AT398474B - Gasbrenner - Google Patents

Description

AT 398 474 B

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasbrenner gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Bei solchen bekannten Brennern mit atmosphärischen Injektionssystemen, wird mittels einer Düse ein Brenngasgemisch mit hoher Impuisenergie erzeugt. Der Brenngasstrom reißt dabei beim Einströmen in den Brennerstab Luft in diesen mit, wobei sich das Brenngas mit dieser Primärluft vermischt. Dabei ergeben sich bei den bekannten Brennern, bei denen die Düsen kontinuierlich mit Brenngas beaufschlagt sind, Primärluftzahlen von 0,4 bis 0,7.

Bei solchen Primärluftzahlen ergibt sich jedoch ein merkbarer Schadstoffausstoß.

Es hat sich gezeigt, daß sich bei der Verbrennung eines überstöchimetrisch vorgemischten Brenngas-Luft-Gemisches nur geringe Schadstoffemissionen von NOx und CO ergeben.

Aus der EP PS 135 157 ist eine Intervallschaltvorrichtung für einen Brenner bekanntgeworden, bei der bestimmte Brand- und Auszeiten des zugehörigen Brenners festgelegt werden. Es geht also hierbei nur darum, den Brenner mit bestimmten Brennphasen oder Stillstandsphasen zu betreiben.

Ziel der Erfindung ist es, einen Brenner der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei dem unter normalen Einsatzbedingungen ein überstöchimetrisches Brenngas-Luft-Gemisch erreichbar ist.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem Gasbrenner der eingangs näher bezeichneten Art durch das Kennzeichen des Patentanspruches erreicht,

Beim Öffnen des Ventils tritt das Brenngas mit hoher Impulsenergie aus der Düse aus. Dabei treten zwei Effekte auf: 1. Der Brenngasstrom schiebt innerhalb des Injektorrohres ein Luftvolumen vor sich her in den

Brennerstab. 2. Der Brenngasstrom reißt Luft aus der Umgebung mit in das Injektorrohr.

Aufgrund dieser beiden Effekte kommt es zu einer Zufuhr von Primärluft.

Ein dritter Effekt tritt auf, wenn der Brenngasstrom möglichst schnell seinen Nennvolumenstrom erreicht, was bei einer steilen Charakteristik des Ventiles sichergestellt werden kann.

Bei den herkömmlichen Brennern stellt sich kurz nach dem Öffnen des Ventiles ein konstanter Brenngasstrom ein.

Das plötzliche Einströmen des Brenngases in das Injektorrohr fuhrt zu einer Druckwelle in diesem, diese Druckwelle wird am Ende des Injektorrohres vor dem Eintreten in den voluminösen Brennerstab als Unterdruckwelle reflektiert. Wenn diese Unterdruckwelle nun wieder den Mischrohreintritt erreicht, wird durch den dort herrschenden Unterdrück zusätzliche Luft angesaugt.

Dieser Nachladeeffekt tritt bei den herkömmlichen Brennern mit kontinuierlicher Beaufschlagung der Düse nur unmittelbar nach dem Einschalten der Gasversorgung ein.

Aufgrund der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahme, das Ventil entsprechend rasch zu Öffnen und zu Schließen, wird der Nachladeeffekt wiederholt ausgenutzt, wodurch die Primärluftzahl steigt.

Durch diese Maßnahmen ergibt sich Weiterhin der Vorteil einer optimalen Ausnutzung des durch die reflektierte Druckwelle bedingten Nachladeeffektes. Dadurch ist es möglich bei integraler Betrachtung Primärluftzahlen größer als 1 zu erreichen, wodurch eine besonders schadstoffarme Verbrennung des Brenngases erzielt werden kann.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert.

Dabei zeigen:

Fig. 1 schematisch einen erfindungsgemäßen Brenner, und

Fig. 2 Diagramme, die den zeitlichen Verlauf der Druckwelle über die Länge des Mischrohres 1 beim Öffnen des Ventiles zeigen.

In der Verbindung von der Gasversorgungsleitung 1 zur Düse 2 ist ein Ventil 3 in Serie zu einem vorzugsweise vorhandenen, von einem Feuerungsautomaten oder dergleichen überwachten weiteren Ventil angeordnet, das über eine nicht dargestellte Ansteuerschaltung intermittierend öffnet und schließt, wenn das weitere Ventil geöffnet ist.

Die Düse 2 ist in üblicher Weise auf das Injektorrohr 4 des Brennerstabes 5 gerichtet.

Wie aus der Fig.2 zu ersehen ist, bildet sich beim kurzzeitigen Öffnen des Ventiles 3 am Eingang des Injektorrohres 4 eine Druckwelle 6 aus, die durch das Injektorrohr 4 wandert.

Am Ausgang des Injektorrohres 4 wird die Druckwelle 6 als Unterdruckwelle 6' reflektiert und wandert gegen den Einlaß des Injektorrohres 4. Dort angelangt bewirkt diese Unterdruckwelle 6' ein Ansaugen von Luft aus der Umgebung. Danach wird das Ventil 3 wieder geöffnet und der Ablauf wiederholt sich.

Die Laufzeit der Druckwelle 6 ergibt sich aus der folgenden Beziehung: 2

Claims (2)

1. AT 398 474 B t= 2^1 a wobei t die Laufzeit der Welle in sec, I die Länge des Injektorrohres in m, und a die Schallgeschwindigkeit in m/sec bedeuten. Aus dem Reziprokwert der der Laufzeit t der Druckwelle läßt sich die optimale Ansteuerfrequenz des Ventiles 3 errechnen. Beispiel Länge des Injektorrohres I = 0,145m Schallgeschwindigkeit a ca. 340m/sec Nach der oben angegebenen Beziehung ergibt sich dabei eine Laufzeit von t = 0,00085 sec. Aus dieser Laufzeit ergibt sich eine Ansteuerfrequenz für das Ventil von fG = 1,172 Hz. Das Ventil 3 kann daher zweckmäßigerweise mit einer Frequenz von ca. 1,200 Hz angesteuert werden, um eine hohe Primärluftzahl des sich ausbildenden Gemisches zu erreichen. Patentansprüche 1. Gasbrenner mit mindestens einem mit einem Injektorrohr versehenen Brennerstab, dem eine mit einer Gasversorgungsleitung verbundene Gasdüse zugeordnet ist, wobei in der Gasversorgungsleitung stromauf der Gasdüse ein Ventil angeordnet ist, das über eine Steuerung intermittierend öffnet und schließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerfrequenz der Steuerung des Ventiles (3) in Abhängigkeit von der folgenden Beziehung gewählt ist a fG = - 2 · 1, wobei fQ die Schaltfrequenz des Ventiles (3) in Hz, I die Länge des Injektorrohres (4) in m und a die Schallgeschwindigkeit des Gas-Luft-Gemisches in m/sec bedeuten. , Hiezu
2. 2 Blatt Zeichnungen 3