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Patent Searching and Data


Title:
SILO COMBUSTION CHAMBER FOR A GAS TURBINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/150095
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a silo combustion chamber (1) for a gas turbine (46) which can be coupled to a heat exchanger (54) during operation, comprising a flame tube (12) which is made of an inner wall (2) and a flame tube base (8) and which delimits a combustion chamber (10); an outer wall (6) which surrounds the inner wall (2), thereby forming a cavity (4); an annular chamber (20) which at least partly surrounds the outer wall (6) and which has a number of supply lines (22), said supply lines (22) being fluidically coupled to the hot side (57) of a heat exchanger (54) during the operation of the gas turbine (46); and a number of burners (24), each of which opens into the combustion chamber (10) on the outlet side through an opening (26) in the flame tube base (8) and the oxygen supply (34) of which is fluidically connected to the annular chamber (20). A collecting chamber (16) is provided which is arranged over the flame tube base (8), and a number of connection pieces (18) are also provided. The annular chamber (20) is connected to the collecting chamber (16) via each connecting piece (18), and each burner (24) is fluidically connected to the collecting chamber (16) in order to supply oxygen. The cavity (4) between the inner wall (2) and the outer wall (6) is locally fluidically separated from the collecting chamber (16).

Inventors:
WILKE MARTIN (DE)
Application Number:
PCT/EP2015/055799
Publication Date:
October 08, 2015
Filing Date:
March 19, 2015
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
F23R3/04; F02C7/08; F02C7/18; F23R3/42
Foreign References:
EP0405730A11991-01-02
GB2044361A1980-10-15
EP1433924A22004-06-30
US4356698A1982-11-02
US5819540A1998-10-13
JP2008115777A2008-05-22
JP2002317649A2002-10-31
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Claims:
Patentansprüche

1. Silobrennkammer (1) für eine im Betrieb an einen Wärmetauscher (54) koppelbare Gasturbine (46), umfassend

ein durch eine innere Wandung (2) und einen Flammrohrboden (8) gebildetes Flammrohr (12), welches einen Brennraum (10) begrenzt,

eine äußere Wandung (6), welche die innere Wandung (2) unter Ausbildung eines Hohlraumes (4) umgibt,

eine die äußere Wandung (6) zumindest abschnittsweise umlau¬ fende Ringkammer (20), welche eine Anzahl von Zuleitungen (22) aufweist, wobei die Zuleitungen (22) im Betrieb der Gas¬ turbine (46) strömungstechnisch mit der Warmseite (57) eines Wärmetauschers (54) koppelbar sind, und

eine Anzahl von Brennern (24), welche jeweils ausgangsseitig durch eine Öffnung (26) im Flammrohrboden (8) in den Brennraum (10) münden und deren SauerstoffVersorgung (34) strömungstechnisch mit der Ringkammer (20) verbunden sind,

dadurch gekennzeichnet, dass

eine Sammelkammer (16) umfasst ist, welche über dem Flamm¬ rohrboden (8) angeordnet ist, und eine Anzahl von Verbindungsstücken (18) umfasst ist,

wobei die Ringkammer (20) mit der Sammelkammer (16) über das oder jedes Verbindungsstück (18) verbunden ist, und der oder jeder Brenner (24) zur SauerstoffVersorgung strömungstechnisch mit der Sammelkammer (16) verbunden ist, und

wobei der Hohlraum (4) zwischen der inneren Wandung (2) und der äußeren Wandung (6) lokal strömungstechnisch von der Sammelkammer (16) getrennt ist.

2. Silobrennkammer (1) nach Anspruch 1,

wobei die Ringkammer (20) einen offenen Ring bildet.

3. Silobrennkammer (1) nach einem der vorhergehenden An- Sprüche,

wobei die innere Wandung (2) eine Vielzahl von Bohrungen (38) aufweist .

4. Silobrennkammer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei das Flammrohr (8) im Wesentlichen zylinderförmig ist. 5. Silobrennkammer (1) nach Anspruch 4,

wobei die Anordnung des oder jedes Brenners (24) im Flammrohrboden (8) drehsymmetrisch ist.

6. Silobrennkammer (1) nach einem der vorhergehenden An- Sprüche,

wobei die äußere Wandung eine aufgeflanschte Haube (28) um- fasst, welche sich über den Bereich über dem Flammrohrboden (8) erstreckt. 7. Gasturbine (46), umfassend wenigstens eine Silobrennkam¬ mer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und einen insbesondere als Rekuperator (52) ausgebildeten Wärmetauscher (54) ,

wobei der Verdichter der Gasturbine (46) strömungstechnisch mit der Kaltseite (51) des Rekuperators (52) verbunden ist, und

wobei die Warmseite (57) des Rekuperators (52) über die oder jede Zuleitung (22) strömungstechnisch mit der Ringkammer (20) verbunden ist.

8. Wärmekraftwerk (44) mit einer Gasturbine (46) nach Anspruch 7.

Description:
Beschreibung

Silobrennkammer für eine Gasturbine Die Erfindung betrifft eine Silobrennkammer für eine Gasturbine, umfassend ein durch eine innere Wandung und einen

Flammrohrboden gebildetes Flammrohr, welches einen Brennraum begrenzt, eine äußere Wandung, welche die innere Wandung un ¬ ter Ausbildung eines Hohlraumes umgibt, und eine Anzahl von Brennern, welche jeweils ausgangsseitig durch eine Öffnung im Flammrohrboden in den Brennraum münden.

In einer Gasturbine wird die Verbrennungswärme eines Brenn ¬ stoffes in mechanische Arbeit umgewandelt. Der thermodynami- sehe Kreisprozess , welcher diese Umwandlung beschreibt, ent ¬ spricht näherungsweise dem Joule-Kreisprozess .

Dabei wird zunächst ein sauerstoffhaltiges Arbeitsgas, in der Praxis meist Luft, von einer Verdichterkammer verdichtet, wo- bei es sich von einer Ausgangstemperatur Tj auf T 2 erwärmt, und der Druck steigt. Im zweiten Schritt wird dem Arbeitsgas in einer Brennkammer bei konstantem Druck durch Verbrennen des zugemischten Brennstoffes Wärme zugeführt, wodurch die Temperatur weiter auf T3 ansteigt. Das verdichtete, erhitzte Arbeitsgas verrichtet dann mechanische Arbeit, indem es ex ¬ pandiert und dabei über Schaufeln die Turbine antreibt. Hier ¬ bei sinkt die Temperatur auf T 4 . Auch der Druck sinkt. Ein Teil der mechanischen Arbeit, welche an der Turbine gewonnen wird, kann zur Verdichtung im ersten Schritt herangezogen werden. In einem letzten Schritt wird dem Arbeitsgas bei konstantem Druck durch Kühlung Abwärme entzogen, wodurch die Temperatur wieder auf Tj absinkt. Für die Näherung eines idealen Gases ergibt sich hierbei der Wirkungsgrad des Prozesses zu η=\-{Τ Λ λ )ΐ{Τ,-Τ 2 ).

Aufgrund der starken Zunahme regenerativer Energieerzeugung in immer mehr Industrieländern kommt Wärmekraftwerken, welche Gasturbinen einsetzen, eine immer höhere Bedeutung zu. Die fehlende Planungssicherheit, welche eine Energieerzeugung durch Solarenergie oder Windkraft aus naturgegebenen Gründen mit sich bringt, muss durch ausreichende Reservekapazitäten in der Erzeugung ausgeglichen werden, welche zudem möglichst schnell die angeforderte Leistung bereitzustellen imstande sind. Hier sind Kraftwerke, welche mit Gasturbinen betrieben werden, infolge der Flüchtigkeit des verwendeten Brennstoffes gegenüber den thermodynamisch trägeren Kohlekraftwerken oder gar Kernreaktoren deutlich im Vorteil.

Der Wirkungsgrad einer Gasturbine als Quotient der erzeugten Energie über den totalen Energieinhalt des eingesetzten

Brennstoffes beträgt selbst bei einer modernen Anlage deut ¬ lich unter 50%, da die durch Verbrennung zugeführte Wärme als Abwärme wieder abgeführt wird, und somit der Energieinhalt der Abwärme nach der Expansion des Arbeitsgas nicht mehr ge ¬ nutzt wird.

Der Wirkungsgrad kann jedoch durch Nutzung dieser Abwärme erhöht werden, indem beispielsweise in einem zweiten Kreislauf durch die Abwärme eine Dampfturbine eines zweiten Wärmekraft ¬ werkes betrieben wird (sogenannte „combined cycle"- oder „Gas-und-Dampf"-Technologie) . Hierdurch kann der Wirkungsgrad um den Grad der Abwärme, welche der Dampfturbine zugeführt werden kann, verbessert werden. Für diese Verbesserung des Wirkungsgrades steigt jedoch der Systemaufwand an, da nun der gesamte Dampfkreislauf an die Gasturbine anzubinden und rege ¬ lungstechnisch auf diese abzustimmen ist, wodurch sich die Investitionskosten einer Anlage erhöhen. Überdies können viele bereits existierende Wärmekraftwerke mit Gasturbinen auf ¬ grund der Dimensionen der Komponenten eines Dampfkreislaufes nicht ohne Weiteres mit einem solchen nachgerüstet werden.

Eine mögliche weiterführende Lösung kann hierbei sein, die Abwärme des Abgases der Gasturbine durch die Einbindung in einen Rekuperatorprozess dazu zu nutzen, das im ersten

Schritt vorverdichtete Arbeitsgas weiter zu erwärmen, bevor die Verbrennungswärme des Brennstoffes zugeführt wird. Da in vielen Gasturbinen die Temperatur T 2 des vorverdichteten Arbeitsgases unter der Abwärmetemperatur T 4 liegt, muss im idealen Modell die dieser Differenz T 4 -T 2 entsprechende Wärme ¬ menge dem Arbeitsgas nicht durch den Energieinhalt des Brenn ¬ stoffes zugeführt werden, sondern kann eingespart werden, was zu einer entsprechenden Erhöhung des Wirkungsgrades führt.

Ein ungelöstes Problem stellt hierbei die technische Umset ¬ zung der Einbindung insbesondere eines bestehenden Gasturbinen-Systems in einen Rekuperatorprozess dar, wobei der Rück ¬ führung des Arbeitsgases vom Wärmetauscher hierbei eine be ¬ sondere Rolle zukommt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, in einer Gasturbine das Ar ¬ beitsgas auf möglichst einfache Weise von einem Wärmetauscher zurückzuführen .

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Silobrenn ¬ kammer für eine im Betrieb an einen Wärmetauscher koppelbare Gasturbine, umfassend ein durch eine innere Wandung und einen Flammrohrboden gebildetes Flammrohr, welches einen Brennraum begrenzt, eine äußere Wandung, welche die innere Wandung un ¬ ter Ausbildung eines Hohlraumes umgibt, eine die äußere Wan ¬ dung zumindest abschnittsweise umlaufende Ringkammer, welche eine Anzahl von Zuleitungen aufweist, wobei die Zuleitungen im Betrieb der Gasturbine strömungstechnisch mit der Warmsei ¬ te eines Wärmetauschers koppelbar sind, und eine Anzahl von Brennern, welche jeweils ausgangsseitig durch eine Öffnung im Flammrohrboden in den Brennraum münden und deren Sauerstoffversorgung strömungstechnisch mit der Ringkammer verbunden sind .

Unter der Warmseite des Wärmetauschers ist hierbei die Ge ¬ samtheit der Ableitungen aus dem Bereich, in welchem im Wärmetauscher die Wärmeübertragung zwischen dem diesen durchströmenden Arbeitsgas und der Wärmezufuhr stattfindet, zu verstehen. Insbesondere kann hierbei dem Wärmetauscher Wärme durch die Abwärme der Gasturbine zugeführt werden, und insbe- sondere kann die Gasturbine einen Verdichter aufweisen, von welchem aus dem Wärmetauscher ein Anteil des Arbeitsgases zur Erwärmung zugeführt wird.

Der Erfindung liegen hierbei folgende Überlegungen zugrunde:

Die Konzeption einer Gasturbine erfordert komplexe strömungs- und werkstofftechnische sowie thermodynamische Modellierungen und numerische Berechnungen, welche zu einem Großteil durch Praxistest an Prototypen verifiziert werden müssen. Jede Mo ¬ difikation an einem bestehenden Gasturbinen-System erfordert somit auch eine Anpassung der besagten Modellierungen und Berechnungen. Es ist somit von erheblichem Vorteil, einen Mechanismus zur Rückführung des Arbeitsgases von einem Wärme ¬ tauscher zu einer Brennkammer a priori so zu gestalten, dass er unter möglichst geringen baulichen Veränderungen in ein bestehendes Konzept einer Gasturbine integriert werden kann. Überdies wird hierdurch auch die Möglichkeit eröffnet, eine bereits in Betrieb genommene Gasturbine, bei welcher kein Wärmetauscher vorgesehen ist, unter vergleichsweise geringem Aufwand nachzurüsten .

Unter der Vorgabe möglichst geringer Modifikationen ist es somit vorteilhaft, das Flammrohr, welches im Konzeptionspro- zess aufgrund der hohen Temperaturen bei der Verbrennung des Gemisches aus Arbeitsgas und Brennstoff und der gewünschten Weiterleitung des so erzeugten Abgases an eine Expansionsturbine eine besonders komplexe Komponente darstellt, in seiner Geometrie nicht zu verändern. Die innere Wandung und der Flammrohrboden bleiben somit unverändert.

Für eine möglichst geringe Modifikation der äußeren Wandung ist zu beachten, dass der Hohlraum zwischen der inneren Wandung und der äußeren Wandung bevorzugt mit einem Anteil des von einem Verdichter der Gasturbine vorverdichteten Arbeitsgases beaufschlagt ist, um somit insbesondere die innere Wan ¬ dung, welche im Betrieb den hohen Verbrennungstemperaturen im Brennraum ausgesetzt ist, von außen zu kühlen. Bevorzugt ist dies bei der Rückführung des Arbeitsgases von einem Wärmetau ¬ scher zu berücksichtigen. Ebenso ist zu berücksichtigen, dass, falls das Arbeitsgas vom Wärmetauscher zu einer Mehrzahl an Brennern zurückgeführt werden soll, für eine gleichmäßige Verbrennung des mit dem Arbeitsgas gemischten Brennstoffes das Arbeitsgas der jeweiligen SauerstoffVersorgung der einzelnen Brennern als möglichst gleichmäßiger Massestrom unter möglichst gleichmäßigem Druck zuzuführen ist.

Eine für die Erfindung zentrale Erkenntnis ist nun, außerhalb der äußeren Wandung eine diese zumindest abschnittsweise um ¬ laufende Ringkammer vorzusehen, welche eine Anzahl von Zuleitungen aufweist, über welche im Betrieb der Gasturbine von der Warmseite des Wärmetauschers das Arbeitsgas in Richtung der Brenner zurückgeführt werden kann. Mittels der Ringkammer ist die Möglichkeit gegeben, das Arbeitsgas unter möglichst homogenem Druck der jeweiligen SauerstoffVersorgung mehrere Brenner zuzuführen. Die strömungstechnische Verbindung von der Ringkammer zu einem Brenner kann dabei so gestaltet werden, dass die äußere Wandung nur geringfügig modifiziert wer ¬ den muss.

Bevorzugt bildet die Ringkammer hierbei einen offenen Ring, d.h., die Ringkammer umläuft die äußere Wandung nicht voll ¬ ständig. Dies kann je nach Anzahl der Zuleitungen und der Ausgestaltung der Verbindungen zu dem oder jedem Brenner strömungstechnisch von Vorteil sein. Insbesondere bei einer Zuleitung und einer Mehrzahl von Verbindungen zu Brennern wird somit in der Ringkammer eine ungewollte Turbulenz erschwert .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Silobrennkammer eine Sammelkammer, welche über dem Flammrohrboden angeordnet ist, und eine Anzahl von Verbindungsstü ¬ cken, wobei die Ringkammer mit der Sammelkammer über das oder jedes Verbindungsstück verbunden ist, und der oder jeder Brenner zur SauerstoffVersorgung strömungstechnisch mit der Sammelkammer verbunden ist, und wobei der Hohlraum zwischen der inneren Wandung und der äußeren Wandung lokal strömungstechnisch von der Sammelkammer getrennt ist.

Unter einer lokalen strömungstechnischen Trennung ist zu verstehen, dass in der Silobrennkammer selbst oder in ihrer unmittelbaren Umgebung keine strömungstechnische direkte Ver ¬ bindung zwischen der Sammelkammer und dem Hohlraum existiert, welche nicht durch einen Brenner führen würde. Im Folgenden ist unter einer Trennung, soweit nichts anderes spezifiziert ist, immer eine lokale strömungstechnische Trennung in einem zu obigen Ausführungen analogen Sinn zu verstehen.

Mittels der über dem Flammrohrboden angeordneten Sammelkammer, welche den oder jeden Brenner zumindest teilweise umgibt, lässt sich eine besonders gleichmäßige Druckvertei ¬ lung im Bereich des oder jedes Brenners erreichen. Dies ist insbesondere bei einer Mehrzahl an Brennern vorteilhaft, da in diesem Fall die SauerstoffVersorgung jedes Brenners vom Arbeitsgas, welches vom Wärmetauscher erwärmt zurückgeführt wird, im Wesentlichen mit demselben Druck beaufschlagt wird, was eine gleichmäßige Verbrennung begünstigt.

Da der Hohlraum zwischen der inneren Wandung und der äußeren Wandung bevorzugt mit einem Anteil des von einem Verdichter der Gasturbine vorverdichteten Arbeitsgases beaufschlagt ist, wird durch die Trennung der Sammelkammer vom Hohlraum verhindert, dass sich dieser Anteil des Arbeitsgases mit dem Ar ¬ beitsgas in der Sammelkammer mischten kann, welches bereits vom Wärmetauscher erwärmt wurde, was sonst zu Verlusten im Wirkungsgrad führen würde. Bevorzugt ist hierbei der Flamm ¬ rohrboden ein- oder beidseitig mit einem besonders hitzebe ¬ ständigen Material zu verstärken.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Silobrennkammer eine der Anzahl von Brennern entsprechende Anzahl von Stutzen, welche jeweils mit der Ringkammer verbunden sind, wobei der Hohlraum sich über den Flammrohrboden erstreckt, und wobei der oder jeder Brenner von einem durch die äußere Wandung zur jeweiligen Öffnung im Flammrohrboden geführten Stutzen derart umschlossen ist, dass seine SauerstoffVersorgung strömungstechnisch mit der Ringkammer verbunden und vom Hohlraum lokal strömungstechnisch getrennt ist.

Durch eine direkte Verbindung der SauerstoffVersorgung eines Brenners mit der Ringkammer über den entsprechenden Stutzen lässt sich die Rückführung des Arbeitsgases vom Wärmetauscher besonders ökonomisch konzipieren. Es werden hierfür nur maßgebliche konstruktive Veränderungen in der äußeren Wandung erfordert, durch welche der jeweilige Stutzen zu führen ist. Dadurch, dass der Hohlraum sich über den Flammrohrboden erstreckt, kann dieser ebenso vom durch einen Verdichter der Gasturbine vorverdichteten Arbeitsgas gekühlt werden, wie die innere Wandung. Somit entstehen, verglichen mit bestehenden Konzepten, keine erhöhten Anforderungen an die thermische Belastbarkeit des Flammrohrbodens.

Bevorzugt weist hierbei der oder jeder Stutzen wenigstens ei ¬ nen Dehnungskompensator auf. Durch einen Dehnungskompensator können Wärmespannungen an einem Stutzen ausgeglichen werden, welche durch die unterschiedlichen Temperaturen des Arbeitsgases innerhalb des Stutzens und des Arbeitsgases, welches im Hohlraum den Stutzen von außen umströmt, entstehen können. Das vorverdichtete Arbeitsgas im Hohlraum kann Temperaturen von 350°C-400°C aufweisen, während der Wärmetauscher das Arbeitsgas auf bis zu 550°C erwärmt.

Als weiter vorteilhaft erweist es sich hierbei, wenn der Flammrohrboden eine Vielzahl von Bohrungen aufweist. Durch derartige Bohrungen kann vorverdichtetes Arbeitsgas aus dem Hohlraum infolge der Druckdifferenz in geringen Mengen in den Brennraum strömen, wo es zur Kühlung des Materials des Flammrohrbodens beiträgt. Dies reduziert die Temperatur für die Werkstoffe, welche für den Flammrohrboden verwendet werden, ausgelegt werden sollten. Bevorzugt weist die innere Wandung eine Vielzahl von Bohrun ¬ gen auf. Dies reduziert die Temperatur für die Werkstoffe, welche für die innere Wandung verwendet werden, ausgelegt werden sollten.

Günstigerweise ist das Flammrohr im Wesentlichen zylinderförmig. Hierunter ist geometrisch ein senkrechter Zylinder zu verstehen, dessen Grundfläche rotations- oder hochzählig drehsymmetrisch ist. Eine derartige Geometrie erlaubt eine besonders einfache Konstruktion bei einer vergleichsweise vorteilhaften Druckverteilung sowohl im Hohlraum als auch im Brennraum.

Insbesondere ist hierbei die Anordnung des oder jedes Bren- ners im Flammrohrboden drehsymmetrisch, was sich günstig auf die Druckverteilung im Brennraum auswirkt und einen gleichmäßigen Massestrom in jedem Brenner begünstigt. Dies ist vorteilhaft für die Expansion des mit Brennstoff gemischten, verbrannten Arbeitsgases, und trägt somit zu einem vorteil- haften Wirkungsgrad bei.

In einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird umfasst die äußere Wandung eine auf die äußere Wandung geflanschte Haube, welche sich über den Bereich über dem Flammrohrboden erstreckt. Insbesondere lassen sich durch eine solche Haube eine Brennstoffleitung zu einem Brenner und Stutzen von der Ringkammer zu einem Brenner oder Verbindungsstücke von der Ringkammer zur Sammelkammer führen sowie weitere Öffnungen für den Überstand des oder jedes Brenners vor- sehen. Diese Maßnahmen vereinfachen insbesondere das Nachrüs ¬ ten einer bestehenden Gasturbine zur Verwendung mit einem Wärmetauscher .

Die Erfindung gibt weiter eine Gasturbine und ein Wärmekraft- werk mit einer entsprechenden Gasturbine an. Die Gasturbine umfasst hierbei wenigstens eine Silobrennkammer der vorbe ¬ schriebenen Art, und einen insbesondere als Rekuperator ausgebildeten Wärmetauscher, wobei der Verdichter der Gasturbine strömungstechnisch mit der Kaltseite des Rekuperators verbunden ist, und wobei die Warmseite des Rekuperators über die oder jede Zuleitung strömungstechnisch mit der Ringkammer verbunden ist.

Die für die Silobrennkammer und ihre Weiterbildungen genannten Vorteile können dabei sinngemäß auf die Gasturbine und auf das die Gasturbine umfassende Wärmekraftwerk übertragen werden .

Nachfolgend werden mitunter Ausführungsbeispiele der Erfin ¬ dung anhand einiger Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zei ¬ gen jeweils schematisch:

FIG 1 in einer Querschnittdarstellung eine Silobrennkammer mit einer Ringkammer und einer mit dieser verbundenen Sammelkammer,

FIG 2 in einer Querschnittdarstellung eine Silobrennkammer mit einer Ringkammer, von welcher aus Stutzen zu den einzelnen Brennern führen,

FIG 3 in einer Draufsicht eine Silobrennkammer mit einer als offenem Ring ausgebildeten Ringkammer, und

FIG 4 in einer Draufsicht ein Wärmekraftwerk mit einer

Gasturbine .

Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In FIG 1 ist in einer Querschnittsdarstellung eine Silobrennkammer 1 für eine nicht näher dargestellte Gasturbine ge ¬ zeigt. Die Silobrennkammer 1 umfasst eine innere Wandung 2, welche unter Ausbildung eines Hohlraumes 4 von einer äußeren Wandung 6 umgeben ist. Die innere Wandung 2 begrenzt mit dem daran anschließenden Flammrohrboden 8 den im Wesentlichen zy- linderförmigen Brennraum 10 des Flammrohres 12. Auf der dem Brennraum 10 abgewandten Seite des Flammrohrbodens 8, welcher dort durch ein Stützgerüst 14 verstärkt ist, ist eine Sammel ¬ kammer 16 angeordnet, welche über Verbindungsstücke 18 mit einer Ringkammer 20 verbunden ist, die die Silobrennkammer 1 außerhalb der äußeren Wandung 6 umläuft. Zur Ringkammer 20 führt eine Zuleitung 22 von einem in der Zeichnung nicht dargestellten Rekuperator. Die Brenner 24 münden von der Sammelkammer 16 durch Öffnungen 26 in den Brennraum 10.

Die Sammelkammer 16 wird oberhalb der Brenner 24 durch eine aufgeflanschte Haube 28 begrenzt, in welcher Ausnehmungen 30 für die Brenner 24 vorgesehen sind, und von welcher die Verbindungsstücke 18 zur Ringkammer 20 führen. In dieser Ausgestaltung ist die Haube 28 auf einen umlaufenden Ring 32 aufgeflanscht , wobei die Haube 28 und der Ring 32 jeweils als Teil der äußeren Wandung 6 aufzufassen sind. Durch die Sammelkammer 16 und die Verbindungsstücke 18 erhöht sich im Ver ¬ gleich zu einer Ausgestaltung ohne Rekuperator der notwendige Bauraum über dem Flammrohrboden 8. Die notwendige Höhe wird hier durch den Ring 32 gewonnen.

Von einem nicht näher dargestellten Verdichter der Gasturbine wird ein Teil des vorverdichteten Arbeitsgases einem Rekupe ¬ rator zugeführt und von diesem erwärmt. Durch die Zuleitung 22 wird das vom Rekuperator erwärmte Arbeitsgas in die Ring ¬ kammer 20 geleitet, von wo es über die Verbindungsstücke 18 in die Sammelkammer 16 gelangt, und dort in die jeweilige SauerstoffVersorgung 34 der Brenner 24 strömen kann. In den Brennern 24 wird das verdichtete, vom Rekuperator erwärmte Arbeitsgas mit einem Brennstoff vermischt und in den Brenn ¬ raum 10 des Flammrohres 12 verbrannt, wobei die Abgase und die Abwärme über das Flammrohr 12 zum Rekuperator abgeführt werden, wo mit der Abwärme das vorverdichtete Arbeitsgas er ¬ wärmt wird.

Ein weiterer Teil des vorverdichteten Arbeitsgases wird in nicht näher dargestellter Art in den Hohlraum 4 geleitet. Der Hohlraum 4 ist gegen die Sammelkammer 16 durch den Flammrohrboden 8 verlängernde Schottbleche 36 abgegrenzt. Kleine Boh ¬ rungen 38 in der inneren Wandung 2 bis zur Höhe der Schottbleche 36 können hierbei helfen, die innere Wandung 2 zu küh- len. Das vorverdichtete Arbeitsgas, welches durch den Hohl ¬ raum 4 strömt, kann Temperaturen von 300°C-400°C aufweisen. Die Temperatur im Bereich der Brenner 24 kann über 1400°C betragen. Das Material des Flammrohrbodens 8 und der inneren Wandung 2 muss für die entstehenden Brenntemperaturen ausge- legt sein, was zu Kosten, z.B. für Keramikplatten, führt.

Das durch die Bohrungen 38 in der inneren Wandung 2 in den Brennraum 10 strömende vorverdichtete Arbeitsgas kühlt durch das Temperaturgefälle die innere Wandung 2 in diesem Bereich, so dass die Werkstoffe dort für einen geringeren Temperaturbereich ausgelegt werden können. Die Bohrungen 38 sind hierbei so fein auszugestalten, dass die Menge des die Bohrungen 38 zur Kühlung der inneren Wandung 2 durchströmende Arbeitsgases möglichst gering ist (unter Randbedingung einer gewünschten Mindestkühlleistung) , und dass insbesondere kein nennenswerter Druckverlust im Hohlraum 4 stattfindet. Da das vom Rekuperator erwärmte Arbeitsgas eine Temperatur von bis zu 600 °C aufweisen kann, wäre die Kühlwirkung durch entsprechende Bohrungen im Flammrohrboden 8 geringer, weswegen es hier vorzuziehen ist, das Material des Flammrohrbodens 8 an ¬ derweitig für die hohen Brenntemperaturen auszulegen.

In FIG 2 ist in einer Querschnittsdarstellung eine weitere mögliche Ausgestaltung einer Silobrennkammer 1 für eine nicht näher dargestellte Gasturbine gezeigt. Der Hohlraum 4, wel ¬ cher zwischen der inneren Wandung 2 und der äußeren Wandung 6 gebildet wird, erstreckt sich hierbei über den Flammrohrboden 8. Von der Ringkammer 20 führen Stutzen 40, welche durch die auf den Ring 32 geflanschte Haube 28 geführt sind, zu je ei- nem Brenner 24. Der Stutzen 40 umschließt dabei die SauerstoffVersorgung 34 des jeweiligen Brenners 24 bis zu dessen Öffnung 26 in den Brennraum 10 hin, so dass die Sauerstoffversorgung 34 lokal strömungstechnisch vom Hohlraum 4 ge- trennt ist. Das vom Rekuperator erwärmte, vorverdichtete Ar ¬ beitsgas wird somit über die Zuleitung 22, die Ringkammer 20 und den entsprechenden Stutzen 40 direkt der SauerstoffVersorgung 34 des jeweiligen Brenners 24 zugeleitet. Durch eine Ausnehmung 42 im Stutzen 40 kann der jeweilige Brenner 24 mit einer BrennstoffVersorgung verbunden werden. Um die bei den unterschiedlichen Temperaturen innerhalb und außerhalb des Stutzens 40 auftretenden Wärmespannungen besser aufzunehmen, ist in jeden Stutzen ein Dehnungskompensator 43 integriert.

In dieser Ausgestaltung kann auch der Flammrohrboden 8 kleine Bohrungen 38 zur Kühlung des Materials aufweisen.

In FIG 3 ist in einer Draufsicht eine Silobrennkammer 1 mit einer als offenem Ring ausgebildeten Ringkammer 20 gezeigt. Von der an die Zuleitung 22 angeschlossenen Ringkammer 20 führen sechs umlaufend angeordnete Verbindungsstücke 18 zur Sammelkammer 16, in welcher acht Brenner 24 angeordnet sind. In FIG 4 ist in einer schematischen Draufsicht ein Wärmekraftwerk 44 mit einer Gasturbine 46 dargestellt, welche zwei Silobrennkammern 1 aufweist. Von den jeweils nicht näher dargestellten Hohlräumen führt über Ableitungen 48 ein Leitungssystem 50 zu einer Kaltseite 51 des als Rekuperator 52 ausge- bildeten Wärmetauschers 54. In diesem wird in feinen Rohren

56, welche hier schematisch angezeigt sind, das vorverdichte ¬ te Arbeitsgas, welches über das Leitungssystem 50 dem Rekupe ¬ rator 52 zugeführt wird, durch die Abwärme des Verbrennungs ¬ prozesses der Gasturbine 46 erwärmt. Das erwärmte Arbeitsgas wird von der Warmseite 57 des Rekuperators 52 über ein Lei ¬ tungssystem 58 den jeweiligen Zuleitungen 22 der Silobrennkammern 1 zugeführt, wo es jeweils in die Sammelkammer ge ¬ langt, und dort zur SauerstoffVersorgung der Brenner strömt, wo es mit dem Brennstoff vermischt und in den Brennraum ver- brannt wird. Hierbei wird die Abwärme erzeugt, welche im Re ¬ kuperator 52 das vorverdichtete Arbeitsgas erwärmt. Die ers ¬ te Sammelkammer, die Brenner, deren SauerstoffVersorgung und die Brennräume sind in der Zeichnung nicht näher dargestellt. Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch dieses Ausführungsbeispiel einge- schränkt. Andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

Weiterhin kann die Erfindung folgende Gegenstände umfassen:

Silobrennkammer (1) für eine im Betrieb an einen Wärmetauscher (54) koppelbare Gasturbine (46), umfassend

ein durch eine innere Wandung (2) und einen Flammrohrboden (8) gebildetes Flammrohr (12), welches einen Brennraum (10) begrenzt, eine äußere Wandung (6), welche die innere Wandung (2) unter Ausbildung eines Hohlraumes (4) umgibt,

eine die äußere Wandung (6) zumindest abschnittsweise umlau ¬ fende Ringkammer (20), welche eine Anzahl von Zuleitungen (22) aufweist, wobei die Zuleitungen (22) im Betrieb der Gas- turbine (46) strömungstechnisch mit der Warmseite (57) eines Wärmetauschers (54) koppelbar sind, und eine Anzahl von Brennern (24), welche jeweils ausgangsseitig durch eine Öffnung (26) im Flammrohrboden (8) in den Brennraum (10) münden und deren SauerstoffVersorgung (34) strömungstechnisch mit der Ringkammer (20) verbunden sind.

Eine solche vorab beschriebene Silobrennkammer (1),

wobei die Ringkammer (20) einen offenen Ring bildet. Eine solche vorab beschriebene Silobrennkammer (1),

umfassend eine Sammelkammer (16), welche über dem Flammrohrboden (8) angeordnet ist, und eine Anzahl von Verbindungsstü ¬ cken (18), wobei die Ringkammer (20) mit der Sammelkammer (16) über das oder jedes Verbindungsstück (18) verbunden ist, und der oder jeder Brenner (24) zur SauerstoffVersorgung strömungstechnisch mit der Sammelkammer (16) verbunden ist, und wobei der Hohlraum (4) zwischen der inneren Wandung (2) und der äußeren Wandung (6) lokal strömungstechnisch von der Sammelkammer (16) getrennt ist.

Alternativ eine solche vorab beschriebene Silobrennkammer (1), umfassend eine der Anzahl von Brennern (24) entsprechen ¬ de Anzahl von Stutzen (40), welche jeweils mit der Ringkammer (20) verbunden sind, wobei der Hohlraum sich über den Flammrohrboden (8) erstreckt, und wobei der oder jeder Brenner (2) von einem durch die äußere Wandung (6) zur jeweiligen Öffnung (26) im Flammrohrboden (8) geführten Stutzen (40) derart umschlossen ist, dass seine SauerstoffVersorgung (34) strömungstechnisch mit der Ringkammer (20) verbunden und vom Hohlraum (4) lokal strömungstechnisch getrennt ist. Der oder jeder Stutzen kann in einer Weiterführenden Ausführungsform wenigstens einen Dehnungskompensator (43) aufweist. Alterna ¬ tiv oder auch zusätzlich kann der Flammrohrboden (8) eine Vielzahl von Bohrungen (38) aufweisen.

Eine solche vorab beschriebene Silobrennkammer (1), wobei die innere Wandung (2) eine Vielzahl von Bohrungen (38) aufweist.

Eine solche vorab beschriebene Silobrennkammer (1), wobei das Flammrohr (8) im Wesentlichen zylinderförmig ist.

Eine solche vorab beschriebene Silobrennkammer (1), wobei die Anordnung des oder jedes Brenners (24) im Flammrohrboden (8) drehsymmetrisch ist.

Eine solche vorab beschriebene Silobrennkammer (1), wobei die äußere Wandung eine aufgeflanschte Haube (28) umfasst, welche sich über den Bereich über dem Flammrohrboden (8) erstreckt.

Eine Gasturbine (46), umfassend wenigstens eine solche vorab beschriebene Silobrennkammer (1), und einen insbesondere als Rekuperator (52) ausgebildeten Wärmetauscher (54),

wobei der Verdichter der Gasturbine (46) strömungstechnisch mit der Kaltseite (51) des Rekuperators (52) verbunden ist, und wobei die Warmseite (57) des Rekuperators (52) über die oder jede Zuleitung (22) strömungstechnisch mit der Ringkammer (20) verbunden ist. Ein Wärmekraftwerk (44) mit einer solchen vorab beschriebenen Gasturbine (46) .