DE1751839A1 - Brenner und Brennkammer fuer gasfoermige,fluessige oder staubfoermige Brennstoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner und eine Brennkammer für gasförmige, flüssige oder staubförmige Brennstoffe mit axialer Brennstoffzufuhr und axialem Gasaustritt gegenüber dem Brennstoffeintritt.

Es sind Brennkammern nach dem Zyklonprinzip bekannt, bei denen die Brennstoffzufuhr axial oder tangential im Brennkammermantel erfolgt, und die tangentiale Luftzuführungen aufweisen. Diese Brennkammern sind im allgemeinen zylindrisch ausgebildet. Bei derartigen Zyklonbrennkammern ist jedoch ein vollständiger Ausbrand der Brennstoffe nicht immer gewährleistet. Durch den Strömungsverlauf entlang der Brennerinnenwandung nach unten zum Boden hin können sich dabei Brennstoffringe in Bodennähe der Brennkammer bilden, die nur schlecht ausbrennen und somit zu einer Störung des Verbrennungsvorganges führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brenner und eine Brennkammer zu schaffen, mit der eine vollständige Verbrennung der Brennstoffe gewährleistet ist und mit der darüber hinaus die Verbrennung in weiten Grenzen geregelt werden kann.

Die Erfindung besteht dabei darin, dass der Brenner angenähert konische oder parabolische Form aufweist und mit tangentialen, in Ebenen senkrecht zur Brennkammerachse liegenden Düsen für die Verbrennungsluft versehen ist.

Durch die konische Brennerform wird die unangenehme Bildung eines Brennstoffringes in Bodennähe vermieden, da durch die konische Ausbildung des Brenners die Verbrennungsluft am Innenmantel von innen nach außen verläuft. Darüber hinaus wird eine stöchiometrische Verbrennung bei guter Regelbarkeit des Energiedurchsatzes und des

Flammencharakters erreicht, wobei durch Änderung der Verbrennungsluftzufuhr alle Bereiche zwischen strahlender und nichtstrahlender Flamme durchfahren werden können.

In Weiterbildung der Erfindung kann an den konischen Brenner eine zylindrische Brennkammer mit tangentialen und gegebenenfalls der Hauptströmungsrichtung schräg entgegengerichteten Düsen für weitere Verbrennungsluft angeschlossen sein. Dadurch lässt sich die wirksame Länge des Brenners erheblich verkürzen.

Ferner kann die Innenwandung des Brenners zwischen den Düsen Rauhigkeiten aufweisen. Dadurch ist eine Verbrennung mit kleinerem Strahlungsanteil in der Flamme gewährleistet.

Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigen Fig. 1 eine Aufsicht auf den Brenner und Fig. 2 einen Querschnitt durch den Brenner entsprechend der Schnittlinie II-II mit Blick in den Brenner hinein, während in Fig. 3 bei einem Schnitt durch den Brenner der Strömungsverlauf näher dargestellt ist.

Der konisch oder parabolisch ausgebildete Brenner 1 weist an seiner Spitze eine axiale Brennstoffzuführung 2 auf. Tangential zum Brennermantel und in Ebenen senkrecht zur Achse sind in Abständen mehrere Düsenreihen 3 bis 6 angeordnet. Dabei können in einer Ebene zwei oder auch mehrere Düsen vorgesehen sein.

An den konischen Brennerteil 1 schließt sich ein zylindrischer Brennkammerteil 7 an, der tangentiale und der Hauptströmungsrichtung schräg entgegengerichtete Düsen 8 aufweist.

Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, sind an der Innenwandung des Brenners 1 zwischen den Düsenreihen wulstförmige Rauhigkeiten 9 angebracht, die geradlinig oder auch in Form einer Spirale verlaufen können.

In Fig. 3 ist ein Querschnitt durch einen parabolisch ausgebildeten Brenner 1 mit dem darin herrschenden Strömungsverlauf der Verbrennungsgase dargestellt. Dabei ist zunächst überraschend, dass im Gegensatz zu den bekannten zylindrischen Zyklonbrennkammern die Strömung im wandnahen Bereich nicht von oben nach unten und dann im Bereich der Achse zum Auslaß der Verbrennungsgase strömt, sondern genau umgekehrt. Das bedeutet, dass die Verbrennungsgase im wandnahen Bereich von der Brennstoffzuführung 2 nach außen verlaufen. Durch eine Rezirkulation am Ende des Brenners, die durch die beschriebenen Rauhigkeiten gesteuert werden kann, strömt diese Luft dann teilweise zur Achse des Brenners und von dort nach innen in Richtung auf die Brennstoffzuführung 2.

Von den dargestellten Düsen 4, 5 und 6 ist die oberste Düse 4 geschlossen. Dadurch wird die Flammenwurzel 10 nach unten in Richtung zur Brennstoffzuführung 2 verschoben. Darüber hinaus lässt sich durch die unterschiedliche Beaufschlagung dieser Düsen und das Auffahren der hier nicht näher dargestellten Rauhigkeiten die Rezirkulation so steuern, dass eine gute Flammenstabilität erreicht wird.

Durch unterschiedliche Brennstoffzuführungsdüsen lässt sich ein enger oder weiterer Brennstoffkegel, wie durch die Düsen 11 und 12 dargestellt ist, einstellen. Dadurch wird der Brennstoff direkt in die Flammenwurzel 10 geleitet.

Durch das tangentiale Einblasen der Verbrennungsluft wird eine gute Vermischung von Luft und Brennstoff erreicht. Da ferner durch die Verteilung der Düsen über die gesamte Brennerfläche der Brennermantel dauernd von Frischluft gespült wird, bleibt der Mantel daher relativ kalt. Die Verbrennung erfolgt mit stabiler Flamme im wesentlichen im wandnahen Bereich der Brennkammer. Ferner lässt sich durch Veränderung der Luftzufuhr durch die einzelnen Düsen auch beliebig eine strahlende oder nichtstrahlende Flamme erreichen.

Durch die beschriebenen Wandrauhigkeiten und die damit verbundene Steuerung der Rezirkulation kann darüber hinaus auch der Strahlungsanteil in der Flamme vermindert werden. Wenn man diese Rauhigkeiten veränderlich gestaltet, d.h. wenn man sie mehr oder weniger weit in den Brenner hineinragen lässt, so kann entsprechend der Höhe der Rauhigkeiten mit strahlender oder nichtstrahlender Flamme gefahren werden.

Mit dem Brenner und der Brennkammer nach der Erfindung ist es also auf einfache Weise möglich, eine vollständige Verbrennung zu erreichen und darüber hinaus den Flammencharakter weitgehend zu regulieren.

Claims (5)

1. Brenner und Brennkammer für gasförmige, flüssige oder staubförmige Brennstoffe mit axialer Brennstoffzuführung und axialem Gasaustritt gegenüber dem Brennstoffeintritt, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (1) angenähert konische oder parabolische Form aufweist und mit tangentialen, in Ebenen senkrecht zur Brennkammerachse liegenden Düsen (3-6) für die Verbrennungsluft versehen ist.

2. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass anschließend an den konischen Brenner (1) eine zylindrische Brennkammer (7) mit tangentialen Düsen (8) für weitere Verbrennungsluft angeschlossen ist.

3. Brennkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die tangentialen Düsen (8) der Hauptströmungsrichtung schräg entgegengerichtet sind.

4. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (1) an seiner Innenwandung zwischen den Düsen (3-6) Rauhigkeiten (9) aufweist.

5. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauhigkeiten (9) in ihrer Höhe einstellbar sind.