DD301526A7

DD301526A7 - Free-jet gas burner with a short area-like flame pattern

Info

Publication number: DD301526A7
Application number: DD33790690A
Authority: DD
Inventors: Domaros Dietmar Von; Dieter Dimper; Wilfried Gabieske; Michael Hoffmann
Original assignee: Energieversorgung Ingbetrieb
Priority date: 1990-02-16
Filing date: 1990-02-16
Publication date: 1993-02-18

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Freistrahlgasbrenner mit kurzem flächenhaften Flammenbild. Er ist geeignet für den Einsatz in Gasanwendungsanlagen, die eine flammenbeaufschlagte Heizfläche besitzen, deren Abstand zum Brenner gering ist, die eine gleichmäßige Flammenbeaufschlagung der Heizfläche erfordern und deren Heizgaszüge hohe Strömungsverluste verursachen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Aufteilung der Brenngasstrahlen zu erreichen, daß kurze Flammen mit Flächencharakter entstehen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch spaltförmige Durchbrüche definierter Form und Anordnung in dem im Ausströmbereich der Brenngasstrahlen in an sich bekannter Weise angeordneten Strömungsverteiler. Figur{Freistrahlgasbrenner; Brennerkörper; Düsen; Brennerrohr; Strömungsverteiler; Durchbruch, spaltförmig; Brenngasstrahlen; Aufteilen; Flamme, flächenhaft; Wärmedichte, hoch}The invention relates to a free-jet gas burner with a short planar flame image. It is suitable for use in gas application plants, which have a flame-treated heating surface, whose distance from the burner is low, which require a uniform flame loading of the heating surface and their Heizgaszüge cause high flow losses. The invention has for its object to achieve such a division of the fuel gas jets that short flames arise with area character. According to the invention the object is achieved by gap-shaped openings of defined shape and arrangement in the arranged in the outflow region of the fuel gas jets in a conventional manner flow distributor. FIG {free jet gas burner; Torch body; nozzles; Burner tube; Flow distributor; Breakthrough, slit-shaped; Burning gas jets; dividing; Flame, areal; Heat density, high}

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen Freistrahlgasbrenner mit geringer Flammenhöhe. Er ist insbesondere für den Einsatz in solchen Gasanwendungsanlagen geeignet, die bei hoher Wärmedichte eine gleichmäßige Feuerraumbeaufschlagung erfordern, nur eine begrenzte Feuerraumeinbaufreiheit besitzen und deren Heizgaszüge hohe Strömungsverluste verursachen.The invention relates to a free-jet gas burner with a low flame height. It is particularly suitable for use in such gas application systems which require a uniform Feuerraumbeaufschlagung with high heat density, have only a limited Feuerraumeinbaufreiheit and their Heizgaszüge cause high flow losses.

Darstellung des bekannten Standes der TechnikRepresentation of the known prior art

Freistrahlbrenner sind Gasbrenner mit Zuführung von Umgebungsluft um freie Gasstrahlen. Aus Gasaustrittsöffnungen ausströmende Gasstrahlen treffen stromab auf eine Strömungsverteilwand, die Turbulenzen erzeugt, in deren Folge eine intensive Durchmischung mit der mitgerissenen Umgebungsluft sowie eine Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit auf Zündgeschwindigkeit erfolgt. Diese Brenner zeichnen sich durch hohe Wärmedichte und gute Überzündeigenschaften aus. Sie eignen sich auch für Brenngase mit hohem Inertenanteil und solche mit geringer Zündgeschwindigkeit.Free jet burners are gas burners with supply of ambient air to free gas jets. Gas jets flowing out of gas outlet openings strike downstream of a flow distribution wall, which generates turbulence, as a result of which intensive mixing with the entrained ambient air and a reduction of the flow velocity to ignition speed take place. These burners are characterized by high heat density and good Überzündeigenschaften. They are also suitable for combustion gases with a high inert content and those with low ignition speed.

Varianten dieser Brennergattung sind in DE 2119831, C2 beschrieben. Die aus dem Brennerrohr austretenden Gasstrahlen treffen unter einem sehr spitzen Winkel die Kante einer Verteilwand, die eine zurückspringende Schulter aufweist. Das bis dahin inhomogene Gas/Luft-Gemisch wird aufgrund der auftretenden Turbulenzen homogenisiert, hängt sich in der Schulter ein und zündet.Variants of this type of burner are described in DE 2119831, C2. The gas jets emerging from the burner tube strike at a very acute angle the edge of a distribution wall which has a recessed shoulder. The hitherto inhomogeneous gas / air mixture is homogenized due to the turbulence occurring, hangs in the shoulder and ignites.

Diese Brenner haben dem Nachteil, daßThese burners have the disadvantage that

- lange kompakte Einzelflammen entstehen,- long compact individual flames arise,

- durch die Verwirbelung keine Zusatzenergie verbleibt, um eine weitere Flammenaufteilung im Interesse einer gleichmäßigen Wärmeverteilung im Heizflächenbereich ohne nachteilige Auswirkungen auf die Flammenstabilität und die Überzündeigenschaften vornehmen zu können,- By the turbulence no additional energy remains to make a further flame division in the interest of a uniform heat distribution in Heizflächenbereich without adverse effects on the flame stability and the Überzündeigenschaften,

- der große Abstand zwischen Düse und Flammenwurzel große Feuerräume verlangt.- The large distance between the nozzle and the flame root requires large combustion chambers.

Dem Freistrahlrohrbrenner gemäß DD 239254, B1, der diese Nachteile zum Teil beseitigt, sind auch lange kompakto Einzelflammon mit ungleichmäßiger Wärmeverteilung im Heizflächenbereich eigen.The free-jet tube burner according to DD 239254, B1, which partially eliminates these disadvantages, are also for a long time kompakto Einzelflammon with uneven heat distribution in Heizflächenbereich own.

Des weiteren ist es bekannt, mit Hilfe von Injektorbrennern kurz brennende Flammenflächen zu erzeugen. Dies geschieht im einfachsten Falle dadurch, daß die Austrittsdüsen des Brenngas/Luft-Gemischs geschlossen und mit einer Vielzahl von Bohrungen versehen werden.Furthermore, it is known to produce short burning flame surfaces with the help of injector burners. This is done in the simplest case in that the outlet nozzles of the fuel gas / air mixture are closed and provided with a plurality of holes.

Diese Brenner haben in nachteiliger Weise hohe Druckverluste der strömenden Medien zur Folge, die für Brenngase geringen Druckes nicht tragbar sind. Die kinetische Energie der Heizgase ist im Vergleich zu Freisirahlbrennern sehr gering, so daß keine auftriebsunterstützende Wirkung erreicht wird.These burners disadvantageously high pressure losses of the flowing media result, which are not sustainable for fuel gases low pressure. The kinetic energy of the hot gases is very low compared to Freisirahlbrennern so that no buoyancy-supporting effect is achieved.

Es ist bisher nicht gelungen, Freistrahlgasbrenner strömungstechnisch so zu gestalten, daß ein flacher Flammenrasen entsteht.It has not yet been possible to make free-jet gas burner fluidically so that a flat flame lawn is created.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines Freistrahlgasbrenners, der unter Beibehaltung der bekannten Vorzüge des Freistrahlbrenners die Erzeugung eines kurzen flächenhaften Flammenbildes analog den Injektorbrennern ermöglicht.The aim of the invention is the development of a free-jet gas burner, which allows the generation of a short planar flame image analogous to the injector burners while maintaining the known advantages of the free-jet burner.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche Strömungsverhältnisse der Gasstrahlen zu erreichen, daß kurze Flammen mit Flächencharakter entstehen, ohne dabei Einbußen hinsichtlich des sicheren Zündverhaltens hinnehmen zu müssen.The invention has for its object to achieve such flow conditions of the gas jets that short flames arise with surface character, without having to accept losses in terms of safe ignition behavior.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der im Ausströmbereich der Düsen des Brennerkörpers in an sich bekannter Weise angeordnete Strömungsverteiler zur Verwirbelung der Brenngasstrahlen und intensiven Durchmischung mit der Umgebungsluft spaltförmige Durchbrüche definierter Größe und Anordnung besitzt.According to the invention the object is achieved in that the arranged in the outflow of the nozzles of the burner body in a conventional manner flow distributor for swirling the fuel gas jets and intensive mixing with the ambient air has gap-shaped openings of defined size and arrangement.

Der Strömungsverteiler eines als Einzelbrenner ausgeführten erfindungsgemäßen Brenners weist konzentrisch zwei ringspaltförmige Durchbrüche auf, einen äußeren mit einer Spaltbreite von 0,1 D bis 0,15 D (D bedeutet Durchmesser des Strömungsverteilers) und einem Kreisdurchmesser von 0,3D bis 0,6D und einen inneren mit einer Spaltbreite von 0,15D bis 0,2 D, wobei jener äußere Ringspalt in der Längsachse der Brenngasaustrittsöffnungen liegt, der innere hingegen soweit wie konstruktiv möglich ins Zentrum verlegt ist.The flow distributor of a burner designed as a single burner according to the invention concentrically has two annular gap-shaped openings, an outer with a gap width of 0.1 D to 0.15 D (D means diameter of the flow distributor) and a circle diameter of 0.3D to 0.6D and a inner with a gap width of 0.15D to 0.2D, wherein that outer annular gap in the longitudinal axis of the fuel gas outlet openings, the inner, however, is laid as far as possible structurally possible in the center.

In der Ausführungsform als Rohrbrenner gemäß DD 239 254, B1 oder DE 2119831, C2, Fig.3 ist der parallel zur Rohrachse verlaufende Strömungsverteiler mit vier Längsspalten ausgestattet. Die Spalte verlaufen symmetrisch zur Längsachse in Anordnung und Abmessung analog den bei Einzelbrennern empfohlenen Bereichen.In the embodiment as a tube burner according to DD 239 254, B1 or DE 2119831, C2, Figure 3, the parallel to the tube axis extending flow distributor is equipped with four longitudinal slots. The gaps are symmetrical to the longitudinal axis in arrangement and dimension analogous to the recommended ranges for individual burners.

Die Wirkungsweise des Brenners ist folgende: ,The operation of the burner is the following:

Die aus den Düsenöffnungen des Brennerkörpers oder -rohres austretenden Brenngasstrahlen treffen im Bereich des äußeren Spaltes auf den Strömungsverteiler. Der Aufprall bewirkt eine Aufteilung der Gasstrahlen in Teilströine und deren intensive Durchmischung mit der umgebenden Verbrennungsluft. Das aufgeteilte Brenngas/Luft-Gemisch umströmt die Kanten am Außenumfang sowie am äußeren und inneren Spalt und bildet kurze straffe Flammen von flächenhaftem Erscheinungsbild, wie sie ansonsten nur von Injektorbrennern erreicht werden.The fuel gas jets emerging from the nozzle openings of the burner body or pipe meet the flow distributor in the region of the outer gap. The impact causes a division of the gas jets into sub-streams and their intensive mixing with the surrounding combustion air. The split fuel gas / air mixture flows around the edges on the outer circumference and at the outer and inner gap and forms short taut flames of areal appearance, as they are otherwise only achieved by Injektorbrennern.

Die Aufgliederung der Flamme bewirkt eine erhöhte Oberfläche, in deren Folge eine bessere Flammenkühlung und gleichmäßige Temperaturverteilung eintritt. Daraus resultiert eine Reduzierung des NO_x-Anteils im Rauchgas um 50% bis 70%.The breakdown of the flame causes an increased surface, resulting in a better flame cooling and uniform temperature distribution. This results in a reduction of the NO _x content in the flue gas by 50% to 70%.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung sei nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigenThe invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. Show here

Fig. 1: eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Brenners Fig. 2: eine Draufsicht des Strömungsverteilers.Fig. 1: a sectional view of the burner according to the invention Fig. 2: a plan view of the flow distributor.

Der Brenner besteht aus einem Brennerkörper 1,2 mit Brenngasaustrittsdüsen 5 und einem im Abstand davon angeordneten, an einem Bolzen 3 gehalterten Strömungsverteiler 4 mit Ringspalten 6 und 7. Der Brennerkörper 1,2 wurde aus keramischem Material gepreßt, während es sich beim St/ömungsverteiler vorzugsweise um ein ausgestanztes Stahlblech handelt. Es ist jedoch darüber hinaus denkbar, diesen ebenfalls aus Keramik herzustellen.The burner consists of a burner body 1,2 with fuel gas outlet nozzles 5 and a spaced therefrom, held on a bolt 3 flow diffuser 4 with annular gaps 6 and 7. The burner body 1,2 was pressed from ceramic material, while it at St / ömungsverteiler preferably is a punched sheet steel. However, it is also conceivable to make this also from ceramic.

Ein als Einzelbrenner ausgeführter Brenner besitzt einen zylindrisch geformten Brennerkörper 1 mit einem Düsenring 5 an der Stirnseite. Im Abstand von etwa dem 0,7- bis Ifachen Brennerkörperdurchmesser hiervon befindet sich der Strömungsverteiler 4. Der äußere Ringspalt 6 weist den gleichen Kreisdurchmesser auf wie Düsenring 5, vorzugsweise den 0,5fachen Brennerkörperdurchmesser.A torch designed as a single burner has a cylindrically shaped burner body 1 with a nozzle ring 5 on the front side. At a distance of about 0.7 to Ifachen burner body diameter thereof, the flow distributor is 4. The outer annular gap 6 has the same circular diameter as nozzle ring 5, preferably 0.5 times the burner body diameter.

Aus den Düsen 5 strömt das Brenngas in Form von Freistrahlen. Aufgrund der hohen kinetischen Energie induzieren diese die erforderliche Verbrennungsluft. Die mit Luft angereicherten Gasstrahlen treffen senkrecht auf den Strömungsverteiler. Es kommt zu einer Strahlaufteilung und weiteren Vermischung mit Umgebungsluft sowie Homogenisierung des Brenngas/Luft-Gemischs. Das Gemisch umströmt den Außenrand des Strömungsverteilers und durchströmt die ringspaltförmig 3n Durchbrüche und zündet stabil.From the nozzles 5, the fuel gas flows in the form of free jets. Due to the high kinetic energy, these induce the required combustion air. The air-enriched gas jets impinge perpendicularly on the flow distributor. It comes to a beam splitting and further mixing with ambient air and homogenization of the fuel gas / air mixture. The mixture flows around the outer edge of the flow distributor and flows through the annular gap 3n breakthroughs and ignites stable.

Durch die kurze flächenhafte Flamme, die bereits unterhalb des Strömungsverteilers 4 brennt, lassen sich geringe, für Freistrahlbrenner bisher nicht gekannte Heizflächenabstände realisieren. Im Unterschied zu Injektorbrennern sind sehr hohe spezifische Heizflächenbelastungen erreichbar.Due to the short planar flame, which already burns below the flow distributor 4, small, for free-jet burners not previously known Heizflächenabstände can be realized. In contrast to injector burners, very high specific heating surface loads can be achieved.

Überraschenderweise bleibt die für Freistrahlbrenner typische hohe Flammenstabilität erhalten.Surprisingly, the high flame stability typical of free-jet burners is retained.

Claims

1. jet gas burner with short planar flame image consisting of a burner body with a number of outlet openings for the fuel gas and a downstream of these openings arranged flow distributor for swirling the fuel gas jets and intensive mixing with the ambient air, characterized in that the flow distributor (4) symmetrical gap-shaped openings (6) and (7), whose outer (6) in the longitudinal axis of the fuel gas outlet openings (5) of the burner body (1).

2. Leisure jet gas burner according to claim 1, characterized in that the diameter of the flow distributor (4) corresponds to that of the cylindrical burner body (1).

3. free-jet burner according to claim 1, characterized in that the width of the rectangular flow distributor (4) corresponds to that of the burner body.

3. jet gas burner according to claim 2, characterized in that the outer annular gap (6) has a gap width of 0.1 times the diameter of the flow distributor (4) and is located on a circular diameter of 0.4 to 0.6 times this diameter, while the inner Annular gap (7) has a gap width of 0.10 to 0.15 times the diameter.

4. jet gas burner according to claim 3, characterized in that the outer column (6) have a width of 0.1 times the width of the flow distributor (4) at a distance from the distribution edge of 0.2 to 0.3 times this width, while the inner Column (7) take a width of 0.10 to 0.15 times.