vormischbrenner, der über zwei Bereiche S1 und S2 verfügt, über die getrennt Premixgas in das Innere des Vormischbrenners eintritt. In einer gemeinsamen Zufuhrleitung 8 über die Premixgas dem Vormischbrenner zugeführt wird, ist ein Hauptregelventil 9 vorgesehen. Über das Hauptregelventil 9 kann der direkte Zufluss von Premixgas zum Bereich S1 des Vormischbrenners geregelt wer- den. In der Zuleitung zwischen dem Hauptregelventil 9 und dem Austrittsbereich S1 des Vormischbrenners ist ein Kreuzungspunkt 10 vorgesehen, an dem ein Teil des Premix-Gases in einen Zuführast 11 abgeleitet wird. Im Zuleitungsast 11 ist eine weitere Regeleinheit in Form eines federkraftbeaufschlagten Überdruckventils 12 vorgesehen, das im Weiteren näher unter Bezugnahme auf Figur 4 beschrieben wird.

Eine Beipassleitung 13, deren Strömungsquerschnitt klein genug oder in der ein ent- sprechende Drosselelement 14 vorgesehen ist, sorgt dafür, dass bei geschlossenem Regelventil 12 ein geringer Premixgasfluss zum Bereich S2 des Vormischbrenners zugeführt werden kann.

Das in Figur 3 dargestellte Zuführungssystem für Premixgas auf die beiden Bereiche S1 und S2 des Vormischbrenners weist nun folgende Funktionsweise auf. Nach Öff- nen des Hauptregelventils 9 wird der Bereich S1 des Vormischbrenners mit Premix- gas versorgt. Der Gasdruck innerhalb der den Bereich S1 mit Premixgas versorgen- den Zuleitungen sowie auch in der Zuleitung 11 vermag das federkraftbeaufschlagte Überdruckventil noch nicht zu Öffnen. Nur ein geringer Anteil von Premixgas gelangt über die Beipassleitung 13 zum Bereich S2 des Vormischbrenners und tritt dort in das Innere des Vormischbrenners aus. Dies entspricht dem Zustand beim Anfahren der Gasturbine bzw. beim Zünden des Vormischbrenners. Nach der Anfahrphase steigt der in der Zuleitung 11 vorherrschende Premixgasdruck, der das federkraftbe- aufschlagte Drosselventil 12 kontinuierlich zu Öffnen vermag, wodurch ein immer größer werdender Anteil des durch das Hauptregelventil 9 hindurchströmenden Pre- mix-Gases durch das Überdruckventil 12 hindurch in den Bereich S2 strömt. Steigt der Zuleitungsgasdruck weiter an, so öffnet sich das Überdruckventi) 12 vollständig, wodurch ein großer Anteil des Premix-Gases in den Bereich S2 des Vormischbren- ners gelangen kann. Durch die Dimensionierung der Zuleitungen sowie das Einstel- len des Anspruchsverhaltens des Überdruckventils 13 ist es möglich, das Verhalten des Vormischbrenners hinsichtlich Emission und Schwingungsverhalten zu optimie- ren. So ist es möglich, ohne die Notwendigkeit einer Pilotgaszuführung und unter Verwendung nur eines einzigen Regelventils, nämlich dem Überdruckventil 12 einen Vormischbrenner zum Betrieb einer Gasturbine über den gesamten Lastbereich zu realisieren.

Ein derartiges Überdruckventil ist als vorteilhafte Ausführungsform in Figur 4 darge- stellt. Das Überdruckventil 12 weist einen konisch ausgebildeten Kolben 15 auf, der durch eine Feder 16 federkraftbeaufschlagt gasdicht einer Gegenkontur 17 aufliegt.

Wird nun der Kolben 15 mittels Gasdruck (siehe hierzu Pfeil auf der linken Seite des Drosselventils) druckbeaufschlagt, so vermag der auf den Kolben 15 einwirkende Gasdruck die Feder 16 gegen einen Anschlag 18 zusammen zu drücken. Hierbei öffnet sich ein Spalte zwischen dem Kolben 15 und der Gegenkontur 17, wodurch Gas durch das Überdruckventil nach rechts hindurchtreten kann. Je nach Wahl der Federkraft des Federelementes 16 sowie der Dimensionierung der Kolbengröße ist die gasdruckabhängige Durchflussrate vom Premixgas durch das Überdruckventil 12 individuell einzustellen. Mit Hilfe geeigneter Dimensionierung des Überdruckventils 12 sowie der an der Premixgasversorgung beteiligten Zufuhrleitungen 11 und 14 ist es möglich, den Verbrennungsvorgang in an sich bekannter Weise zu optimieren.

Auch mit dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist es möglich, eine ge- zielte Premixgaszuteilung auf die Stufen S1 und S2 der Brennerschalen des Vor- mischbrenners gemäß, der Diagrammdarstellung in Figur 2 zu erhalten.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie Vorrichtung zur Brennstoffversorgung eines Vormischbrenners sind eine Reihe von Nachteilen verbunden : Durch die abge- stufte Premixgaszuführung in den Vormischbrenner kann dieser im signifikant größe- ren Bereichsgrenzen eingesetzt werden als nur einstufig ausgelegte Vormischbren- ner.

Mit Hilfe der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform ist lediglich eine einzige Pre- mixgaszuleitung erforderlich.

Durch die Verwendung eines als Überdruckventil ausgebildeten Regeleinheit ist zum Betreiben des Vormischbrenners lediglich eine einzige Regeleinheit erforderlich.

Die Nachrüstung des erfindungsgemäßen Verfahrens an bereits bestehende Vor- mischbrennersysteme ist einfach durchführbar zumal die Verwendung von zwei und mehr getrennter Premixgaszuleitungssysteme nicht erforderlich ist.

Durch die gezielte Zufuhr eines Minimumanteils von Premixgas in den zweiten Be- reich des Vormischbrenners über die Beipassleitung ist es nicht erforderlich diese Zufuhrleitung mit Erdgas zu reinigen. Versuche zeigten, dass das erfindungsgemäße System nur geringe Pulsationen im Anfahrverhalten hervorrufen. Mit der individuellen Premixgaszuteilung auf die unterschiedlichen Bereiche des Vormischbrenners ist es möglich, auch bei auftretenden Alterungserscheinungen entsprechend Optimierun- gen vorzunehmen.

Aufgrund des möglichen Verzichtes einer Pilotgaszuführung können jegliche Pulsai- onen, die beim Umschalten zwischen Pilotgas-zu Premixgaszufuhr auftreten, ver- mieden werden.

Die gesamte Vorrichtung ist konstruktiv einfach und kostengünstig herstellbar.

Bezugszeichenliste 1,2 Brennerschalen 3 Premixgasaustrittsöffnungen 4,5 Zuleitungen 6 Premixgas 7 Flüssigbrennstoffzerstäubungseinrichtung 8 Zufuhrleitung 9 Hauptregeleinheit 10 Kreuzungspunkt 1 1 Abzweigungsleitung 1 2 Überdruckventil 13 Bypassleitung 14 Drosselelement 15 Kolben 16 Feder 17 Gegenkontur 1 8 Anschlag S1, S2 Bereiche 1 2 für den gestufteb Premixgasaustriff