DD236157A1

DD236157A1 - Brenner fuer gasfoermige brennstoffe

Info

Publication number: DD236157A1
Application number: DD27493985A
Authority: DD
Inventors: Heinz Pohl; Dieter Kirmes
Original assignee: Stroemungsmasch Veb
Priority date: 1985-04-08
Filing date: 1985-04-08
Publication date: 1986-05-28
Also published as: DD236157B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gasbrenner mit einem konzentrisch zum Luftzufuehrungsrohr angeordneten Gasring mit Einzelduesen und einem in Stroemungsrichtung hinter den Einzelduesen angeordneten Staubkoerper. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, durch entsprechende Gestaltung des Brennerkopfes einen auch extremsten Anforderungen bezueglich Belastungsbereich und Stabilitaet gerecht werdenden Brenner zu schaffen, der gute Ausbrandwerte bei Einsatz unterschiedlicher Gasarten besitzt. Erfindungsgemaess ist in der Brennerachse ein Gaszufuehrungsrohr angeordnet, das feuerraumseitig auf der Leeseite des Staukoerpers endet und die Form eines Kegelstumpfes mit einem Oeffnungswinkel a von 0,5 bis 0,72 prad besitzt, dessen Mantelflaeche mit Gasaustrittsoeffnungen versehen ist, die Eindringtiefe h der aus den Gasaustrittsoeffnungen austretenden Gasstrahlen mit dem Staukoerperdurchmesser d ein Verhaeltnis von 0,35 bis 0,6 bildet, das Verhaeltnis des aus den Gasaustrittsoeffnungen austretenden Gasvolumenstroms zu dem aus den Einzelduesen austretenden Gasvolumenstrom 0,15 bis 0,25 betraegt und der Abstand a der Gasaustrittsoeffnungen von der Hinterkante des Staukoerpers bezogen auf den Staukoerperdurchmesser d den Wert von 0 bis 0,1 besitzt. Fig 1

Description

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: einen Brennerkopf im Längsschnitt,

Fig. 2: eine Einzelheit nach Fig. 1,

Fig.3: ein Gaszuführungsrohr mit Schlitzen als Gasaustrittsöffnungen,

Fig.4: eine Einzelheit des Brennerkopfes eines Zweistoffbrenners,

Fig. 5: ein Schaltbild der Armaturen in der Gaszuführung.

In Fig. 1 ist ein Brenner für gasförmige Brennstoffe schematisch dargestellt, bei dem ein Gasring 1 konzentrisch zu einem Luftzuführungsrohr 2 angeordnet ist, das in diesem Bereich radial nach innen eingezogen und mit Einzeldüsen 3 versehen ist. Das Verhältnis der Anzahl der Einzeldüsen 3 zum Durchmesser des Brennermundes 4 beträgt 0,10 bis 0,12. In der Brennerachse ist ein Gaszuführungsrohr 5 angeordnet, auf dem ein Staukörper 6 in Strömungsrichtung hinter den Einzeldüsen 3 befestigt ist. Das Verhältnis seines Abstandes von der Mündung zum Durchmesser des Brennermundes 4 beträgt 0,26 bis 0,32, das Verhältnis des Abstandes des Staukörpers 6 von der Austrittsebene der Gasstrahlen aus dem Gasring 1 zum Durchmesser des Brennermundes 4 0,3 bis 0,6 und das Verhältnis des Staukörperdurchmessers d zum Durchmesser des Brennermundes 4 0,76 bis 0,84. Ein Teil des gesamten Gasvolumenstroms, der mit dem aus den Einzeldüsen 3 austretenden Gasvolumenstrom ein Verhältnis von 0,15 bis 0,25 bildet, wird dem in der Brennerachse angeordneten Gaszuführungsrohr 5 zugeführt. Das Gaszuführungsrohr 5 weist an seinem feuerraumseitigen Ende die Form eines Kegelstumpfes auf, dessen Mantelfläche 7 auf der Leeseite des Staukörpers 6 liegt und mit Gasaustrittsöffnungen 8 versehen ist (Fig. 2). Der Öffnungswinkel α des Kegelstumpfes, den die Mantelfläche 7 bildet, beträgt 0,5 bis 0,72irrad. Die Anzahl und der Durchmesser der Gasaustrittsöffnungen 8 ist unter Berücksichtigung des Gasdruckes so gewählt, daß das Verhältnis aus Eindringtiefe h der Gasstrahlen 9 und des Staukörperdurchmessers d den Wert 0,35 bis 0,6 besitzt. Der Abstand a der Gasaustrittsöffnungen 8 von der Hinterkante des Staukörpers 6₍bezogen auf den Staukörperdurchmesser_#beträgt % = 0...0,1.

Fig.3 zeigt eine Brennerausführung für Gase mit niedriger Zündgeschwindigkeit, deren Gasaustrittsöffnungen am Rohr 5 als Schlitze 10 ausgeführt sind, bei denen das Verhältnis von Breite zur Länge 0,22 bis 0,28 beträgt.

In Fig.4istder Brennerkopf eines Zweistoff brenners zu sehen, bei dem das Gaszuführungsrohr 5 als Mantelrohr ausgeführt ist, in dem ein Öldüsenstock 11 angeordnet ist.

Die Realisierung des mit o.g. Brennerausführungen möglichen großen Belastungsbereiches erfolgt mit Hilfe der in Fig. 5 wiedergegebenen Anordnung der Armaturen in der Gaszuführung. Nach einer 1. Sicherheitssperreinrichtung 12 wird ein Teil des Gasstromes über eine Stelleinrichtung 13 und die 2. Sicherheitsabsperreinrichtung 14 dem Gaszuführungsrohr 5 zugeführt. Der Hauptteil des Gasstromes gelangt über eine Stelleinrichtung 15 und eine für fen Hauptgasstrom 2.Sicherheitsabsperreinrichtung 16 zu dem Gasring 1. Bei einer nach diesem Aufbau und gemäß Fig. 1 ausgeführten Feuerungseinrichtung mit einer Nutzwärmeleistung von 3 MW wurde eine Erhöhung des Belastungsbereiches auf 1:20 erreicht, wobei in dem für spezielle technologische Ansprüche interessanten Teillastbereich die obere Abrißgrenze wesentlich erhöht ist. Bei der minimalen Wärmeleistung von 0,15 MW reißt der Brenner erst bei einer Luftverhältniszahl von 16 ab. Wird dieser Brenner mit einer konstanten, für die Nennlast benötigten Luftmenge belastet, so reißt der Brenner bei einer minimalen Wärmeleistung von 0,19MW ab, während dies bei einem Brennernach dem Stand der Technik schon bei 1,8MW erfolgt. Diese Ergebnisse wurden mit einem Gas mit einem hohen Methangehalt (> 90%) erzielt.

Claims

- ι - 749 39

Patentansprüche:

1. Brenner für gasförmige Brennstoffe mit einem konzentrisch zum Luftzuführungsrohr angeordneten Gasring mit Einzeldüsen und einem in Strömungsrichtung hinter den Einzeldüsen angeordneten Staukörper, dadurch gekennzeichnet, daß , wie an sich bekannt, in der Brennerachse ein Gaszuführungsrohr (5) angeordnet ist, das Gaszuführungsrohr (5) feuerraumseitig auf der Leeseite des Staukörpers (6) endet und die Form eines Kegelstumpfes mit einem Öffnungswinkel α von 0,5 bis 0,72nrad besitzt, die Mantelfläche (7) des Kegelstumpfes mit Gasaustrittsöffnungen (8) versehen ist und die Eindringtiefe h der aus den Gasaustrittsöffnungen (8) austretenden Gasstrahlen (9) mit dem Staukörperdurchmesser d ein Verhältnis von 0,35 bis 0,6 bildet, das Verhältnis des aus den Gasaustrittsöffnungen (8) an der Mantelfläche (7) des Kegelstumpfes austretenden Gasvolumenstroms 0,15 bis 0,25 beträgt und der Abstand a der Gasaustrittsöffnungen (8) von der Hinterkante des Staukörpers (6) bezogen auf den Staukörperdurchmesser d den Wert von 0 bis 0,1 besitzt.
2. Brennernach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Gasen mit niedriger Zündgeschwindigkeit die Gasaustrittsöffnungen (8) an der Mantelfläche (7) des Kegelstumpfes als Schlitze (10) ausgebildet sind, bei denen das Verhältnis Breite zur Länge 0,22 bis 0,28 beträgt.
3. Brenner nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gaszuführungsrohr (5) als Mantelrohr ausgebildet ist, in dessen innerem Begrenzungsrohr ein Öldüsenstock (11) angeordnet ist.

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Brenner für gasförmige Brennstoffe mit einem konzentrisch zum Luftzuführungsrohr angeordneten Gasring mit Einzeldüsen und einem in Strömungsrichtung hinter den Einzeldüsen angeordneten Staukörper.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind bereits mehrere Ausführungen von Gasbrennern zur Verbrennung unterschiedlicher Gasarten bekannt, die einen weiten Belastungs- und Stabilitätsbereich gewährleisten sollen. Es ist z. B. ein Brenner bekannt (DD-PS 78296), bei dem durch gleichmäßig auf dem Umfang eines Teilkreises innerhalb des Luftzuführungsrohres verteilte Lanzen und am feuerraumseitigen Ende dieser Lanzen angeordnete Bohrungen das Gas der Verbrennungsluft zugemischt wird. Eine in Strömungsrichtung vor dem Gasaustritt angeordnete Stauscheibe und ein mittig im Luftzuführungsrohr angeordneter und in Strömungsrichtung nach der Stauscheibe endender Pilotbrenner sollen die Flamme stabilisieren. Dieser Gasbrenner besitzt jedoch einen für viele Anwendungsfälle, z. B. Öfen der chemischen Industrie, nicht ausreichenden Belastungs- und Stabilitätsbereich. Mit diesem Brenner wird ein Belastungsverhältnis von 1:5,5 erreicht. Die Abrißgrenze für die Flamme liegt bei Nennlast bei einer Luftverhältniszahl von 1,2 und bei Teillast bei ca. 2,2.

Ein Brenner für gasförmige und flüssige oder für gasförmige Brennstoffe (DD-WP F 23 D/222 524) besitzt einen konzentrisch zum Luftzuführungsrohr angeordneten Gasring mit Einzeldüsen und eine in einem definierten Abstand in Strömungsrichtung hinter den Einzeldüsen angeordnete Stauscheibe. Bestimmte geometrische Verhältnisse und Abmessungen führen zu sehr guten Ausbrandwerten, einen relativ großen Belastungsbereich von 1:6 und einer Abrißgrenze der Flamme bei einer Luftverhältniszahl von 1,6 bei Nennlast und ca. 2,0 bei Teillast. Diese Parameter sind für die Ansprüche bestimmter Prozesse der chemischen Verfahrenstechnik noch immer nicht ausreichend.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, einen Brenner zu schaffen, der auch extremen Anforderungen in bezug auf Belastungsbereich und Stabilität bei trotzdem sehr guten Ausbrandwerten auch bei unterschiedlichen Gasarten gerecht wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, den Belastungs- und Stabilitätsbereich eines Brenners für unterschiedliche gasförmige Brennstoffe durch entsprechende Gestaltung des Brennerkopfes bei Gewährleistung sehr guter Ausbrandparameter wesentlich zu erhöhen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Brennerachse, wie an sich bekannt, ein Gaszuführungsrohr angeordnet ist, das Gaszuführungsrohr feuerraumseitig auf der Leeseite des Staukörpers endet und die Form eines Kegelstumpfes mit einem Öffnungswinkel α von 0,5 bis 0,72 jrrad besitzt, die Mantelfläche des Kegelstumpfes mit Gasaustrittsöffnungen versehen ist und die Eindringtiefe h der aus den Gasaustrittsöffnungen austretenden Gasstrahlen mit dem Staukörperdurchmesser d ein Verhältnis von 0,35 bis 0,6 bildet, das Verhältnis des aus den Gasaustrittsöffnungen an der Mantelfläche des Kegelstumpfes austretenden Gasvolumenstrom zu dem aus den Einzeldüsen austretenden Gasvolumenstrom 0,15 bis 0,25 beträgt und der Abstand a der Gasaustrittsöffnungen von der Hinterkante des Staukörpers bezogen auf den Staukörperdurchmesser d den Wert von 0 bis 0,1 besitzt. Für Gase mit niedriger Zündgeschwindigkeit ist es in Weiterbildung der Erfindung zweckmäßig, die Gasaustrittsöffnungen an der Mantelfläche des Kegelstumpfes als Schlitze auszubilden, bei denen das Verhältnis Breite zur Länge 0,22 bis 0,28 beträgt. Zur Aufrechterhaltung der Versorgungssicherheit wird in vielen Fällen ein Zweistoffbrenner für gasförmige und flüssige Brennstoffe benötigt. Diese Forderung wird in weiterer Ausbildung der Erfindung dadurch erfüllt, daß das Gaszuführungsrohr als Mantelrohr ausgebildet ist, in dessen innerem Begrenzungsrohr ein Öldüsenstock angeordnet ist. Diese Brenner weisen einen sehr hohen Belastungs- und Stabilitätsbereich sowie sehr gute Ausbrandwerte auch beim Einsatz von unterschiedlichen Gasarten auf.