AT314715B - Brenner - Google Patents

Brenner

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AT314715B
AT314715B AT544172A AT544172A AT314715B AT 314715 B AT314715 B AT 314715B AT 544172 A AT544172 A AT 544172A AT 544172 A AT544172 A AT 544172A AT 314715 B AT314715 B AT 314715B
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AT
Austria
Prior art keywords
burner
emulsion
gas
chamber
liquid
Prior art date
Application number
AT544172A
Other languages
English (en)
Inventor
Gabriel Robic Ing
Original Assignee
Elf Union
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Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner für das Verbrennen einer ternären Emulsion aus einem flüssigen Brennstoff, einem Dampf oder einem Gas und einem flüssigen Fluid, mit einem Hauptbrennerkörper, der an eine Rohrleitung zum Zuführen des flüssigen Brennstoffs angeschlossen ist, die in einer Kammer mündet, in der die Emulsion hergestellt wird, wobei die Kammer gegenüber dem Körper durch eine Haube abgeschlossen ist, in deren zentrale Öffnung sich eine bewegliche Regelspitze einfügt, die am Ende einer axial verschiebbaren
Regelstange sitzt, wobei eine den Hauptbrennkörper umgebende äussere Hülle vorgesehen ist, die eine Zuführzone für den Dampf oder das Gas und das flüssige Fluid begrenzt. 



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere den energetischen Wirkungsgrad von Brennern zu verbessern, indem man es ermöglicht, wesentlich höhere Wärmeleistungen zu erzielen als bei den früheren bekannten Brennerausführungen, ohne eine entsprechend proportionale Vergrösserung ihrer Abmessungen,   d. h.   ihres Gewichtes zu benötigen, wodurch auch die Kosten für die Bearbeitung der Teile verringert und damit die gesamten Herstellungskosten der Brennereinrichtungen ermässigt werden. 



   Man hat bereits eine Ausführung von Brennern vorgeschlagen, die derart durchgebildet sind, dass in der
Haube des Brenners eine ternäre Emulsion erzeugt werden kann, die aus einem flüssigen Brennstoff, einem
Dampf oder einem Gas und einem flüssigen Fluid besteht, Dampf oder Gas können die Verbrennung fördern oder selbst brennbar sein ; sie können auch feste Teilchen enthalten. Das flüssige Fluid schliesslich besteht aus reinem Wasser oder Wasser, das lösliche Anteile enthält, die geeignet sind, mit gewissen Verbrennungsprodukten zu reagieren. Der flüssige Brennstoff ist vorzugsweise ein reiner Kohlenwasserstoff oder eine Mischung, wie
Heizöl, oder ein Restprodukt der Erdölraffinierung. 



   Solche Brenner haben im allgemeinen einen Hauptbrennerkörper, einen Verteiler, der in die Haube des
Brenners den zu verbrennenden flüssigen Brennstoff fördert und eine Steuerachse oder-Stange, die gleichzeitig die Zufuhr des Brennstoffs und der beiden andern Bestandteile der ternären Emulsion steuert oder regelt ; diese
Achse oder Stange endet in einer beweglichen Spitze, die sich in die Nase des Brenners einfügt ; derartige bekannte Brenner sind dadurch gekennzeichnet, dass der flüssige Brennstoff durch den Verteiler in die Haube des
Brenners über zunächst längs und dann radial gerichtete Nuten eingeführt wird, die in eine Emulsionskammer münden, welche sich um die Steuerspitze herum erstreckt ;

   das verbrennungsfördernde oder brennbare Gas tritt in die Emulsionskammer durch tangentiale Spalte ein, die im Hauptbrennerkörper vorgesehen sind und in die sich auch die Einlassnuten für ein flüssiges zusätzliches Fluid öffnen, das die dritte Phase für die Emulsion bildet. 



   Die Herstellung der ternären Emulsion in demjenigen Augenblick, dem die Verbrennung unmittelbar folgt,   d. h.   in der Haube des Brenners, bringt bemerkenswerte Vorteile mit sich, insbesondere wegen der Tatsache, dass die Emulsionsbestandteile keine Möglichkeit haben, sich wieder zu trennen ; die entzündete Mischung bleibt vollkommen homogen. Ausserdem erreicht man durch das unmittelbare Einlassen der drei Emulsionsfluide in eine
Kammer, durch die eine bewegliche und mit genau   geprüftem   Profil ausgestattete Spitze hindurchführt, welche an eine axiale Betätigungsstange angeschlossen ist, nur eine einzige Regelbewegung, um den Durchsatz und die gesamte Zusammensetzung der Emulsion zu steuern. 



   Die Erfindung bezieht sich auf eine weitere Verbesserung der Brenner der oben erwähnten Art ; durch diese Verbesserung wird unter Beibehalten des allgemeinen Auslegungsprinzips und des Betriebes der erwähnten Brenner deren Betriebsverhalten und Wirkungsgrad ganz wesentlich verbessert. 



   Ein erfindungsgemässer Brenner für das Verbrennen einer ternären Emulsion aus einem flüssigen Brennstoff, einem Dampf oder einem Gas und einem flüssigen Fluid, mit einem Hauptbrennerkörper, der an eine Rohrleitung zum Zuführen des flüssigen Brennstoffs angeschlossen ist, die in einer Kammer mündet, in der die Emulsion hergestellt wird, und die gegenüber dem Körper durch eine Haube abgeschlossen ist, in deren zentrale öffnung sich eine bewegliche Regelspitze einfügt, die am Ende einer axial verschiebbaren Regelstange sitzt, wobei eine den Hauptbrennerkörper umgebende äussere Hülle vorgesehen ist, die eine Zuführzone für den Dampf oder das Gas und das flüssige Fluid begrenzt und ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass diese Zone mit der in der Haube angeordneten Emulgierkammer über Längskanäle verbunden ist,

   die um die Achse der Regelstange herum in dem Hauptbrennerkörper angeordnet sind. 



   Die   erfmdungsgemässe   Brennerkonstruktion gestattet somit die getrennte Zuführung zweier Phasen der ternären Emulsion zum Brenner, nämlich eines Dampfes oder Gases und eines flüssigen Mediums, insbesondere Wasser. Diese Zuführung erfolgt dabei in einer gegenüber dem Brennerkörper zurückversetzten Zone, woraus sich erhebliche Vorteile ergeben. Die erfindungsgemässe Konstruktion ermöglicht eine wirksame Kühlung des Brennerkörpers und die Erzielung eines wesentlich besseren energetischen Wirkungsgrades. 



   Im Gegensatz zur Erfindung werden bei weiters bekannten Konstruktionen die beiden genannten Phasen der Verbrennungszone des Brenners erst zugeführt, nachdem sie gemeinsam mit der dritten Phase,   d. h.   gemeinsam mit dem flüssigen Brennstoff eine Mischkammer durchströmt haben. Da sich jedoch diese Mischung der verschiedenen Komponenten unmittelbar an der Haube des Brenners vollzieht, tritt die genannte Mischkammer bei den bekannten Konstruktionen nicht besonders augenfällig in Erscheinung. 



   Die Ausbildung einer getrennten Zone der Emulsionskammer, in der vor der Mischung mit dem flüssigen Brennstoff selbst das Einlassen der beiden andern Emulsionskomponenten erfolgt,   d. h.   eines vorzugsweise verbrennungsfördernden oder verbrennbaren Dampfes oder Gases und des flüssigen Fluids, das im allgemeinen 

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 Wasser ist, macht es insbesondere möglich, den Hauptbrennerkörper bei gleichzeitigem Vorwärmen der Komponenten von ihrer Mischung mit dem flüssigen Brennstoff stark zu kühlen. Daraus folgt eine wesentliche Steigerung des Wirkungsgrades des Brenners, der nun in der Lage ist, sehr hohe Wärmeleistungen abzugeben.

   Beispielsweise steigt bei einem Brenner mit einer Leistung in der Grössenordnung von 5 Millionen Kalorien der Durchsatz des flüssigen Brennstoffs von 500 kg/h auf 1400 kg/h bei einem Heizöl, während anderseits der äussere Durchmesser der Brennervorrichtung von 250 mm auf nur 123 mm verringert werden kann. 



   Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung weist die äussere Hülle eine gemeinsame Zuleitung für Gas oder Dampf und das flüssige Fluid auf, so dass sich die Medien bereits in der Raumzone innig mischen, bevor sie in die Emulgierkammer durch die Längskanäle des Hauptbrennerkörpers eintreten. 



   Eine andere Variante ist zweckmässig so ausgebildet, dass die äussere Hülle eine für das Einführen des Gases oder des Dampfes allein bestimmte Zuleitung aufweist und die Raumzone zumindest durch eine interne Rohrschlange oder Rohrwendel für das flüssige Fluid durchsetzt ist, so dass die Mischung des Gases oder des Dampfes und des flüssigen Fluids erst unmittelbar in der Emulgierkammer mit dem flüssigen Brennstoff erfolgt. 



   Weitere Merkmale eines erfindungsgemäss ausgeführten Brenners werden sich anlässlich der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles ergeben, das zur Erläuterung der beiden oben erwähnten Varianten bestimmt ist ; dieses Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung veranschaulicht, die zwei wegen der grossen Brennerlänge unterbrochene axiale Längsschnitte dieses Brenners zeigt. 



   Wie man aus der Zeichnung ersieht, hat der dargestellte Brenner im wesentlichen einen Hauptbrennerteil an dessen rückwärtigem Teil eine axiale   Leitung --2-- vorgesehen,   insbesondere angeformt ist. An dem Ende dieser rückwärtigen Leitung ist ein Aussengewinde --3-- vorgesehen, auf das eine T-förmige   Anschlussarmatur --4-- mit   einem seitlichen Anschluss --5-- aufgeschraubt ist ; über diesen seitlichen Anschluss kann in das Innere der in Richtung des Brennerhauptteils --1-- verlaufenden Leitung eine der Komponenten der ternären, in dem Brenner erzeugten Emulsion eingeführt werden, insbesondere der flüssige Brennstoff.

   Dieser ist in dem ganz allgemeinen Fall ein Kohlenwasserstoff, wie ein Heizöl oder ein Restprodukt 
 EMI2.1 
 der durch die   Leitung --2-- zugeführt   wird, in den Innenraum einer   Kammer--12--gestatten ;   diese Kammer dient zum Herstellen der Emulsion aus den drei Komponenten, welche die in dem Brenner zu verbrennende Mischung bilden. 



   Die Lage der   Spitze--9--innerhalb   der Kammer--12--wird durch die axiale Verschiebung der Stange --7-- eingestellt; diese Stange steht unter der Wirkung einer Wendelfeder--13--, die sich einerseits auf eine rückwärtige Schulter des   Kopfes--8--und   anderseits auf eine Innenschulter--la--innerhalb des 
 EMI2.2 
 hat auf seiner äusseren Oberfläche ein   Aussengewinde--17--,   auf das eine die Brennernase bildende Haube   - -18-- aufschraubbar   ist, diese   Haube --18-- hat   eine zentrale   Öffnung-19--,   durch welche die Spitze   - -9-- hindurchragt,   deren relative Verschiebung bei einer entsprechenden Betätigung der   Stange --7-- den   Durchsatz an Emulsion regelt oder steuert, der aus dem Brenner austritt.

   Schliesslich ist innerhalb der Kammer ein Umlenkverteiler eingebaut, der aus einem Ringkörper --20-- besteht, der an dem Hauptbrennerkörper   --l-- befestigt   ist und in   Schrauben-oder Spiralnuten--21--endet,   die das Erzielen einer homogenen Mischung der unterschiedlichen Komponenten oder Phasen der Emulsion gewährleisten. 
 EMI2.3 
 an der Seiten- oder Umfangswand der Hülle --2-- ein Anschlussstutzen --27-- vorgesehen, der das Einführen der andern Komponenten der ternären Emulsion in die Raumzone--23--gestattet, aus der sie zur Emulsionskammer--12--des Brenners strömen. 

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   In einer ersten Ausführungsvariante werden die beiden andern Komponenten, die aus Luft und reinem Wasser bestehen oder gewisse Zusätze enthalten, die beispielsweise der Art des Brennstoffes angepasst sind, vorher miteinander gemischt und dann über den Anschlussstutzen --27-- in die Zone --23-- eingeführt, aus der sie unter Durchströmen des Hauptbrennerkörpers in Richtung auf die Emulsionskammer--12--über oder 
 EMI3.1 
 fliessen.

   Bei einer andern Ausführungsvariante dient der Anschlussstuzten --27-- lediglich zum Einführen der
Luft in die Raumzone--23-- ; das Wasser oder allgemeiner ein geeignetes flüssiges Fluid, das die dritte
Komponente der Emulsion darstellt, wird über zumindest eine Rohrwendel,   wie--29--,   durch eine oder mehrere der   Axialkanäle--28--hindurchgeführt ; die   Enden dieser Wendelrohre durchsetzen die Platte   - -24-- in Stopfbuchsen wie --30--.    



   Ganz unabhängig von der jeweils benutzten Variante werden die beiden zusätzlichen Phasen der Emulsion, welche der Brenner verbraucht, dem Brenner in einem Bereich zugeführt, die sich sehr weit hinter dem   Hauptbrennerkörper--l--befindet   und infolgedessen auch weit entfernt von der Emulsionskammer--12-liegt ; dies gestattet es, den Brennerkörper wirksam zu kühlen und einen besseren energetischen Wirkungsgrad des Brenners zu erzielen.

   Diese Anordnung gestattet überdies einen Wiedergewinn an Energie durch Aufheizen der beiden Phasen (Luft und Wasser) während ihres Hindurchfliessens durch den Brenner in der Weise, dass sie sich nach Durchfliessen der   Längskanäle-28-mit   dem flüssigen Brennstoff (Heizöl) in der   Kammer --12-- bei   einer Temperatur mischen, die in der Nähe der Temperatur dieser dritten Komponente liegt ; dies bedeutet ebenfalls eine bedeutende Verbesserung der Betriebsbedingungen des Brenners.

   Schliesslich gestattet die erfindungsgemässe Anordnung das Einbauen des Brenners in Brennräume mit weit vorgezogenem Zugang und insbesondere in Drehrohröfen zum Beheizen von mineralischen Produkten bei hoher Temperatur (1400 bis 17000C), ohne irgendeine Zerstörung oder Beschädigung des Brenners herbeizuführen, und ohne infolgedessen häufige Änderungen der Rohre oder Lanzen für das Einführen des Brennstoffes nötig zu machen, die beispielsweise durch Ansatz von Koks oder aus irgendwelchen andern Gründen verstopfen können. 



   Selbstverständlich sollte es klar sein, dass die Erfindung nicht auf die einzigen oben beschriebenen Einzel-Beispiele begrenzt ist ; sie umfasst auch alle naheliegenden Varianten. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Brenner für das Verbrennen einer ternären Emulsion aus einem flüssigen Brennstoff, einem Dampf oder einem Gas und einem flüssigen Fluid, mit einem Hauptbrennerkörper, der an eine Rohrleitung zum Zuführen des flüssigen Brennstoffs angeschlossen ist, die in einer Kammer mündet, in der die Emulsion hergestellt wird, wobei die Kammer gegenüber dem Brennerkörper durch eine Haube abgeschlossen ist, in deren zentrale öffnung sich eine bewegliche Regelspitze einfügt, die am Ende einer axial verschiebbaren Regelstange sitzt, wobei eine den Hauptbrennerkörper umgebende äussere Hülle vorgesehen ist, die eine Zuführzone für den Dampf oder das Gas 
 EMI3.2 
 angeordneten Emulgierkammer (12) über   Längskanäle   (28) verbunden ist, die um die Achse der Regelstange (7) herum in dem Hauptbrennerkörper   (1)

     angeordnet sind. 
 EMI3.3 


Claims (1)

  1. gemeinsame Zuleitung (27) für Gas oder Dampf und das flüssige Fluid aufweist, so dass sich die Medien bereits in der Raumzone (23) innig mischen, bevor sie in die Emulgierkammer (12) durch die Längskanäle (28) des Hauptbrennerkörpers (1) eintreten. EMI3.4 Einführen des Gases oder des Dampfes allein bestimmte Zuleitung (27) aufweist und die Raumzone (23) zumindest durch eine interne Rohrschlange oder Rohrwendel (29) für das flüssige Fluid durchsetzt ist, so dass die Mischung des Gases oder des Dampfes und des flüssigen Fluids erst unmittelbar in der Emulgierkammer (12) mit dem flüssigen Brennstoff erfolgt.
AT544172A 1972-06-23 1972-06-23 Brenner AT314715B (de)

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