DE1551807B2 - Brenneinrichtung fuer gasfoermigen brennstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennereinrichtung für gasförmigen Brennstoff, bestehend aus zwei koaxial ineinander angeordneten rohrförmigen Gaszuführungen, deren Brennstoff-Teilströme unabhängig voneinander steuerbar sind und die flammenseitig in getrennten Austrittskanälen enden.

Eine derartige Brennereinrichtung ist aus der deutschen Patentschrift 576 722 bekannt. Bei der bekannten Brennereinrichtung sind die Gaszuführungen koaxial von einer rohrförmigen Druckluftzuführung umgeben und weisen axial gerichtete Austrittskanäle mit kreis- bzw. kreisringförmigem Querschnitt auf. Diese Zuführungen münden unter Freilassung eines ringförmigen Einlasses für aus der Umgebung anzusaugende Verbrennungsluft in einem als Mischrohr dienenden Brennerrohr. Bei dieser Brennereinrichtung können zwar den beiden Gaszuführungen unterschiedliche Gasmengenströme zugeordnet werden, eine Beeinflussung der Länge und des öffnungswinkels der Flamme ohne Änderung des Gasgesamtmengenstromes, wie sie beispielsweise bei der Beheizung eines Drehrohrofens zum Zementklinkerbrennen erforderlich ist, ist jedoch nicht möglich.

Aus der USA.-Patentschrift 3 209 811 ist ferner ein Gasbrenner bekannt, bei dem koaxial um eine zentrale rohrförmige Gaszuführung in einem quer zur Brennerlängsachse ausgerichteten plattenartigen Körper kreisförmig mehrere zwei getrennt absperrbaren Zuführungen zugeordnete, axial verlaufende Austrittskanäle für Verbrennungsluft angeordnet sind.

Weiterhin sind aus den USA.-Patentschriften 2 932 349 bzw. 3 285 240 Gasbrenner bekannt, bei denen koaxial um eine zentrale Austrittsöffnung für ein Brenngas-Luft-Gemisch bzw. für Brenngas zwei Kränze von Austrittsöffnungen für das Gemisch, die zusammen mit der zentralen Austrittsöffnung aus einer gemeinsamen Zuführung gespeist werden und jeweils unterschiedlich ausgerichtet sein können, bzw. zwei Kränze von gleich ausgerichteten, in radialer Richtung hintereinander ausgebildeten, von einer gemeinsamen Zuführung ausgehenden Luftaustrittsöffnungen angeordnet sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennereinrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die bei konstantem Brennstoffmengenstrom eine Veränderung der Länge und des Öffnungswinkels der Flamme sowie auf engem Raum eine innige Vermischung der Brennmittel ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gaszuführungen flammenseitig durch einen quer zur Längsachse der Brennereinrichtung ausgerichteten, plattenartigen Körper abgeschlossen sind, daß jeder Gaszuführung ein Kranz von Austrittskanälen in dem plattenartigen Körper zugeordnet ist und daß die Achsen der Austrittskanäle der außenliegenden Gaszuführung parallel zur Längsachse verlaufen und die Achsen der Austrittskanäle der innenliegenden Gaszuführung gegenüber der Längsachse in Strömungsrichtung nach außen geneigt sind.

Der durch eine derartige Ausbildung erzielbare technische Fortschritt besteht darin, daß durch die Aufteilung der beiden unabhängig voneinander steuerbaren Brennstoff-Teilströme in eine Gruppe achsparalleler und eine Gruppe in Strömungsrichtung nach außen geneigter Einzelstrahlen eine Beeinflussung der Länge und des Öffnungswinkels der Flamme ohne Änderung des Brennstoffgesamtmengenstromes herbeigeführt werden kann und infolge der Saugwirkung der mit hoher Geschwindigkeit austretenden Brennstoff strahlen durch deren Zwischenräume hindurch Verbrennungsluft bis in den Bereich der Längsachse gelangt und sich rasch mit dem Brennstoff vermischt. Durch diese Art der Brennmittelzusammenführung ist es beispielsweise bei der Beheizung eines Drehrohrofens zum Zementklinkerbrennen möglich, daß der Brennereinrichtung unter Verzicht auf die Zufuhr mäßig vorgewärmter primärer Gebläseluft die gesamte Verbrennungsluftmenge hocherhitzt zugeführt wird.

Der plattenartige Körper kann aus einem äußeren Teil mit Kreisringquerschnitt und einem inneren scheibenartigen Teil aufgebaut sein.

Ferner können diese Teile über eine zentrale Zugstange mit den Gaszuführungen verspannt sein.

Außerdem kann das scheibenartige Teil die Form eines in Strömungsrichtung sich verjüngenden Kegelstumpfes aufweisen.

Schließlich können an Stelle jeweils eines Kranzes von Austrittskanälen in dem äußeren Teil und/oder dem inneren Teil auf mehreren konzentrischen Kreisen in radialer Richtung hintereinander Austrittskanäle angeordnet sein.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dar, und zwar zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Brennereinrichtung,

F i g. 2 in vergrößertem Maßstab einen Längsschnitt durch den Kopf der Brennereinrichtung,

F i g. 3 einen Schnitt durch einen Austrittskanal in vergrößertem Maßstab,

F i g. 4 eine Teilansicht des Kopfes der Brennereinrichtung, vom Feuerungsraum her gesehen,

F i g. 5 eine Teilansicht des Kopfes der Brennereinrichtung in Ausbildung für große Gasdurchsätze.

Die Brennereinrichtung weist eine rohrförmige Gaszuführung 1 auf, in die koaxial eine weitere rohrförmige Gaszuführung 2 mit geringerem Durchmesser eingeführt ist. Der in den Feuerungsraum hineinragende Teil der Brennereinrichtung ist von einem Isolierrohr 3 umgeben, das zur Wärmeisolierung mit einem hochfeuerfesten Schamottemantel 4 umgeben ist. Auf den Gaszuführungen 1, 2 sind Abstandhalter 5 aufgeschweißt, die die koaxiale Lage der Rohre gewährleisten und ein Zerlegen der Brennereinrichtung zu Reinigungs- und Reparaturzwecken gestatten. Mit den Gaseinlaßstutzen 6, 7 sind die beiden Gaszuführungen 1,2 an die Gasversorgung angeschlossen. Jedem Gaseinlaßstutzen 6, 7 ist eine eigene Regeleinrichtung vorgeschaltet (nicht dargestellt), die es ermöglicht, für jede Gaszuführung 1, 2 gesondert den Druck und die Durchsatzmenge zu regulieren.

Die Gaszuführungen 1, 2 sind durch einen geteilten plattenartigen Körper zum Feuerungsraum hin abgeschlossen, dessen gesonderte Teile (Düsenscheiben) 8, 9 je einen Kranz von Austrittskanälen 16, 17 tragen. Die Aufteilung in zwei Teile 8, 9, von denen das äußere Teil 8 mit Kreisringquerschnitt den freien Querschnitt der Gaszuführung 1 und das innere scheibenartige Teil 9 den freien Querschnitt der Gaszuführung 2 abschließt, macht die Verwendung von auswechselbaren Düsenscheiben 8, 9 mit unterschiedlichen Austrittskanälen 16, 17 möglich, je nachdem, wie es die Betriebsweise erfordert. Die Düsenscheiben 8, 9 werden durch eine Zugstange 10, in die an der Spitze ein gabelförmiges Verschlußstück 11 eingeschoben ist, mit Hilfe einer Schraubenmutter 12 in axialer Richtung fest vor die Gaszuführungen 1, 2 gezogen.

Die Düsenscheibe 8 ist am äußeren Umfang mit zwei an der Innenwandung der Gaszuführung 1 anliegenden Asbestdichtungen 13 versehen. In eine Ringnut auf der flammenabgewandten Seite ist eine weitere Asbestdichtung 14 eingelegt, die die beiden Gaszuführungen 1, 2 gegeneinander abdichtet. Mit Hilfe der Dichtung 15 ist die Gaszuführung 2 an der Durchtrittsöffnung der Zugstange 10 gegen den Feuerungsraum abgedichtet. Die Form der Austrittskanäle 16, 17 entspricht einer Lavaldüse zur Erzeugung von Überschallströmungen, bei der sich der Querschnitt zunächst verengt und dann wieder etwas erweitert (vgl. Fig. 3). Die Düsen beider Düsenscheiben 8, 9 sind für das gleiche kritische Druckverhältnis ausgelegt, ihr jeweiliger Gesamtquerschnitt kann jedoch

ίο verschieden sein. Die Auswahl der maximal durchzusetzenden Teilmengen hängt einerseits von dem erforderlichen Gesamtmengenstrom, andererseits von der gewünschten Flammenform ab. Durch die starke Sogwirkung der einzelnen Gasstrahlen, deren Strömungsgeschwindigkeit bis auf etwa 500 m/sec gesteigert werden kann, wird auch der Kern der aus mehreren Gasstrahlen gebildeten Flamme ausreichend mit Verbrennungsluft versorgt, so daß auf die Einführung primärer Gebläseluft verzichtet werden kann.

Für kleinere Feuerungsanlagen kann als Austrittskanal 16, 17 eine zylindrische Bohrung oder aber eine Mündung verwendet werden, mit denen sich aber nur eine Strömungsgeschwindigkeit von höchstens Schallgeschwindigkeit erzielen läßt.

Die Düsenscheibe 9 kann die Form eines in Strömungsrichtung sich verjüngenden Kegelstumpfes aufweisen, wie aus F i g. 2 hervorgeht.

Bei der Ausbildung der Düsenscheiben 8, 9 gemäß F i g. 4 sind die Austrittskanäle 16 in Teil 8 und die Austrittskanäle 17 in Teil 9 auf konzentrischen Kreisen so angeordnet, daß sie in radialer Richtung hintereinanderliegen. Dadurch werden, je nach Aufteilung des Gasgesamtmengenstromes, durch die aus den Austrittskanälen 17 austretenden, gegenüber der Längsachse der Brennereinrichtung in Strömungsrichtung nach außen geneigten Gasstrahlen die aus den Austrittskanälen 16 austretenden axial gerichteten Gasstrahlen mehr oder weniger nach außen gedrückt, und zwar kontinuierlich während des Betriebes über die Regeleinrichtung einstellbar.

Bei der Ausbildung der Düsenscheiben 8, 9 gemäß F i g. 5, die für große Gasdurchsätze vorgesehen ist, wird der Vergrößerung der Gesamtdurchtrittsfläche durch Erhöhung der Anzahl der Austrittskanäle 16, 17 ohne Steigerung ihrer Einzelquerschnitte Rechnung getragen, um zu gewährleisten, daß durch relativ dünne Strahlen genügend Verbrennungsluft von der Seite her auch in das Innere der Flamme eingesaugt wird. Bei einer Verdopplung der Gesamtdurchtrittsfläche wird daher die doppelte Anzahl von Austrittskanälen 16, 17 vorgesehen, und zwar in kranzförmiger Anordnung gegeneinander versetzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Brennereinrichtung für gasförmigen Brennstoff, bestehend aus zwei koaxial ineinander angeordneten rohrförmigen Gaszuführungen, deren Brennstoff-Teilströme unabhängig voneinander steuerbar sind und die flammenseitig in getrennten Austrittskanälen enden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszuführungen (1, 2) flammenseitig durch einen quer zur Längsachse der Brennereinrichtung ausgerichteten, plattenartigen Körper abgeschlossen sind, daß jeder Gaszuführung (1, 2) ein Kranz von Austrittskanälen (16,17) in dem plattenartigen Körper zu- geordnet ist und daß die Achsen der Austrittskanäle (16) der außenliegenden Gaszuführung (1) parallel zur Längsachse verlaufen und die Achsen der Austrittskanäle (17) der innenliegenden Gaszuführung (2) gegenüber der Längsachse in Strömungsrichtung nach außen geneigt sind.

2. Brennereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der plattenartige Körper aus einem äußeren Teil (8) mit Kreisringquerschnitt und einem inneren scheibenartigen Teil (9) aufgebaut ist.

3. Brennereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (8, 9) über eine zentrale Zugstange (10) mit den Gaszuführungen (1, 2) verspannt sind.

4. Brennereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das scheibenartige Teil (9) die Form eines in Strömungsrichtung sich verjüngenden Kegelstumpfes aufweist.

5. Brennereinrichtung nach einem der An-Sprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle jeweils eines Kranzes von Austrittskanälen (16, 17) in dem Teil (8) und/oder dem Teil (9) auf mehreren konzentrischen Kreisen in radialer Richtung hintereinander Austrittskanäle (16, 17) angeordnet sind.