DE1501909A1

DE1501909A1 - Method and burner for achieving high combustion chamber heat admission with a three-component system using a diffuser

Info

Publication number: DE1501909A1
Application number: DE19661501909
Authority: DE
Inventors: Berberich Dipl-Ing Bertold
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-05-10
Filing date: 1966-05-10
Publication date: 1970-01-08

Description

Verfahren und Brenner zum Erzielen hoher Peuerraumwärmebeaufschlagung mit Dreistoffsystem mittels Diffusor Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie Brenner zum Erzielen hoher Feuerraumwärmebeaufschlagung bei Verbrennungsprozessen mit einem.Dreistoffsystem aus gasförmigen, flüssigen und festen Partnern.Method and burner for achieving high combustion chamber heat loading with a three-component system by means of a diffuser The invention relates to a method and Burner for achieving high combustion chamber heat loading in combustion processes with a three-fuel system made up of gaseous, liquid and solid partners.

Bei stoechiometrischer Verbrennung von Brennstoffen wie Kohlenstaub, Brennöl oder Erdgas mit atmosphärischer Luft werden Flammtemperaturen von 2000 °C erreicht. Pür verschiedenste Zwecke werden jedoch Flammtemperaturen von annähernd 30000C benötigt. In diesen Fällen ist die Zuluft auf etwa 1600 0 C vorzuerhitzen oder die Verbrennung mit reinem Sauerstoff durchzuführen. Die .Hrenndüsen,-Feüerräume und Brennkammern sind deshalb hoher Wärmebeaufschlagung ausgesetzt. Da insbesondere für die Brenndüsen bisher noch keine ausreichend betriebsbeständigen Keramikwerkstoffe gefunden wurden, werden Hochtemneraturbrenner und Brennkammern üblicherweise aus metallischen Werkstoffen gefertigt und intensiv gekühlt. Die Kühlung vermindert ,'edoch den Wirkungsgrad der Verbrennung im Feuerraum.With stoechiometric combustion of fuels such as coal dust, fuel oil or natural gas with atmospheric air, flame temperatures of 2000 ° C are reached. For a wide variety of purposes , however, flame temperatures of approximately 30000C are required. In these cases, the supply air preheat at about 1600 0 C or to carry out combustion with pure oxygen. The men’s nozzles, fireplaces and combustion chambers are therefore exposed to high levels of heat. Since ceramic materials with sufficient operational stability have not yet been found for the combustion nozzles in particular, high-temperature burners and combustion chambers are usually made of metallic materials and are intensively cooled. The cooling reduces, however, the efficiency of the combustion in the combustion chamber.

Zur Verringerung der Kühlverluste sowie zur Erzielung längerer Verweilzeiten und um bei hoher thermischer Leistung eine Kompaktbauweise zu ermöglichen, strebt man bei Hochtemperaturbrennern Verbrennungsintensitäten und Wärmebeaufschlagungen des Feuerraumes an, die etwa um einen Faktor 10 über den Werten liegen, die von derzeitigen industriellen Hochleistungsbrennern erreicht werden. Bei hohem Wärmeanfall auf kleinem Raum sind bei kleineren Wandflächen dann relativ zur umgesetzten Leistung niedrigere Verluste zu erwartfen. Solche intensive Verbrennungen sind jedoch nur schwer zu erreichen und noch schwerer zu beherrschen. Weitere Schwierigkeiten treten auf, wenn ein fester, brennbarer oder nicht brennbarer Stoff als weiterer Partner der Flamme zdgeführt werden soll.To reduce cooling losses and to achieve longer dwell times and in order to enable a compact design with high thermal output, strives one with high-temperature burners combustion intensities and heat loads of the combustion chamber, which are about a factor of 10 above the values of current industrial high-performance burners. With high heat build-up in a small space are then relative to the implemented power with smaller wall surfaces expect lower losses. However, such intense burns are only difficult to achieve and even harder to master. Further difficulties arise on when a solid, flammable or non-flammable substance as an additional partner the flame is to be ignited.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine geformte Flamme und durch beherrschte Vermischung ihrer Partner Wärmebeaufschlagungen von über im Feuerraum zu erzielen.The invention is based on the object, through a shaped flame and through controlled mixing of its partners, heat loads of over to achieve in the combustion chamber.

Bei Verbrennungsprozessen mit einem Dreistoffsyste m aus gasförmigen, flüssigen und festen Partnern gelingt die Lösung dieser Aufgabe durch die Kombinatioh folgender Verfahrensschritte: a) Zwischen einer ringförmigen Drallströmung eines gasförmigen Partners und einem zentralen Strahlkegel axialer Strömung eines Gas-Feststoffgemisches, werden über den Umfang verteilt Strahl- kegel aus zerstäubtem flüssigen Partner erzeugt; b) die Mengenflüsse der Partner werden so aufeinander abgestimmt,daß die Flammenlänge ohne Wandberührung das 1 1/2 bis 2 1/2-fache, Asbesondere das doppelte der Flammenbreite beträgt. c) der zentrale Strahlkegel ist so schlank ausgebildet, daß seine ge- riachte Verlängerung die Flammenwand erst auf der letzten Hälfte fier 1 ;@mmenlän@;e schneidet. "''ach diesem Verfahren werden mit verschiedenen Brennölen und bei Luft oller Sauerstoff als Verbrennuni;srlittel @auc:: bei nicht brenn- buren Feststoffen' @4ärmebeaufschla@;ungen von erzielt. Das wird durch die günstige Abstimmung einer die Flam- me stabilisierenden Rezirkul,ation auf den Mischunrseffekt infolge einander nurchse tzender Drall- und i"mi,-ilströinun@ erzielt. besonders vorteilhaft ist es, die Flamme in ihrer 13reite durch eire Brennkammer einzuengen, deren Breite nindesterls 2/3 der gröi3teti Drei te czer Frei brennenden Fla::ime beträgt.und deren Länge bis zum Ansatz einer Austrittsdüse das 2 bis 2 1/'2-fFtche der Brennkammer- breite beträgt. Beste Ergebnisse erzielt man danach mit einer Erenn- kai:imer, deren Breite nicht viel kleiner als die der frei brennenden Flamme ist und die 2 1/5 mal so lang wie breit ist. Zur Durchführung des erfindungsgemäßer, Verfahrens eignet sich ein Brenner, der an ::er Stirnseite einer Brennkammer angeordnet sein kann und bei dem iiri Zentrum einer :;@_nt düse mit Vorrichtungen für steuerbare Strömungs- terdrallunE; ein Diffusor und zwischen diesen eine Anzahl von Druck- zerstäuberdüsen angeordnet sind. Der seitliche Abstand zwischen den i""iündungen der Druckzerstäuberdüsen und der Brennkammerwand kann etwa so groß wie ihr Abstand zum Mündungsmittelpunkt des Diffusors ausgebildet sein. Die Ringdüse kann etwa an der Brennkammerwand unter einem Neigungswinkel von 5 bis 10 o zur Brennkammerachse ih der Nähe der Brennkammerwand münden. Durch eine Ringdüse mit einem im Vergleich zu ihrem Düsendurchmesser langen Ringkanal, in dessen Zentralbereich die Zuführungsleitungen zum Diffusor und zu den Druckzerstäuberdüsen untergebracht sind, kann der erfindungsgemäße Brenner als Lanzenbrenner ausgeführt werden.In combustion processes with a three-component system made up of gaseous, liquid and solid partners, this problem can be solved by combining the following process steps: a) Between an annular swirl flow of a gaseous one Partner and a central jet cone of axial flow one Gas-solid mixture, are distributed over the circumference jet cone created from atomized liquid partner; b) the volume flows of the partners are coordinated so that the flame length without touching the wall is 1 1/2 to 2 1/2 times, In particular, it is twice the width of the flame. c) the central jet cone is so slim that its I did not extend the wall of flames until the last half fier 1; @ mmenlän @; e intersects. "'' after this process are used with different fuel oils and at Air full of oxygen as a combustion uni; srlittel @auc :: for non-combustible bure solids' @ 4heat exposure of achieved. This is made possible by the favorable coordination of a flame me stabilizing recirculation on the mixing effect as a result mutually intersecting twist and i "mi, -ilströinun @ achieved. it is particularly advantageous to let the flame through in its width Narrow a combustion chamber, the width of which is at least 2/3 of the largest Three te czer of free-burning fla :: ime amounts. And their length up to Attachment of an outlet nozzle the 2 to 2 1 / '2-fold of the combustion chamber width is. The best results are then achieved with a recognition kai: imer whose width is not much smaller than that of the free-burning Flame and which is 2 1/5 times as long as it is wide. To carry out of the inventive method, a burner is suitable for :: he front side of a combustion chamber can be arranged and in which iiri center of a:; @_ nt nozzle with devices for controllable flow terdrallunE; a diffuser and between these a number of pressure atomizer nozzles are arranged. The lateral distance between the openings of the pressure atomizer nozzles and the combustion chamber wall can be approximately as large as their distance from the center of the mouth of the diffuser. The ring nozzle can open out on the combustion chamber wall at an angle of inclination of 5 to 10 o to the combustion chamber axis ih in the vicinity of the combustion chamber wall. The burner according to the invention can be designed as a lance burner by means of an annular nozzle with an annular channel which is long in comparison to its nozzle diameter and in whose central area the supply lines to the diffuser and to the pressure atomizer nozzles are accommodated.

t Als Vorrichtung zum Steuern der Strömungsverdrallung der Ringdüse eignet sich ein in die Gaszuführung zur Ringdüse eingeschalteter Gasführungskopf, in dem ein Ringraum mit zentrisch axialen Auslässen und ein Ringraum mit zentrisch tangentialen Auslässen ausgebildet sind, die in einen gemeinsamen Strömungssammelring münden. In den Zuleitungen zu den Ringräumen können Durchsatzsteuerventile eingeschaltet sein.t As a device for controlling the flow swirl of the ring nozzle a gas control head connected to the gas supply to the ring nozzle is suitable, in which an annular space with centrically axial outlets and an annular space with centrically tangential outlets are formed, which in a common flow collecting ring flow out. Flow control valves can be switched on in the supply lines to the annular spaces be.

Bildet der Diffusor den axialen Auslaß eines scheibenförmigen Windsichters, der Prallstäbe oder Führungsspiralen nach Art von Strahlmühlen aufweist, kann man in ihrer Korngröße streuende Feststoffe verarbeiten und dem Feuerraum. des Brenners feines Pulver einheitlicher und genau einstellbarer maximaler Korngröße zuführen.If the diffuser forms the axial outlet of a disc-shaped wind sifter, the impact rods or guide spirals in the manner of jet mills, one can process solids that vary in their grain size and the combustion chamber. of the burner Feed fine powder with a uniform and precisely adjustable maximum grain size.

In einer Brennkammer, die eine Innenwand'aus Keramik aufweist, werden Feststoffe und Brennöl besonders gut aufgeschlossen, da die Keramikwand im betrieb hohe Oberflächentemperaturen erreicht..Man kann-dann auch Korngrößen oberhalb 70 / u verarbeiten, da die Feststoffe dann an der Prennkammerwand aufgeschlossen werden und auf ihr verdampfen. Die Keramik kann beispielsweise auf der Basis von Aluminiumoxid oder Zirkonoxid hergestellt sein. Bei Brennkammern mit gekühlten Metallwänden ist der Betrieb dagegen so einzustellen, daß kein Fest-. Stoff zur 'Hand gelangt. Man ist dann in der Drallstärke bzw. in der-Wahl der Korngröße beschränkt.In a combustion chamber which has an inner wall made of ceramic Solids and fuel oil are particularly well exposed because the ceramic wall is in operation high surface temperatures reached .. You can-then also grain sizes Process above 70 / u, as the solids are then digested on the separation chamber wall and evaporate on it. The ceramic can for example be based on Be made of aluminum oxide or zirconium oxide. For combustion chambers with cooled metal walls on the other hand, the operation is to be set so that no fixed. Fabric at hand. One is then limited in the twist strength or in the choice of grain size.

Ein Brenner, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet, weist den besonderen Vorteil auf, daß die Feststoffe erst verhältnismäßig spät mit der Flamme verinyscht werden, weshalb störende Nebenreaktionen weitgehend ausgeschlossen sind.A burner that works according to the method according to the invention has the particular advantage that the solids are relatively late with the Flame are verinyscht, which is why disruptive side reactions are largely excluded are.

Die Erfindung soll anhand von Ausführungsbeispielen für Brenner weiter erläutert werden: In Figur 1 ist ein abgebrochen dargestellter Brenner mit einer Brennkammer im Längsschnitt wiedergegeben. In Figur 2 ist ein Brenner in Kompaktbauweise mit einer Brennkammer zusammengebaut im Längsschnitt wiedergegeben. In Figur 3 ist eine Ausführung als Lanzenbrenner mit Brennkammer axial geschnitten dargestellt.The invention is intended to continue with the aid of exemplary embodiments for burners be explained: In Figure 1 is a broken shown burner with a Combustion chamber shown in longitudinal section. In Figure 2 is a burner of compact design shown assembled with a combustion chamber in longitudinal section. In Figure 3 is an embodiment as a lance burner with combustion chamber shown in axial section.

Der in Figur 1 abgebrochen wiedergegebene Brenner ist mit 1 bezeichnet. Er ist an der Stirnseite einer Brennkammer 2 angeordnet. Die durch den Brenner 1 und die Brennkammer 2 zu denkende Achse ist mit 3 bezeichnet. Der Brenner weist eine Ringdüaa 4 für Dralletrömung auf. In ihrem Zentrum txzw. Achabereich ist ein Diffusor 5 angeordnet. Zwischen Ringdüse 4 und Diffusor 5 ist eine Anzahl von Druckzerst:auberdüsen 6, wie sie isa Handel erhältlich sind, über den Umfang verteilt angeordnet. Aus der Düsen.^lündung 7 der Druckzerstäu- berdüseri 6 tritt im Betrieb ein Strahlkegel 8 aus. Günstige Öffnungs- winkei der Strahlkegel liegen 'zwischen 60 und 120 0. Die Druckzer-@ stäaber-ii_isen 6 können in Kopfteile g von Zuführungsleitungen 10 einge- schraubt se-In. Eine zentrale Zuführungsleitung 11 yersorgt den Diffu- sor 5, bei dem der Mündungsmittelpunkt mit 12 bezeichnet ist. Die eingeschraubten Druckzerstäuberdüsen 6 und der Diffusor 5 können in 13 eingesteckt sein, die im wesentlichen die Stirn- seite der i@rennka@a:aer 2 bildet. ')ie Ringdüse 4 geht in eine Ring- ;ei tung 14 über. Der zwischen der Ringleitung 14 und den Zuführungs- lei±ungen 1'-, und 11 zu den Druckzerstäuberdüsen bzw. zum Diffusor verbl.eiber."(le Saum kann als Kühlkanal denen. Über die Zuführungslei- tungen 10 w-rd flüssiger Brennstoff unter Druck zugeführt. Ein in Verbrennungsmittel verwirbelter körniger oder pulverförmiger zuzu- i'iihren::ler fester Stoff wird über die Leitung 11 und den Diffusor 5 als schlanker Strahlkegel in Elen Feue=mm 15 der Brennkammer 2 einge- '_eitet. Über den tingkanal 14 wird der ingdüse 4 ein Verbrennungs- :r:i tt4el verdral l ; eingeleitet, das im Feuerraum 15 eine bestimmte Wirbelverbrennung unterhält. Die in Doppelwandbauweise mit zwischenliegendem Kühlringspalt 16 ausF-ebil;i#3te E-rennl:ammer 2 weist einen zylindrischen Teil 17 und eine Auslaßdüse 18 auf. mit den Brennkammerwänden 19 und 20 können an der Stirnseite Flanschringe 21 und 22 verbunden sein, die durch Schraubenbolzen 23 mit dem Flanschring 24 des Brenners 1 zusammen- bebaut werden können. Die Ausetrömungsdüse 18 der Brennkammer 2 weist einen tellerförmigen Ansatz 25 und einen zylindriechen Fort- satz 26 auf, mit dem ein Formkörper 27 zur Kühlmittelführung ver- bunden ist. Die äußere Brennkammerwand 2G geht m einen Flanech- ring 20 über. Das zylindrische Teil 26 mit dem Formkörper 27 ist im Flansch 28 nach Art eines Schiebesitzes eingepaßt. Unter Betriebsbedingungen kann sich deshalb die Brennkammerinnenwand gegen die Außenwand 20 spannungsfrei ausdehnen.The burner shown aborted in FIG. 1 is denoted by 1. It is arranged on the end face of a combustion chamber 2. The axis to be imagined by the burner 1 and the combustion chamber 2 is denoted by 3. The burner has an annular nozzle 4 for swirl flow. In their center txzw. A diffuser 5 is arranged in the acha region. Between the ring nozzle 4 and the diffuser 5 is a number of Druckzerst: auber nozzles 6, as they are commercially available via the Perimeter arranged distributed. From the nozzles. ^ Orifice 7 of the pressure atomizer Berdüseri 6 emerges from a jet cone 8 during operation. Cheap opening The angle of the jet cone is between 60 and 120 0. The pressure Rods 6 can be inserted into head parts g of supply lines 10. screwed se-in. A central feed line 11 supplies the diffusion sor 5, in which the center of the mouth is designated by 12. the screwed pressure atomizer nozzles 6 and the diffuser 5 can be in 13 be inserted, which essentially cover the forehead side of the i @ rennka @ a: aer 2 forms. ') The ring nozzle 4 goes into a ring ; ei tion 14 over. The between the ring line 14 and the supply Lines 1 'and 11 to the pressure atomizer nozzles and to the diffuser verbl.eiber. "(the hem can be used as a cooling channel. lines 10 w-rd liquid fuel supplied under pressure. An in Combustion medium swirled granular or powdery to- i'your: ler solid matter is via the line 11 and the diffuser 5 as a slender jet cone in Elen Feue = mm 15 of the combustion chamber 2 '_ initiates. Via the ting channel 14, the ing nozzle 4 receives a combustion : r: i tt4el twisted l; initiated that in the combustion chamber 15 a certain Maintains vortex combustion. The double-walled construction with an intermediate cooling ring gap 16 AusF-ebil; i # 3te E-rennl: ammer 2 has a cylindrical part 17 and an outlet nozzle 18. with the combustion chamber walls 19 and 20 can be connected to the end face flange rings 21 and 22, which by Screw bolts 23 together with the flange ring 24 of the burner 1 can be built on. The outflow nozzle 18 of the combustion chamber 2 has a plate-shaped extension 25 and a cylindrical progression set 26, with which a molded body 27 for coolant guidance is bound. The outer combustion chamber wall 2G goes into a flange ring 20 over. The cylindrical part 26 with the shaped body 27 is fitted in the flange 28 in the manner of a sliding fit. Under operating conditions, the inner wall of the combustion chamber can therefore expand against the outer wall 20 without tension.

In der Schnittansicht nach Figur 1 sind auf der einen Seite der Achse 3 idealisiert Stromlinien eingezeichnet, die die im Betrieb sich einstellenden Strömungsverhältnisse wiedergeben. Zwischen den 1 Stromlinien der verdrallten Ringströmung 28 und den auseinanderlaufenden Stromlinien 29 des zentralen Strahlkegels bilden sich ringörmige Rezirkulationszonen 30 und 31 aus. Im Bereich der Rezirkulationszonen wird die Ringströmung und de -r zentrale Strahlkegel von den Strahlkegeln 8 der Druckzerstäuberdüsen durchsetzt. Wird der Brenne r. wie dargestellt mit einer Brennkammer betrieben, so schließt sich an eine Mischzone der Flamme eine Zone 32 beruhigter Strömung an. Für den Einsatz einer Brennkammer ist es günstig, wenn der seitliche Abstand zwischen den Mündungen 7 der Druckzerstäuberdüsen und der Brennkammerwand etwa, so groß wie ihr Abstand zum :%Iündungsmittelpunkt 12 des Diffusoi#s 5 ist. Bei einem Ringkanal, der in der Nähe der Brennkammerwand mündet, stehen die Rezirkulationszonen 30 und 31 dann in einem vorteilhaften Verhältnis zueinander. Bei einem Brenner nach Figur 1 werden die in der Praxis gewonnenen Erfahr berücksichtigt, wonach es günstiger ist, einen festen Stoff in einem Trägergas zuzugeben, als mit dem Brennöl einzuleiten (DAS 1 197 170). Die Feststoffe über den Diffusor zuzugeben, bringt darüberhinaus den Vorteil, daß sich in der Düse keine Feststoffe ablagern können. Um bei einem vorgeschlagenen Brenner den erfindungsgemäßen Betriebszustand einzustellen, kann man folgendermaßen vorgehen: Dem Brenner wird bei abgenommener Brennkammer 2 eine bestimmte Menge Verbrennungs. mittel zugeführt und die Brennmittelzufuhr nach Zündung so eingestellt, daß sich eine buschige Flamme ergibt, die etwa doppelt so lang wip breit ist. Durch entsprechend erhöhte Zufuhr an Verbrennungsmittel und Brennstoff kann die Flamme auf die gewünschte Größe gebracht werden.In the sectional view of Figure 1 are on one side of the axis 3 idealized streamlines are drawn in, showing the flow conditions that arise during operation reproduce. Between the 1 streamlines of the twisted annular flow 28 and the diverging streamlines 29 of the central beam cone form annular ones Recirculation zones 30 and 31 from. In the area of the recirculation zones, there is an annular flow and the central jet cone penetrated by the jet cones 8 of the pressure atomizer nozzles. If the burner r. operated with a combustion chamber as shown, so closes a zone 32 of calm flow adjoins a mixing zone of the flame. For use a combustion chamber, it is beneficial if the lateral distance between the mouths 7 of the pressure atomizer nozzles and the combustion chamber wall about as large as their distance to the:% Iündmittelpunkt 12 of the Diffusoi # s 5 is. In the case of a ring channel in the The recirculation zones 30 and 31 are then in the vicinity of the combustion chamber wall an advantageous relationship to one another. In the case of a burner according to FIG takes into account the experience gained in practice, according to which it is cheaper to use a adding solid substance in a carrier gas than introducing it with the fuel oil (DAS 1 197 170). Adding the solids via the diffuser also brings the Advantage that no solids can deposit in the nozzle. Around to set the operating state according to the invention in a proposed burner, you can proceed as follows: The burner is opened with the combustion chamber removed 2 a certain amount of combustion. medium supplied and the fuel supply set after ignition so that there is a bushy flame that is about double as long as wip is wide. With a correspondingly increased supply of combustion agents and Fuel, the flame can be brought to the desired size.

Soll der Brenner mit 'einer Brennkammer bestimmten Durchmesser betrieben werden, ist die Flamme soweit zu vergrößern, daß sie in ihrer Breite bis zu 2/3 der größten Breite der frei brennenden Flamme durch diA Brennkammer eingeengt wird. Die Länge der Brennkammer ist dabei so zu wählen, daß die Länge ihres zylindrischen Teils 17° etwa das 2 1/5-fache der Brennkammerbreite beträgt.Should the burner be operated with a specific diameter of a combustion chamber the flame is to be enlarged so that it is up to 2/3 in width the greatest width of the freely burning flame is narrowed by the combustion chamber. The length of the combustion chamber is to be chosen so that the length of its cylindrical Partly 17 ° is about 2 1/5 times the width of the combustion chamber.

Im Versuchsbetrieb hat sich gezeigt, daß bei einem Mengenfluß.von S cis 13 g Heizöl pro Sekunde und bei 1,4 bis 1,8 Normkubikmeter (11m3) Sauerstoff pro Minute, dem bis zu 10 g nicht heizender Staub pro Sekunde zugegeben sind, man dem Feuerraum etwa an (`,'ärmeenergie zuführt. Unter gegebenen Bedingungen entsprach das. einer 'ärmebeaufschlagung von etw In der Zone der beruhigten Strömung wurde dabei in der Brennkammer einer Strömungsgeschwindigkeit von 100 bis 200 m pro Sekunde ermittelt.In the test operation it has been shown that at a mass flow of S cis 13 g of heating oil per second and at 1.4 to 1.8 standard cubic meters (11m3) of oxygen per minute, to which up to 10 g of non-heating dust are added per second the firebox, for example to (`, 'supplying poor energy. Under the given conditions, this corresponded to a' supplying of heat to sth In the zone of the calm flow, a flow velocity of 100 to 200 m per second was determined in the combustion chamber.

Bei heizendem Feststoff, beispielsweise bei Kohlenstaub, kann man. den erfindungsgemäßen Betrieb zunächst ohne Feststoff einstellen und anschließenä bei Drosselung der Zufuhr an flüssigem Brennstoff die Zugabe an heizendem Feststoff so erhöhen, daß die F@.ammenform annähernd erhalten bleibt. Die Flammenform wird dabei wesentlich durci die Strömungsmenge und die Drallintensität in der Ringdüse 4 beeinflußt.In the case of heating solids, for example in the case of coal dust, you can. set the operation according to the invention first without solid and then ä when throttling the supply of liquid fuel the encore Increase the heating solid so that the shape of the joint is approximately retained. The shape of the flame is essentially determined by the flow rate and the swirl intensity influenced in the ring nozzle 4.

Bildet man die Druckzerstäuberdüsen als Wirbeldüsen für umgekehrte Drallrichtung der ringförmigen Drallströmung aus, erhält man eine besonders intensiv und rasch ablaufende Verbrennung, da den Öltröpfchen die Randatmosphäre fortlaufend besonders stark weggerissen wird.If one forms the pressure atomizer nozzles as vortex nozzles for reverse Direction of the swirl of the annular swirl flow, one obtains a particularly intense one and rapid combustion, as the oil droplets continuously enter the peripheral atmosphere is torn away particularly strongly.

Bei der gedrungenen Brennerausführung nach Figur 2 ist an Stelle der Ringleitung 14 der Sammelring 33 eines Gasführungskopfes 34 angeordnet. In dem im wesentlichen zylindris"hen Gasführungskopf ist ein l#ingrLum 35 mit zentrisch axialen Auslässen 36 und ein Ringraum 37 mit zentrisch tangentialen-Auslässen 38 ausgebildet, die in der. Strö,mungssammelring 33 münden. Mit Durchsatzsteuerventilen 50 und 51 in den Zuleitungen 52 und 53 zu den Ringräumen 35 und 37 kann :.^.an über die Strömungsmenge die Drallintensität in der Ringdüse 4 einstellen. Der Gasführun-uskopf 34 Kann durch Schraubenbolzen 23 mit dem Flanschring 24 des Brenners verbunden sein. Im Zentrum des üasführungskopfes 34 sind die Zuleitungen 10 und d-Ae Zuleitung 11 zu den Druckzeratäuberdüsen bzw. zum Diffusor untergebracht.In the compact burner design according to FIG. 2, instead of the Ring line 14 of the collecting ring 33 of a gas guide head 34 is arranged. In the im The essential cylindrical gas guide head is a length 35 with centrally axial Outlets 36 and an annular space 37 formed with centrally tangential outlets 38, those in the. Flow collecting ring 33 open. With flow control valves 50 and 51 in the supply lines 52 and 53 to the annular spaces 35 and 37:. ^. on via the flow rate set the swirl intensity in the ring nozzle 4. The gas guide head 34 can through Screw bolts 23 can be connected to the flange ring 24 of the burner. Downtown of the guide head 34 are the feed lines 10 and d-Ae feed line 11 to the Druckzeratäuberdüsen or housed to the diffuser.

Beim Lanzenbrenner nach Figur 3 ist die Ringleitung 14 der Ringdüse 4 im Verhältnis zu ihrem Durchmesser lang ausgebildet. Sie bildet zusammen mit dem in ihrem Zentrum angeordneten Zuführungsrohren 10 und 11 den Brennerschaft, der zwischen den Bruchlinien 40 clc:r@ A f -er aus-ebildet sein kann. iiL)I'rieluylgen entsrre-cn. i d ve Be i :;r @GS f tlnru_zösbe-i spiel nach Figur 3 wird (las Trägergas in einem @@indsichter 41 mit Peststoffen dosiert beaurschlagt. Den nrjsiciitei' dE ui i;n wesentlichen zwei Rngplatten 42 und 43 sowie eine Ring- 44, die ::iit einer Ringplatte verbun@ae:, sein kann. Zwischen der r.ingr:and 44 and einem Distanzring 1:5 wird ein Ringverteiler 46 eingeschlossen. Die Rin#Txand 44 -kann annähernd tangential verlaufende Lu@chbrüche auf,yeisen, um rlie im Ringverteiler 46 in eine, 2räger- @;as.r trom vorvermi scht zugefün^ter Feststoffe dem Arbeitsraum 47 ver- drallt einzuleiten. Die Zeitung 11 bildet den axialer. Auslaß des Arbeitsraumes. Die vom Windsichter zum l;iffusor 5 verlaufende Strö- mung ist deshalb weitgehend turbulenzfrei. Der Winasichter kann eine von Prallstäben 48 oder an Decke und Boden des Arbeits- raa:nes d7 Füirr,uiit-;sspiralen nach Art von Str-Lhl;2ü@iien aufweisen. Durch einen solchen 'It'indsichter 41 kann wan grobkörnige und in ihrer Form- grüwe treuerde Feststoffe verarbeiten und ,1cm Feuerraum des Bren- ners _°eirjes Pulver einheitlicher un1 genau einstellbarer maximaler Forngrö?e zuführen. Die Körnung wird dabei durch den Strömungs- Jurchsatz i, 'indsichter festgelegt. '.:Uns@ht .mar. hohe Strömungsgeschwindigkeiten im Feuerraum, kann an 0telle rses D#ffusors 5 auch eine Zav'aldüse verwendet werden. Der Dreistoffbrenner nach der Erfindung eignet sich besonders um einer Flamme nicht brennbare Feststoffe zuzugeben. Er eignet sich deshalb zur Versorgung von magnetohydrodynamischen Generatoren, so- wie ihren als Beschleuniger arbeitenden Umkehrungen (gewöhnlich unter dem Begriff lii:-ID-Technik zueammengefaBt). Hei Einsatz in der :@:I:D-r-Pechnik ist als Feststoff Saatmaterial zuzuführen. Es ist dann günstig_,, vom optimal eingestellten Brennerbetrieb, in dem eine :a.hezu stoechiometrische Verbrennung stattfindet, abzuweichen und mit einem solchen Clüberschuß zu arbeiten, daß die Verbrennung nur bis zu (-',0% am Brennkammerauslaß vcllendet ist. Das als Feststoff zuregebene Saatmaterial v:ird in den Flammenabgasen gleichmäßig gut verteilt und ionisiert. Der erfindungsgemäße Brenner weist den wei-' teren '%forteil' auf, dafi unerwünschte Nebenreakticnen des Saatmaterials unterbunden werden. Lurch die beherrschten Strömungsverhältnisse jerdei: auch Handschichten aus flüssigem Saatmaterial vermieden.In the lance burner according to FIG. 3, the ring line 14 of the ring nozzle 4 is long in relation to its diameter. Together with the supply pipes 10 and 11 arranged in its center, it forms the burner shaft, which is located between the break lines 40 clc: r @ A f -er can be trained. iiL) I'rieluylgen entsrre-cn. id ve Be i:; r @GS f tlnru_zösbe-i game according to Figure 3 (read carrier gas in one @@ indsichter 41 dosed with pesticides. Den nrjsiciitei ' d E ui i; n essentially two ring plates 42 and 43 as well as a ring 44, which can be connected to a ring plate. Between the r.ingr: and 44 on a spacer ring 1: 5 becomes a ring distributor 46 locked in. The Rin # Txand 44 -can be approximately tangential Open air breaks, yeisen, to rlie in the ring distributor 46 in a, 2-carrier @; as.r trom premixed solids fed into the working area 47 to initiate twists. The newspaper 11 forms the axial. Outlet of the Working space. The stream running from the wind sifter to the iffusor 5 tion is therefore largely free of turbulence. The Winasichter can do one of impact bars 48 or on the ceiling and floor of the working raa: nes d7 for, uiit-; s spirals in the manner of Str-Lhl; 2ü @ iien. By Such an 'it' classifier 41 can be coarse-grained and shaped process green solid matter and, 1cm combustion chamber of the ners _ ° eirjes powder uniform un1 precisely adjustable maximum Feed the size of the mold. The grain size is determined by the flow Throughput i, 'in sifter set. '.: Us @ ht .mar. high flow velocities in the combustion chamber 0telle rses D # ffusors 5 a Zav'al nozzle can also be used. The three-fuel burner according to the invention is particularly suitable adding non-flammable solids to a flame. He is suitable therefore to supply magnetohydrodynamic generators, so- like their accelerator reversals (usually below grouped together with the term lii: ID technology). Hei use in the : @: I: Dr-Pechnik is to be supplied with seed material as a solid. It is then advantageous to deviate from the optimally set burner operation, in which: a.a very stoechiometric combustion takes place, and to work with such an excess of oil that the combustion is only complete up to (- ', 0% at the combustion chamber outlet Solid seed material added is uniformly well distributed in the flame exhaust gases and ionized. The burner according to the invention has the further “advantage” that undesirable side reactions of the seed material are prevented. Due to the controlled flow conditions, layers of the hands of liquid seed material are also avoided .

Der Dreistoffhrenner nach der Erfindung wire mit einem festen Brennstoff vorteilhaft dann betrieben, wenn durch ei:;e,ürerstoechiometrisehe Zugabe von , Kohlenstaub - sogenanntes Fremdkarburieren - eine j;ut strahlende Ölflamme erzielt werden soll. In vielen Anwendungsfällen ist ein direkter wärmeleitende Kontakt mit den 7la:umenabgasen nicht erwünscht. In solchen Fällen kann man mit Flammen aus annKähernd stoecriome trisciä ve°brannten Ölen bei optimalen Betriebstemperaturen guten Wärmeübergang durch Strahlung erzielen. Das ist beispielsweise für Reizkraftwerke bedeutungsvoll.The three-fuel runner according to the invention wire with a solid fuel advantageously operated when by ei:; e, ürerstoechiometrisehe addition of, Coal dust - so-called foreign carburization - a j; ut radiant oil flame is achieved shall be. In many applications there is a direct heat conductive contact with the 7la: umen exhaust gases are not desired. In such cases you can go out with flames almost stoecriome trisciä ve ° oils burned at optimal operating temperatures achieve good heat transfer through radiation. This is for example for stimulus power plants meaningful.

Für nicht brennbare Feststoffe, wird der Dreistoffbrenner vorteilhaft dort eingesetzt, wo die Flammenabgase durch Zusatz von Stoffen aufbereitet werden scllen. Das ist beispielsweise in folgenden Fällen interessant: Bei schwefelhaltigem Brennöl kommt es neben einer Verunreinigung der Atmosphäre durch Schwefeltrioxid leicht zur Bildung von Schwefelsäure, die Brennkammern und nachgeschaltete Aggregate gefährdet. Beim erfindungsgemäßen Brenner kann man dem Brennraum über die Feststoffleitung bekannte neutralisierende Zusätze wie,Dolomit, Magnesiumoxid, Kalkstein, Soda, Ammoniak und organische Amine zuführen, die im Brennraum. gut vermischt werden. Da diese Zusätze im allgemeinen in Brennöl unlöslich sind, hat bei konventionellen Brennkammern der Versatz bisher viele ungelöste Probleme aufgeworfen.For non-flammable solids, the three-fuel burner is advantageously used where the flame exhaust gases are prepared by adding substances. This is of interest, for example, in the following cases: In the case of sulfur-containing fuel oil, in addition to contamination of the atmosphere by sulfur trioxide, the formation of sulfuric acid can easily occur, which endangers the combustion chambers and downstream units. In the case of the burner according to the invention, known neutralizing additives such as dolomite, magnesium oxide, limestone, soda, ammonia and organic amines can be added to the combustion chamber via the solids line, which are present in the combustion chamber. be mixed well. Since these additives are generally insoluble in fuel oil, the offset has so far raised many unsolved problems in conventional combustion chambers.

Von-weiteren Zusätzen wie Dolomitstaub ist auch bekannt, daß sie aschebedingtes Verstopfen in Kesseln und Gasturbinen vermeiden, da sie die Niederschläge lockern.Other additives such as dolomite dust are also known to be ash-related Avoid clogging in boilers and gas turbines as they loosen the precipitation.

Der Brenner nach der Erfindung ermöglicht auch Rückstandsöle zur Versorgung von Gasturbinen zu verfeuern und dennoch eine Korrosion durch Vanadiumpentoxid durch Zusätze von Kaolin, Aluminiumhydresilikat, Kieselgur und andere siliziumhaltige-Verbindungen zu vermeiden.The burner according to the invention also enables residual oils for supply to burn from gas turbines and still cause corrosion by vanadium pentoxide Additions of kaolin, aluminum hydrosilicate, kieselguhr and other silicon-containing compounds to avoid.

Für die Schlackenarbeit der Hüttenindustrie kann man dem erfindungsgemäßen Brenner über den Diffusor Kalk in Sauerstoff als Trägergas pulverisiert zuführen und auf das Metallbad zur Verschlackung größerer Phosphormengen aufblasen.For the slag work in the metallurgical industry one can use the Feed the burner through the diffuser, pulverized lime in oxygen as a carrier gas and inflate on the metal bath to slag larger amounts of phosphorus.

In der Glashüttung ist es nachteilig, daß Kalzium oder Natriumoxid in der Glasschmelze nach unten wandern und eine Anreicherung von Silikaten an der'Badoberfläche entsteht. Die an sich bekannte Zugabe von Natriumsulfat zur Schmelze wird durch ein gleichmäßiges Aufbringen in den Flammenabgasen des erfindungsgemäßen Brenners# , besonders wirksam und verhindert eine Silikatanreicherung an der 8adoberfläche. .In the glass bulk it is disadvantageous that calcium or sodium oxide migrate downward in the glass melt and an accumulation of silicates occurs on the surface of the bath. The addition of sodium sulfate to the melt, which is known per se, is particularly effective through uniform application in the flame exhaust gases of the burner according to the invention and prevents an accumulation of silicate on the surface of the iron. .

Darüberhinaus kann das erfindungsgemäße Verfahren und der neuartige Dreistoffbrenner in weiteren Anwendungsgebieten eingesetzt werden, wo auf die geschilderten Eigenschaften Wert gelegt wird.In addition, the inventive method and the novel Three-fuel burners can be used in other areas of application, where the described Properties is valued.

Claims

Claims 1, a method for achieving high application of heat of the fire roughness in combustion processes with a three-component system of gaseous, liquid and solid partners, characterized by. the combination of features: a) Between an annular burst flow of a gaseous partner and a central jet cone of axial flow of a gas-solid mixture-are over the circumference distributed jet cone generated from atomized liquid partner; b) the @, The partners' narrow flows are coordinated with one another in such a way that the flame length without touching the wall one and a half to two and a half times, especially twice as much the flame width is; c) the central jet cone is so slim that that its imaginary extension of the flame envelope only on the last half of the Flame length cuts.

2. The method according to claim 1, characterized in that the width of the flame is narrowed by a combustion chamber, the width of which is at least 2/3 of the largest width of the freely burning flame and the length of which is 2 to 2 1 / 2 times, in particular 2 1/5 times the width of the combustion chamber. 3. Method according to claim 1 or claims 1 and 2, characterized in that the jet cones arranged distributed over the circumference are generated by swirl flow and have opposite directions of twist to the annular swirl flow. 4. Three-fuel burner for carrying out the method according to claims 1_ and 2, characterized in that in the center of an annular nozzle (4) with devices for controllable flow swirl 1, a diffuser (5) and between these a number of pressure atomizer nozzles (6) are arranged. 5. Burner for performing the method according to claims 1 and characterized in that an annular nozzle (4) with devices for controllable flow swirl and in its center a diffuser (5), 'which is surrounded by a number of pressure atomizer nozzles (6) the end face of a combustion chamber (2) and that the lateral distance between the pressure atomizer nozzles and the combustion chamber wall is approximately as large as their distance from the center of the diffuser and that the ring nozzle opens in close proximity to the combustion chamber wall. 6. Combustion chamber according to claim 5, characterized in that the pressure atomizer nozzles (6) are designed as vortex nozzles for reverse swirl directions of the annular swirl flow. 7. Burner according to claim 5 or 6, characterized in that as a device-for controllable flow swirl of the ring nozzle (4) is a switched in the gas supply to the ring nozzle gas guide head (34), in which an annular space (35) with centrally axial Outlets (36) and an annular space (37) are formed with centrically tangential outlets (38) which open into a flow collecting ring (33) and in whose feed lines (52 and 53) flow control valves (50 and 51) are switched on. B. Burner according to claim 7, characterized in that the annular nozzle (4) is provided with an annular channel which is long in relation to its can diameter, in the central area of which the feed lines (1ü, 11) to the diffuser (5) and to the pressure atomizer nozzles (6) are housed (lance burner). 9. Burner according to one of claims 5 to 8, characterized in that the diffuser (5) is the axial outlet of a disc-shaped wind sifter (41) which has baffle rods (48) or guide spirals in the manner of steel mills. 10. Burner according to one of claims 4 to 9, characterized in that the inner wall of the combustion chamber (2) consists of ceramic.