DE1955510C3

DE1955510C3 - Gas burners for industrial firing

Info

Publication number: DE1955510C3
Application number: DE19691955510
Authority: DE
Inventors: Karl Heinz 2000 Hamburg Olschewski
Original assignee: DEUTSCHE SHELL AG 2000 HAMBURG
Current assignee: DEUTSCHE SHELL AG 2000 HAMBURG
Priority date: 1969-11-04
Filing date: 1969-11-04
Publication date: 1975-07-24
Also published as: FR2068377A5; DE1955510A1; NL7016038A; DE1955510B2; GB1274401A; SE364354B; CA923037A

Description

3030th

Die Erfindung betrifft einen Gasbrenner tür lndustriefeuerungen, bestehend aus einem äußeren Rohr zur Zuführung der Verbrennungsluft, einem koaxial darin angeordneten inneren Rohr zur Zuführung von Brenngas und einem Umlenkkörper, der mit der flammenseitigen Stirnwandung des inneren Rohres einen Ringspalt und mit dem äußeren Rohr einen äußeren Ringraum begrenzt. Dieser Brenner ist unter Verwendung von Brennstoffen wie Koksofengas, Naturgas oder gasförmigen Kohlenwasserstoffgemischen, beispielsweise zum Einsatz in Kammerofen für das Brennen von Steingut oder Steinzeug oder in Tunnelöfen für Klinker vorgesehen.The invention relates to a gas burner for industrial firing systems, consisting of an outer pipe for supplying the combustion air, one coaxial inner tube arranged in it for the supply of fuel gas and a deflecting body, which is connected to the flame-side End wall of the inner tube an annular gap and with the outer tube an outer one Annular space limited. This burner is made using fuels such as coke oven gas, natural gas or gaseous hydrocarbon mixtures, for example for use in chamber furnaces for burning of earthenware or stoneware or intended for clinker in tunnel kilns.

Ein derartiger Brenner ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster 1 949 827 bekannt.Such a burner is known from German utility model 1,949,827.

Bei dem bekannten Brenner tritt das Brenngas durch den Ringspalt, der von einem auf dem inneren Rohr ausgebildeten Ringwulst mit begrenzt ist, in radialer Richtung aus und vermischt sich mit der Verbrennungsluft, die in dem Ringraum zwischen innerem und äußerem Rohr mit hoher Geschwindigkeit strömt. Durch diese intensive Mischung wird es erreicht, daß der Brenner in sehr weitem Variationsbereich sowohl des Brennstoff-Luft-Verhältnisses als auch des Brennstoffdurchsatzes eine rußfreie Flamme liefert. Er hat jedoch den Nachteil, daß er starke Strömungs- und Verbrennungsgeräusche entwickelt und daß insbesondere bei hohem Luftverhältnis und/oder hohem Durchsatz die Flamme unstetig werden kann.In the case of the known burner, the fuel gas passes through the annular gap, which is formed by one on the inner tube formed annular bead with is limited, in the radial direction and mixes with the combustion air, which flows at high speed in the annulus between the inner and outer tubes. By this intensive mixing it is achieved that the burner in a very wide range of variation both the Fuel-to-air ratio as well as the fuel throughput provides a soot-free flame. However, it has the disadvantage that there are strong flow and combustion noises developed and that especially with a high air ratio and / or high throughput the Flame can become discontinuous.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Br^nnertyp derart zu verbessern, daß ohne Preisgabe seines Hauptvorteils, nämlich der rußfreien Verbrennung innerhalb eines sehr weiten Regelbereiches, seine Geräuschentwicklung gemildert und eine stabile Flamme gewährleistet ist.The invention is based on the object of improving this type of burner in such a way that without surrender its main advantage, namely soot-free combustion within a very wide control range, its Noise development is reduced and a stable flame is guaranteed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Umlenkkörper die Form einer nur den Mündungsbereich des inneren Rohres übergreifenden Kappe aufweist die mit dem inneren Rohr einen inneren Ringraum begrenzt Es wusxle nämlich gefunden, daß die störende Geräuschentwicklung des bekannten Gasbrenners vermieden ist wenn durch den Umlenkkörper die Austrittsöffnung für das Brenngas weiter rückwärts in das äußere Rohr verlegt und auf diese Weise dafür gesorgt ist daß das Gemisch von Luft und Brenngas eine gewisse Zwangsmischstrecke durchströmt die durch den Ringraum zwischen äußerem Rohr und Umlenkkörper gebildet ist Diese Maßnahme wird dadurch noch wirksamer, daß sie mit einer Vorwärmung des Brenngases einhergeht durch die die Verbrennungsgeschwindigkeit erhöht und demzufolge die Flamme weiter stabilisiert wird.This object is achieved in that the deflecting body has the shape of only one The cap overlapping the mouth area of the inner tube has an inner cap with the inner tube Annular space limited It wusxle namely found that the disturbing noise development of the known Gas burner is avoided if the outlet opening for the fuel gas continues through the deflecting body laid backwards in the outer tube and in this way it is ensured that the mixture of air and Fuel gas flows through a certain forced mixing section through the annular space between the outer Tube and deflection body is formed This measure is even more effective that it is preheated of the fuel gas is accompanied by which increases the rate of combustion and consequently the flame is further stabilized.

Das Brenngas tritt aus der öffnung des inneren Rohres aus, wird in den inneren Ringraum umgelenkt und tritt am Rande der Kappe in den Verbrennungsluftstrom ein. Die beiden Gasströme, da sie etwa im rechten Winkel aufeinandertreffen, vermischen sich sehr intensiv. Die Zwangsmischstrecke ist in dem äußeren Ringrautn /wischen dem Einlaßringspalt, an dem die intensive Vermischung des Brenngases mit der Verbrennungsluft einsetzt, und der Mündung des Brenners gebildet. Die Vorwärmung des Brenngases erfolgt in dem RitKjraum zwischen dem inneren Rohr und dem heißen Umlenkkörper.The fuel gas emerges from the opening in the inner tube off, is deflected into the inner annular space and enters the combustion air flow at the edge of the cap a. The two gas streams, since they meet at approximately right angles, mix very intensively. The forced mixing section is in the outer ring area / wipe the inlet ring gap at which the Intensive mixing of the fuel gas with the combustion air begins, and the mouth of the burner educated. The fuel gas is preheated in the space between the inner tube and the hot deflector.

Die durch den äußeren Ringraum gebildete Zwangsmischstrecke, in der der erste Teil der Verbrennung stattfindet, hat die Wirkung, daß die Flamme verhältnismäßig schmal und kurz wird. Dem Hauptbereich der Flamme vor der Brennermündung, der wegen seiner starken Wirbelbildung stets der Ort der größten Ge rauchentwicklung ist, wird dadurch ein relativ homogenes Gas-Luft-Gemisch zugeführt, das stetiger und ruhiger abbrennt, vor allem ohne das harte Knattergeräusch eines unstetigen Zündvorgangs. Man kann die Flammenform variieren und den jeweiligen Erfordernissen anpassen, indem man die Austrittsöffnung, aus der das Brenngas in das äußere Rohr austritt, mehr oder weniger weit nach rückwärts in das äußere Rohr hineinverlegt. Wird die Austrittsöffnung weit nach hinten verlegt, so daß eine verhältnismäßig lange Zwangsmischstrecke entsteht, ist es zweckmäßig, wenn gemäß einer Fortbildung sich in Zuströmrichtung der Brennmittel der kappenförmige Umlenkkörper konisch verjüngt und der äußere Ringraum erweitert. Innerhalb des kappenförmigen Umlenkkörpers ist es zweckmäßig, das innere Rohr sich mit dessen Konizität verjüngen zu lassen, so daß die Weile des inneren Ringraumes näherungsweise konstant bleibt.The forced mixing section formed by the outer annulus, in which the first part of the combustion takes place, has the effect that the flame is proportionate becomes narrow and short. The main area of the flame in front of the burner mouth, which because of its strong vortex formation is always the place of greatest Ge smoke development, it becomes a relatively homogeneous one Gas-air mixture supplied, which burns steadily and quietly, especially without the harsh crackling noise a discontinuous ignition process. You can vary the shape of the flame and the respective requirements adjust by adjusting the outlet opening from which the fuel gas exits into the outer tube, more or moved less far back into the outer tube. The exit opening becomes far to the rear relocated, so that a relatively long forced mixing section arises, it is useful if, according to a training course, the fuel is in the inflow direction the cap-shaped deflection body tapers conically and the outer annular space widens. Within of the cap-shaped deflection body, it is expedient for the inner tube to taper with its conicity to leave, so that the time of the inner annulus remains approximately constant.

Es ist weiterhin zweckmäßig, daß auf dem inneren Rohr nahe dem Auslaß des kappenförmigen Umlenkkörpers ein Ringwulst ausgebildet ist, um eine radial nach außen gerichtete Strömung des Brenngases in die axial strömende Verbrennungsluft zu erzielen.It is also useful that on the inner tube near the outlet of the cap-shaped deflector an annular bead is formed to allow a radially outward flow of the fuel gas into the to achieve axially flowing combustion air.

Aus der US-PS 3 081 818 ist eine Einrichtung zur Erzeugung von ungesättigten Kohlenwasserstoffen durch teilweise Verbrennung von gasförmigen Kohlenwasserstoffen bekannt, deren Verbrennungskammer eine durch ein Sieb getrennte Mischeinrichtung für die Brennmittel vorgeschaltet ist. Die Mischeinrichtung besteht aus einem zum Sieb sich zunächst verjüngenden und dann erweiternden äußeren Rohr zur Zufuhr eines der Brennmittel und einem koaxial darin angeordneten inneren Rohr zur Zuführung des anderen Brennmittels. Auf das innere Rohr ist ein Strömungsleitkörper aufgesetzt, der sich innerhalb des äußeren Rohres zunächstFrom US-PS 3,081,818 a device for the production of unsaturated hydrocarbons by partial combustion of gaseous hydrocarbons known, the combustion chamber of which a A mixing device for the fuel is connected upstream, separated by a sieve. The mixing device consists from an outer tube, initially tapering towards the sieve and then widening, for supplying one the fuel and an inner tube arranged coaxially therein for supplying the other fuel. A flow guide body is placed on the inner tube and is initially located inside the outer tube

konisch erweitert und dann bis an das Sieb konisch verjüngt und der mit dem äußeren Rohr einen sich verengenden und wieder erweiternden Strömungskanal bildet, in den im Bereich der engsten Stelle das durch das innere Rohr zugeführte Brennmittel uurch öffnungen radial eintritt Das innere Rohr erstreckt sich beträchtlich über diese öffnungen hinaus zum Sieb hin. Das durch das innere Rohr zugeführte Brennmittel wird im Bereich der Spitze des Strömungsleitkörpers um 180° umgelenkt Der sich erweiternde Teil des Strömungskanals bildet eine Mischstrecke für die Brennmittel. widened conically and then tapered conically up to the sieve and which with the outer tube forms a narrowing and again widening flow channel, in the area of the narrowest point the fuel supplied through the inner tube u through openings radial entry The inner tube extends considerably beyond these openings towards the sieve. That The fuel supplied through the inner tube is rotated 180 ° in the area of the tip of the flow guide body deflected The widening part of the flow channel forms a mixing section for the fuel.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung mit ihren Einzelheiten sind an einer Zeichnung näher erläutert Diese Zeichnung zeigt den erfindungsgemäßen Gasbrenner im Längsschnitt, und zwar in der oberen Hälfte mit einem zylindrischen und in der unteren Hälfte mit einem leicht konischen kappenförmigen Umlenkkörper.Two embodiments of the invention with their details are explained in more detail using a drawing This drawing shows the gas burner according to the invention in longitudinal section, specifically in the upper half with a cylindrical and in the lower half with a slightly conical cap-shaped deflector.

Das äußere Rohr oder Mantelrohr t Ces Gasbrenners ist an seiner Mündung aufgebördelt oder durch einen aufgelegten Ring verstärkt An seinem rückwärtigen Ende ist ein Flansch 2 vorgesehen, durch den es mit dem an die Verbrennungsluftversorgung angeschlossenen Zuführungskanal für die Verbrennungsluft verbunden ist. Das innere Rohr 3 führt durch den Luftkanal hindurch und ist außerhalb desselben mit der nicht dargestellten Brenngasleitung verbunden. Das innere Rohr 3 ist durch mehrere in Umfangsrichtung verteilte AbRohr 1 einen Ringraum 10 ein. An der Mündung des inneren Rohres 3 ist mit mehreren auf den Umfang verteilten Befestigungsteilen la ein Umlenkkörper 7 angebracht, der die Form einer tiefen Kappe hat und die Mündung des inneren Rohres 3 übergreift. Der innere Durchmesser des kappenförmigen Umlenkkörpers 7 ist größer als der äußere Durchmesser des inneren RohresThe outer tube or jacket tube of the gas burner is flared at its mouth or reinforced by an attached ring. At its rear end, a flange 2 is provided through which it is connected to the supply duct for the combustion air connected to the combustion air supply. The inner tube 3 leads through the air duct and is connected outside of the same to the fuel gas line, not shown. The inner tube 3 is an annular space 10 through several AbRohr 1 distributed in the circumferential direction. At the mouth of the inner tube 3, a deflecting body 7 is mounted with a plurality of distributed to the peripheral mounting parts la, which has the form of a deep cap and engages over the mouth of the inner tube. 3 The inner diameter of the cap-shaped deflecting body 7 is larger than the outer diameter of the inner tube

3, so daß zwischen beiden ein innerer Ringraum 8 entsteht. Das innere Rohr 3 hat kurz vor dem Eintritt in den kappenförmigen Umlenkkörper 7 einen Ringwulst3, so that an inner annular space 8 is created between the two. The inner tube 3 has an annular bead shortly before it enters the cap-shaped deflecting body 7

4, der in den Ringraum 10 zwischen innerem Rohr 3 und äußerem Rohr 1 hineinragt und den Ringraum 10 auf etwa die Hälfte seiner Querschnittsfläche verengt.4, which protrudes into the annular space 10 between the inner tube 3 and the outer tube 1, and the annular space 10 narrowed to about half of its cross-sectional area.

Der in der oberen Hälfte der Zeichnung dargestellte Umlenkkörper 7 hat eine zylindrische Seitenwand. Die Austrittsöffnung für das Brenngas liegt am hinteren Rande des Umlenkkörpers 7 verhältnismäßig nahe an der Müiidung des äußeren Rohres 1. Der Umlenkkörper 7 ragt etwa zur Hälfte aus der Mündung heraus.The deflecting body 7 shown in the upper half of the drawing has a cylindrical side wall. the The outlet opening for the fuel gas is relatively close to the rear edge of the deflecting body 7 the mulling of the outer tube 1. The deflecting body 7 protrudes about halfway out of the mouth.

In der unteren Hälfte der Zeichnung ist eine Ausführungsform des kappenförmigen Umlenkkörpers 7 dargestellt, bei der die Austrittsöffnung für das Brenngas weiter rückwärts von der Austrittsmündung des äußeren Rohres 1 liegt Die Seitenwand des Umlenkkörpers 7 ist hier konisch ausgebildet; sie verjüngt sich in Strömungsrichtung des Gas-Luft-Gemisches im äußeren Ringraum 9 zwischen dem Umlenkkörper 7 und dem äußeren Rohr 1. Der Endabschnitt des inneren Rohres 3 innerhalb des kappenförmigen Umlenkkörpers 7 ist gegen seine Austrittsmündung leicht verjüngt so daß der innere Ringraum 8 zwischen dem inneren Rohr 1 und dem Umlenkkörper 7 auf seiner ganzen Länge etwa die gleiche Weite behältIn the lower half of the drawing is an embodiment of the cap-shaped deflector 7 shown, in which the outlet opening for the fuel gas The side wall of the deflecting body lies further back from the outlet opening of the outer tube 1 7 is conical here; it tapers in the direction of flow of the gas-air mixture on the outside Annular space 9 between the deflecting body 7 and the outer tube 1. The end section of the inner tube 3 within the cap-shaped deflector 7 is slightly tapered towards its outlet mouth so that the inner annular space 8 between the inner tube 1 and the deflecting body 7 over its entire length remains about the same width

Der beschriebene Gasbrenner ist für den ganzen Regelbereich geeignet, für den der eingangs genannte bekannte Brenner eingesetzt werden kann, also beispielsweise beim Betrieb mit Luft und Butangas im Luftverhältnis etwa von 0,8 bis 1,5 und in einer Durchsatz-Regelspanne von 30 :1. Gegenüber dem bekannten Brenner liefert er dabei eine deutlich stetigere Flamme, insbesondere bei hohem Luftverhältnis und/oder hohem Durchsatz. Auch bei ihm bildet der in den äußeren Ringraum 9 eintretende Verbrennungsluftstrom eine Wirbelzone, die sich ohne Unterbrechung um den ganzen Umfang des Brenners erstreckt. Der Brenngasstrom wird im Spalt zwischen der Stirnfläche des Ringwulstes 4 und der rückwärtigen Stirnfläche des Umlenkkörpers 7 umgelenkt und trifft im rechten WinkelThe gas burner described is suitable for the entire control range for which the known one mentioned at the beginning Burner can be used, for example when operating with air and butane gas in an air ratio from about 0.8 to 1.5 and in a throughput standard range of 30: 1. Compared to the well-known burner it delivers a much more steady flame, especially with a high and / or high air ratio Throughput. The combustion air flow entering the outer annular space 9 also forms a Vortex zone that extends uninterruptedly around the entire circumference of the burner. The fuel gas flow is in the gap between the face of the annular bead 4 and the rear face of the deflection body 7 deflected and hits at right angles

auf den beschleunigten Luftstrom. In der Wirbelzone erfolgt eine intensive Durchmischung von Gas und Verbrennungsluft, die für eine rußfreie Verbrennung erforderlich ist, begleitet von der vorteilhaften Aufwärmung, da die Flamme am vorderen Teil desUmlenkkörpers 7 bereits Wärme entwickelt.on the accelerated airflow. Intensive mixing of gas and takes place in the vortex zone Combustion air, which is necessary for soot-free combustion, accompanied by the beneficial warming up, since the flame at the front part of the deflecting body 7 is already developing heat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Gas burner for industrial furnaces, consisting of from an outer tube for supplying the combustion air, one arranged coaxially in it inner tube for supplying fuel gas and a deflector that connects to the flame side End wall of the inner tube an annular gap and with the outer tube an outer annular space limited, characterized in that the deflecting body has the shape of a cross only the mouth area of the inner tube (3) Has cap (7) which delimits an inner annular space (8) with the inner tube

2. Gas burner according to claim 1, characterized in that that the cap-shaped deflecting body (7) is conical in the direction of flow of the fuel tapered and the outer annular space (9) expanded.

3. Gas burner according to claim 2, characterized in that the inner tube (3) is within the cap-shaped deflecting body (7) with its coniüität rejuvenates

4. Gas burner according to one of claims 1 to 3, characterized in that on the inner tube (3) near the outlet of the cap-shaped baffle (7) an annular bead (4) is formed.