DE1501922C - Burners for oil, gas or coal dust to fire a boiler room - Google Patents
Burners for oil, gas or coal dust to fire a boiler roomInfo
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Description
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Austrittsdurchmesser der ein Luftzuführungsrohr 11, in welchem die Verbren-Beschleunigungsdüse DJD1 — 0,45 nungsluft im Sinne eines Pfeiles A strömt. Hinter undOutlet diameter of an air supply pipe 11, in which the combustion accelerating nozzle DJD 1 - 0.45 flow air in the direction of an arrow A. Behind and
Länge der Brennermuffel LJD1 = etwa 1,4 im Abstand vom Eintrittsende la der Brennermuffel 1Length of the burner muffle LJD 1 = about 1.4 at a distance from the inlet end la of the burner muffle 1
Länge der Beschleunigungsdüse ... LJD1 = 0,74 ist das Gehäuse 9 durch eine Stirnwand 12 verschlos-Dicke der Drallschaufeln SdID1 = 0,03 5 sen, die die Hilfsorgane des Brenners, wie das Düsen-Durchmesser des Spritzloches ds/D1 = 0,14 system 6, die Zündeinrichtung und die Flammüber-Length of the acceleration nozzle ... LJD 1 = 0.74, the housing 9 is closed by an end wall 12-Thickness of the swirl blades SdID 1 = 0.03 5 sen, the auxiliary organs of the burner, such as the nozzle diameter of the spray hole d s / D 1 = 0.14 system 6, the ignition device and the flame suppression
Durchmesser des Gehäuses dJD± =1,4 wachung (beide nicht gezeichnet) trägt. Zwischen demDiameter of the housing dJD ± = 1.4 wachung (both not shown). Between the
Eintrittsdurchmesser der Luft- Eintritt 13 in die Drallvorrichtung 3 und dem Luftzuführung dJD1 — 0,6 zuführungsrohr 11 ist eine Vergleichmäßigungsein-The inlet diameter of the air inlet 13 into the swirl device 3 and the air supply dJD 1 - 0.6 supply pipe 11 is a homogenization element
lo richtung 14 für die Strömung angeordnet, die bei demlo direction 14 arranged for the flow, which in the
Wie praktische Versuche gezeigt haben, weicht die Ausführungsbeispiel als Lochblech ausgebildet ist, das Rußkurve des erfindungsgemäßen Brenners von der sich ringförmig um die Brennermuffel 1 herum im idealen Rußkurve nur sehr wenig ab. Der Brenner Ringraum 15 zwischen Brennermuffel 1 und Gehäuse 9 gewährleistet also auch bei kleinen Leistungen eine erstreckt. Der Drallschaufelträger 7 ist so nahe an optimale Verbrennung. Ferner hat der erfindungsge- 15 das Gehäuse 9 herangeführt, daß nur noch ein schmamäße Brenner den großen Vorteil, daß er ein stabiles ler Durchtrittsspalt für die Verbrennungsluft verbleibt, Strömungsbild erzeugt, das unabhängig von der Rey- der eine Drosselstelle 16 bildet mit der Abmessung s. nolds-Zahl ist. Der Brenner kann daher in seinen Ab- Hinter der Drosselstelle bildet das Gehäuse 9 mit der messungen standardisiert werden, so daß unterschied- Stirnwand 12 einen Luftsammeiraum 17, mit dem liehe Brennerleistungen einfach durch maßstäbliche 20 sowohl der Eintritt 13 der Drallvorrichtung 3 als auch Änderungen der Abmessungen erzielt werden kön- das Spritzloch 5 in Verbindung stehen. Zwischen dem nen. Eintritt 13 und dem Spritzloch 5 sind keine Drossel-As practical tests have shown, the embodiment is designed as a perforated plate, the soot curve of the burner according to the invention deviates only very little from the ring around the burner muffle 1 in the ideal soot curve. The burner annular space 15 between the burner muffle 1 and the housing 9 thus ensures an extension even with small powers. The swirl vane carrier 7 is so close to optimal combustion. Furthermore, the invention has introduced the housing 9 that only a narrow burner has the great advantage that it remains a stable passage gap for the combustion air, generates a flow pattern which, independently of the reed, forms a throttle point 16 with the dimension s . is nolds number. The burner can therefore be standardized in its ab- Behind the throttle body forms the housing 9 with the measurements, so that different- end wall 12 has an air collection space 17, with which the burner power can be easily scaled by 20 both the inlet 13 of the swirl device 3 and changes in the Dimensions can be achieved- the spray hole 5 are in connection. Between the nen. Inlet 13 and the injection hole 5 are not a throttle
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin- stellen vorhanden, so daß der statische Druck an diesen dung ist vorgesehen, daß die Strömungsvergleichs- Stellen im Luftsammeiraum 17 gleich groß ist. Am mäßigungseinrichtung im Ringraum zwischen der 25 vorderen Ende ist das Gehäuse 9 durch eine ringför-Brennermuffel und dem Gehäuse angeordnet ist, und mige Membran 18 dichtend abgeschlossen, daß die Drallvorrichtung einen tellerförmigen Drall- Im Bereich des Austrittsendes der Brennermuffel 1In a preferred embodiment of the invention present, so that the static pressure on these It is provided that the flow comparison points in the air collection space 17 are of the same size. At the Moderating device in the annular space between the 25 front end is the housing 9 by a ringför burner muffle and the housing is arranged, and mige membrane 18 sealed off, that the swirl device has a plate-shaped swirl In the area of the outlet end of the burner muffle 1
schaufelträger aufweist, dessen Außenumfang mit dem ist in dieser eine ringförmige Blende 19 angeordnet, die Gehäuse einen eine Drosselstelle bildenden Ringspalt bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel in Richtung mit einer Spaltbreite j einschließt, die zu dx im Ver- 30 der Beschleunigungsdüse 2 konisch gestaltet ist. hältnis 0,09 steht. Bei dieser Ausbildung befindet sich Die als Ringspalt ausgebildete Drosselstelle 16 istHas vane carrier, the outer circumference of which is arranged in this an annular aperture 19, the housing encloses an annular gap forming a throttle point in the illustrated embodiment in the direction with a gap width j which is conical to d x in the 30 of the acceleration nozzle 2. ratio is 0.09. The throttle point 16, which is designed as an annular gap, is located in this embodiment
die Vergleichmäßigungsvorrichtung in dem ringförmi- durch Abstandhalter 20 gesichert, die sich um den gen Kanal zwischen der Brennermuffel und dem Ge- Umfang herum verteilen.the equalization device in the annular secured by spacers 20, which are around the Distribute in the channel between the burner muffle and the circumference of the Ge.
häuse. An dieser Stelle läßt sich mit verhältnismäßig In dem beschriebenen Brenner läuft der Verbren-housing. At this point, the combustion is running in the burner described.
einfachen Mitteln, beispielsweise mit einem Lochblech 35 nungsvorgang folgendermaßen ab: oder einem ringförmigen Kragen, eine Strömungs-. Die Verbrennungsluft tritt im Sinne des Pfeiles A simple means, for example with a perforated plate 35 as follows: or an annular collar, a flow. The combustion air occurs in the direction of arrow A.
Vergleichmäßigung erzielen. Der Drallschaufelträger durch das Zuführungsrohr 11 in das Gehäuse 9 ein. hat die Zusatzfunktion, zusammen mit dem Gehäuse Sie durchströmt das als Strömungsvergleichmäßieine Drosselstelle zu bilden. gungseinrichtung 14 wirkende Lochblech, wird durchAchieve equalization. The swirl vane carrier through the feed pipe 11 into the housing 9. has the additional function, together with the housing, it flows through it as a flow equalization unit To form throttle point. transmission device 14 acting perforated plate is through
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der 40 die dort erfolgende Stauung gleichmäßig über den Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher Umfang der Brennermuffel verteilt und gelangt mit beschrieben. beruhigter Strömung zu dem eine Drosselstelle 16 bil-One embodiment of the invention is in FIG. 40 the stowage taking place there evenly over the Drawing shown and is distributed in the following more closely the scope of the burner muffle and comes with described. calmed flow to which a throttle point 16 forms
Der Brenner nach der Abbildung besitzt eine Bren- denden Ringspalt. Dort findet eine weitere Strömungsnermuffel 1, die sich von ihrem Eintrittsende la zum beruhigung statt. Der Großteil der Verbrennungsluft Austrittsende Ib konisch erweitert. An das Austritts- 45 gelangt dann vom Luftsammeiraum 17 durch die ende schließt sich eine Beschleunigungsdüse 2 an. Am Drallvorrichtung 3 in das Eintrittsende la der Brenner-Eintrittsende ist eine Drallvorrichtung 3 mit vorwie- muffel. Ein Teil der Luft strömt jedoch auch durch gend radialen Drallschaufeln 4, die eine in der Zeich- das Spritzloch 5, durch welches der Brennstoff in nung nicht dargestellte Dicke sr> aufweisen und einen Richtung der Brennermuffelachse O eingedüst wird, aus der Zeichnung ebenfalls nicht ersichtlichen Spiral- 50 In der Brennermuffel bewegt sich die Verbrennungswinkel β des Lufteintritts gegen die Umfangsrichtung luft infolge des Dralls schraubenförmig zum Austrittsergeben, angeordnet. In der Achse O des Brenners ende Ib. Infolge der Erweiterung der Brennermuffel befindet sich am Eintrittsende la ein Spritzloch 5, verringert sich dabei die Umfangskomponente der durch welches Brennstoff, insbesondere öl, mittels Strömung und damit auch die auf die Verbrennungseines Düsensystems 6 in die Brennermuffel eingeführt 55 luft wirkende Fliehkraft. Vom Punkt R im Austrittswerden kann. querschnitt ergibt sich daher ein Druckgefälle zum Die Drallschaufeln 4 sind an einem tellerförmigen Punkt Q im Eintrittsquerschnitt, das einen Teil der Drallschaufelträger 7 angebracht, zweckmäßigerweise Verbrennungsluft entgegen der Hauptströmungsricheinteilig mit diesem ausgeführt. Auf der dem Drall- tung zurücksaugt. Zwischen der wandnahen Strömung schaufelträger 7 gegenüberliegenden Seite ist die Drall- 60 und der zentralen Rückströmung bildet sich ein Turvorrichtung durch eine ebenfalls tellerförmige Ab- bulenzgebiet aus, in welchem der Brennstoff intensiv deckplatte 8 verschlossen, die in ihrem Zentrum das mit der Verbrennungsluft gemischt wird. Der nicht Spritzloch enthält. rezirkulierende Anteil gelangt durch den freien Quer-Die Brennermuffel 1 ist über einen Teil ihrer Länge schnitt der Blende 19 in die Beschleunigungsdüse von einem zylindrischen Gehäuse 9 umgeben, das bei 65 und verläßt den Brenner in Form eines sehr schnellen der Fläche 10 an die Wand des zu befeuernden Heiz- Flammgasstrahls. Hinter der Blende 19 bildet sich ein raums (nicht dargestellt) angeflanscht werden kann. Wirbel W aus, der die Grenzschicht der Luftströmung Am vorderen Ende des Gehäuses mündet in dieses dem Flammstrahl beimischt. Vom Punkt P zum PunktThe burner shown in the illustration has a burning ring gap. There is a further flown muffle 1, which takes place from its inlet end la to calm down. The majority of the combustion air outlet end Ib widens conically. An acceleration nozzle 2 then reaches the outlet 45 from the air collection space 17 through the end. At the swirl device 3 in the inlet end la of the burner inlet end there is a swirl device 3 with a pre-muffle. However, some of the air also flows through gently radial swirl blades 4, which have a thickness sr> in the drawing, through which the fuel is injected in a direction of the burner muffle axis O , also not visible in the drawing Spiral 50 In the burner muffle, the combustion angle β of the air inlet moves against the circumferential direction of air as a result of the swirl in a helical manner to produce the outlet. Ib ends in axis O of the burner. As a result of the expansion of the burner muffle, there is a spray hole 5 at the inlet end la , thereby reducing the circumferential component of the centrifugal force acting on the combustion of a nozzle system 6 in the burner muffle through which fuel, especially oil, by means of flow and thus also the air acting on the combustion of a nozzle system 6. From point R in the exit can be. The swirl vanes 4 are at a plate-shaped point Q in the inlet cross-section, which is attached to part of the swirl vane carrier 7, expediently combustion air against the main flow in one piece with this. On which the swirl sucks back. Between the side opposite the wall close to the flow, the vane carrier 7 is the swirl 60 and the central return flow, a door device is formed by a likewise plate-shaped bulge area in which the fuel cover plate 8 is intensively closed, which in its center is mixed with the combustion air. Which does not contain the spray hole. The recirculating portion passes through the free cross. The burner muffle 1 is cut over part of its length of the aperture 19 in the acceleration nozzle surrounded by a cylindrical housing 9, which at 65 and leaves the burner in the form of a very fast surface 10 on the wall of the to be fired heating flame gas jet. A space (not shown) that can be flange-mounted is formed behind the panel 19. Eddy W from which the boundary layer of the air flow at the front end of the housing opens into the flame jet. From point P to point
R im Austrittsquerschnitt der Beschleunigungsdüse existiert ebenfalls ein Druckgefälle. R in the exit cross-section of the acceleration nozzle there is also a pressure gradient.
Der durch das Spritzloch 5 strömende Anteil der Verbrennungsluft trägt den Brennstoff in das Innere der Brennermuffel 1 und hält den Raum vor dem und um das Spritzloch von Einwirkungen der Flamme frei.The portion of the combustion air flowing through the spray hole 5 carries the fuel into the interior the burner muffle 1 and keeps the space in front of and around the spray hole free from the effects of the flame.
Der Brenner erlaubt es, einen Flammgasstrahl von einer Geschwindigkeit zu erzeugen, die einem Staudruck entspricht, welcher mindestens das 5- bis 1Of ache der auf den Flammgasstrahl im Heizraum pro Flächeneinheit wirkenden Auftriebskräfte beträgt, und zugleich ein stabiles Strömungsbild trotz der einander entgegenwirkenden Druckgefälle PQ und PR zu erzielen sowie eine optimale Rußkurve zu erreichen. Dabei sind bei einer Verbrennungsleistung von 100000 kcal/h und einem Vordruck der Verbrennungsluft von 100 mm WS folgende Dimensionen eingehalten:The burner allows a flame gas jet to be generated at a speed that corresponds to a dynamic pressure which is at least 5 to 10 times the buoyancy forces acting on the flame gas jet in the heating room per unit area, and at the same time a stable flow pattern despite the opposing pressure gradients PQ and To achieve PR and to achieve an optimal soot curve. With a combustion output of 100,000 kcal / h and a pre-pressure of the combustion air of 100 mm WS, the following dimensions are maintained:
Durchmesser des Gehäuses d2 = 250 mmCase diameter d 2 = 250 mm
Breite des Spalts s = 7,5 mmWidth of the gap s = 7.5 mm
Eintrittsdurchmesser der Verbren-Inlet diameter of the combustion
nungsluftzuführung dz =100 mmair supply d z = 100 mm
Abstand Drosselstelle: Gehäusestirnwand b2 = 62 mmDistance throttle point: housing front wall b 2 = 62 mm
Durchtrittsfläche des Lochblechs entspricht 364 Löchern von je 4 mm Durchmesser.The passage area of the perforated sheet corresponds to 364 holes, each 4 mm in diameter.
Eintrittsdurchmesser der Brennermuffel Entry diameter of the burner muffle
Austrittsdurchmesser der Brennermuffel Outlet diameter of the burner muffle
Austrittsdurchmesser der Beschleunigungsdüse = DurchtrittsdurchmesserExit diameter of the acceleration nozzle = passage diameter
der Blende the aperture
Länge der Brennermuffel Length of the burner muffle
Länge der Beschleunigungsdüse ....Accelerator jet length ....
Axiale Länge der Drallschaufeln Axial length of the swirl vanes
Spiralwinkel des Lufteintritts gegenSpiral angle of air inlet against
die Umfangsrichtung the circumferential direction
Dicke der Leitschaufeln (nicht dargestellt) Thickness of the guide vanes (not shown)
Durchmesser des Spritzlochs Diameter of the spray hole
ίο Soll der Brenner für andere Leistungen ausgelegt
werden, dann sind die angegebenen Abmessungen, zumindest jedoch die Abmessungen dx, D1, D2, L1, L2, bx
und ds im Verhältnis der Wurzel aus den den Leistungen
entsprechenden Durchsätzen zu ändern.
Ferner ist es möglich, die axiale Drallschaufellänge έ1; den kleinsten Brennermuffeldurchmesser d1 und
den Spiralwinkel β des Lufteintritts unter Berücksichtigung der Kompensationsregel des Drallsatzes zu
verändern. Jede solche Änderung in einer der genannmm 20 ten Einflußgrößen muß durch eine im wesentlichen
linear proportionale Änderung einer anderen der gemm nannten Einflußgrößen kompensiert werden.ίο If the burner is to be designed for other capacities, then the specified dimensions, but at least the dimensions d x , D 1 , D 2 , L 1 , L 2 , b x and d s in the ratio of the square root of the throughputs corresponding to the capacities to change.
It is also possible to use the axial swirl vane length έ 1; to change the smallest burner muffle diameter d 1 and the helix angle β of the air inlet taking into account the compensation rule of the swirl rate. Every such change in one of the mentioned influencing variables must be compensated for by an essentially linearly proportional change in another of the mentioned influencing variables.
Bei diesen Werten ergibt sich im Zentrum des Eintrittsendes der Brennermuffel ein Unterdruck, der 10 mm 25 bis 20 mal größer ist als der mittlere Staudruck der mm Strömung in der Brennermuffel, gemessen auf halberWith these values, there is a negative pressure in the center of the inlet end of the burner muffle, the 10th mm is 25 to 20 times greater than the mean dynamic pressure of the mm flow in the burner muffle, measured halfway
mm Länge L1 der Brennermuffel am Ort größter Ge-mm length L 1 of the burner muffle at the place of greatest
mm schwindigkeit des dortigen Geschwindigkeitsprofils.mm speed of the local speed profile.
Dieses Druckverhältnis garantiert die Stabilität der /5 = 7—15° 30 Flammströmung.This pressure ratio guarantees the stability of the / 5 = 7-15 ° 30 flame flow.
An Stelle einer konischen Blende mit einem Konus- :j3 = 5 mm basiswinkel α = 30° kann auch eine andere KonizitätInstead of a conical diaphragm with a cone: j3 = 5 mm base angle α = 30 °, another conicity can also be used
mm oder eine ebene Ringblende gewählt werden.mm or a flat ring aperture can be selected.
D1 D 1
D2-L1-D 2 -L 1 -
L2 ■■L 2 ■■
A =A =
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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