DE2031002C3

DE2031002C3 - Gas burner device

Info

Publication number: DE2031002C3
Application number: DE19702031002
Authority: DE
Inventors: Tamotsu; Tabata Norikazu; Ito Toshio; Amagasaki Hyogo Nomakuchi (Japan)
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1969-06-23
Filing date: 1970-06-23
Publication date: 1976-03-04

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasbrennercinrichtung mit Zuführungen für die unter Druck stehenden Brennmittel Brenngas und Verbrennungsluft, einer Brenngasverteilplatte und einer stromab von dieser unter Zwischenschaltun·¹ der Zuführung für Verbrennungsluft angeordneten Brennmittelmischplatte mit Durchlässen, mit welchen in die Brenngasverteilplatte eingesetzte geradlinige Rohre fluchtend in Verbindung stehen.The invention relates to a Gasbrennercinrichtung with inlets for the pressurized combustion means combustion gas and combustion air, a Brenngasverteilplatte and downstream of this under Zwischenschaltun · ¹ the supply for combustion air arranged combustion agent mixing plate with passages, with which in the Brenngasverteilplatte used rectilinear pipes are aligned in connection.

Eine derartige Gasbrennereinrichtung ist aus der deutschen Patentschrift 4 33 483 üekannt.Such a gas burner device is known from German Patent No. 4,333,483.

Bei der bekannten Brennereinrichtung, bei der die Mischplatte und die in diese mit Spiel hineinragenden Rohre gegeneinander verschiebbar angeordnet sind, kann eine Fluktuation des Brennstoff-Luft-Mischungs-Verhältnisses in der Brennkammer auftreten. Dies führt zu einer instabilen Verbrennung.In the known burner device, in which the mixing plate and those protruding into this with play Pipes are arranged displaceably relative to one another, a fluctuation in the fuel-air mixture ratio occur in the combustion chamber. This leads to unstable combustion.

Aus der US-PS 20 95 065 ist eine Gasbrennereinrichtung entsprechend der eingangs genannten Art bekannt, dessen Flamme ebenfalls zur Instabilität neigt.From US-PS 20 95 065 a gas burner device according to the type mentioned is known, whose flame also tends to be unstable.

Aus der DT-PS 5 99 561 ist ein Kohlenstaubbrenner mit Zufuhrrohren für ein Kohlenstaub-Luft-Gemisch bekannt, die in eine Auslässe für Zusatzluft aufweisende Platte münden. Bei diesem Brenner besieht die Gefahr des Flammenrückschlags.From the DT-PS 5 99 561 is a coal dust burner known with supply pipes for a coal dust-air mixture, which in an outlets for additional air having Open plate. There is a risk of flashback with this burner.

Schließlich ist aus der US-PS 7 55 965 ein Brenner mit Brennerrohren bekannt, die aus einem zentralen Rohr mit einem Acetylengas-Luft-Gemisch gespeist werden und sich jeweils durch einen Durchlässe für zusätzliche Luft aufweisenden Siebkörper hindurch erstrecken. Finally, from US-PS 7 55 965 a burner with burner tubes is known, which consists of a central Tube to be fed with an acetylene gas-air mixture and each through a passage for additional Extending air having sieve body therethrough.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gasbrennereinrichtung der eingangs angegebenen ArI zu schaffen, welche bei kompakter Bauweise und intensi ver Luft/Gas-Durchmischung eine stabile Verbrennungsflamme liefert.It is the object of the present invention to provide a gas burner device to create the ArI specified at the beginning, which with a compact design and intensi provides a stable combustion flame through air / gas mixing.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rohre sich durch die Durchlässe der Brennmittelmischplatte hindurch erstrecken oder in diese mit Spiel hineinragen und daß gesonderte Durchiässe für Verbrennungsluft in der Brennmittelmischplatte vorgesehen sind.This object is achieved in that the tubes through the passages of the Fuel mixing plate extend through or protrude into this with play and that separate passages are provided for combustion air in the fuel mixing plate.

Es ist ein wesentlicher Vorteil einer derartigen Ausbildung daß die Verbrennung bei einem etwa stöchiometrischen Verhältnis von Luft zu Brennstoffgas durchgeführt werden kann. Hierdurch erhöht sich die Temperatur der Verbrennungsgase, und wegen der Verringerung des Luftdurchsatzes kann eine kleinere Verbrennungskammer verwendet werdenIt is an essential advantage of such a design that the combustion takes place at an approximately stoichiometric Air to fuel gas ratio can be performed. This increases the temperature the combustion gases, and because of the reduction in air flow, a smaller combustion chamber can be used be used

Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht dann, daß die Durchmischung von Brennstoffgas und Luft in zwei Stufen durchgeführt werden kann, wobei eine stabile Entflammung erzielt wird und die Verbrennungsgeräusche auf ein Minimum herabgedrückt werden. Die primäre Durchmischung von Brennstoffgas und Luft erfolgt nahe der stromab befindlichen Oberfläche der Mischplatte oder im Erdbereich ihrer die gasführenden Rohre aufweisenden Durchlässe.Another major advantage is that the mixing of fuel gas and air can be carried out in two stages, one being stable Inflammation is achieved and the combustion noise is suppressed to a minimum. The primary Mixing of fuel gas and air takes place near the downstream surface of the Mixing plate or in the ground area of their passages having the gas-carrying pipes.

Die Brenngas führenden Rohre können um einen etwa ihrem Durchmesser entsprechenden Betrag aus der Brennmittelmischplatte herausragen oder bis zur halben Länge der Durchlässe reichen.The pipes carrying the fuel gas can be extended by an amount corresponding approximately to their diameter protrude from the fuel mixing plate or extend up to half the length of the passages.

Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtThe subject matter of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing. It shows

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Ausführtngsforir, der Gasbrennereinrichtung,Fig. 1 is a longitudinal section of a Ausführungstngsforir, the gas burner device,

F i g. 2 einen Querschnitt entlang der Linie lll-lll derF i g. 2 shows a cross section along the line III-III of FIG

Fig.Fig.

F i g. 3 einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform der Gasbrennereinrichtung,F i g. 3 shows a longitudinal section of a second embodiment the gas burner device,

Fig.4 eine vergrößerte Tcilansicht der Mischplatte und4 shows an enlarged partial view of the mixing plate and

Fig.5 einen Querschnitt entlang der Linie V-V der F ig. 4 zur schematischen Darstellung des Brennvorgangs. 5 shows a cross section along the line V-V of Fig. 4 for a schematic representation of the burning process.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 besteht der Außenmaiitel aus zwei zylindrischen Körpern 1, 11 z. B. aus Gußmetall. Ein Luftgebläse ist mit einem Rohr 24 verbunden, durch welches die für die Verbrennung benötigte Luft eingeleitet wird. Es ist eine Verteilerplatte 3 zur Verteilung des Gasstroms vorgesehen, welcher durch die Rohrleitung 21 eingeleitet wird. Die Verteilplatte S hat die Form einer Scheibe, weist eine Vielzahl von Löchern auf und kann z. B. aus Edelstahl bestehen. Das von der Verteilplatte 3 aufgeteilte Gas wird durch Gasrohre 4 in eine Verbrennungskammer 14 geleitet. Jedes dieser Gasrohre 4 sitzt jeweils in einem der Löcher der Platte 3. Die Gasrohre 4 bestehen z. B. aus Edelstahl. Es ist ferner eine Rohrleitung 22 vorgesehen, welche einen Teil des durch die Rohrleitung 21 kommenden Gases zu einer Zündflamme leitet. Weiter ist eine Brennmittelmischplatte 6 vorgesehen, welche eine Vielzahl von Durchlässen 7 aufweist, die mit den Rohren 4 fluchten und in Verbindung stehen. Der Innendurchmesser jedes der Durchlässe 7 ist etwas größer als der Außendurchmesser eines jeden Gasrohres 4, so daß zwischen den in die Durchlässe 7 hineinragenden Rohren 4 und der Innenwandung der Durchlässe 7 ein Spiel (Zwischenraum) 8 verbleibt. Die Rohre 4 reichen bis zur halben Länge der Durchlässe 7. Die Mischplatle 6 ist eine wärmeisolierende Scheibe, welche aus Aluminiumoxid oder Zirkonoxid besteht.In the embodiment according to FIG. 1 consists of the Außenmaiitel two cylindrical bodies 1, 11 z. B. made of cast metal. An air blower is connected to a pipe 24 through which the air required for the combustion is introduced. A distributor plate 3 is provided for distributing the gas flow which is introduced through the pipeline 21. The distribution plate S has the shape of a disc, has a plurality of holes and can, for. B. consist of stainless steel. The gas divided by the distribution plate 3 is passed through gas pipes 4 into a combustion chamber 14. Each of these gas pipes 4 is seated in one of the holes in the plate 3. The gas pipes 4 consist, for. B. made of stainless steel. A pipeline 22 is also provided, which conducts part of the gas coming through the pipeline 21 to an ignition flame. A fuel mixing plate 6 is also provided, which has a plurality of passages 7 which are aligned with the tubes 4 and are in communication. The inside diameter of each of the passages 7 is slightly larger than the outside diameter of each gas pipe 4, so that a clearance (gap) 8 remains between the pipes 4 protruding into the passages 7 and the inner wall of the passages 7. The tubes 4 extend up to half the length of the passages 7. The mixing plate 6 is a heat-insulating disk made of aluminum oxide or zirconium oxide.

Eine Rohrleitung 25 dient /urn Abzweigen eines Teils der durch das Rohr 24 kommenden Luft und zum Einführen derselben in den Zündbrenner 17. Die sich an die Mischplatte 6 anschließende Verbrennungskammer 14 ist über eine Öffnung 15 mit einem Kamin oder mit einem Wärmeaustauscher verbunden. Der Zündbrenner 17 umfaßt eine Zündcrhalterung 18, einen Zünder 19 und einen Brennermund 20 zur Ausbildung einer in die Brennkammer 14 hircinragcnden Zündflamme.A pipe 25 is used to branch off part of the air coming through the pipe 24 and to Introducing the same into the pilot burner 17. The combustion chamber adjoining the mixing plate 6 14 is connected via an opening 15 to a chimney or to a heat exchanger. The pilot burner 17 comprises an igniter holder 18, an igniter 19 and a burner mouth 20 for forming an in the combustion chamber 14 hircinragcenden pilot flame.

Zusätzlich zu den Durchlässen 7 weist die Mischplatte 6 eine Vielzahl von kleineren Luftlöchern 23 auf, welche die Durchlässe 7 umgeben (Fig. 2).In addition to the passages 7, the mixing plate 6 has a large number of smaller air holes 23, which surround the passages 7 (Fig. 2).

Im folgenden soücn die Verbrennungsvorgänge in der Verbrennungskammer 14 erläutert werden. Die durch die Rohrleitung 24 vom Gebläse eingeleitete Luft strömt teilweise durch die Zwischenräume 8 und die Luftlöcher 23 in die Brennkammer 14 hinein, und teilweise durch die Rohrleitung 25 zum Zündbrenner 17. Brenngas wird zum Teil durch die Rohre 4 in die Brennkammer 14 geleitet und zum Teil durch die Rohrleitung 22 in den Zündbrenner 17. Durch den Zündbrenner 17 wird die Gasmischung in der BrennkammerIn the following the combustion processes in of the combustion chamber 14 will be explained. The air introduced through the conduit 24 from the blower flows partially through the spaces 8 and the air holes 23 into the combustion chamber 14, and partially through the pipe 25 to the pilot burner 17. Fuel gas is partly through the pipes 4 into the Combustion chamber 14 and partly through the pipe 22 into the pilot burner 17. Through the pilot burner 17 is the gas mixture in the combustion chamber

14 gezündet.14 ignited.

Sowohl die Rohre 4 als auch die Mischplatte 6 wer-Jen auf einer relativ niedrigen Temperatur gehalten, da sie durch die zugeführten Gase ständig gekühlt werden.Both the tubes 4 and the mixing plate 6 were kept at a relatively low temperature because they are constantly cooled by the gases supplied.

Bei einer Ausführung besaßen die Verteilplatte 3 und die Mischplatte 6 einen Durchmesser von 50 mm, und die Rohre 4 waren in einer Gesamtzahl von 37 Stück aus Stahlrohren hergestellt und hatten eine Länge vonIn one embodiment, the distribution plate 3 and the mixing plate 6 had a diameter of 50 mm, and the pipes 4 were made of steel pipes in a total of 37 pieces and had a length of

15 mm und einen Außendurchmesser von 5 mm. Die Mischplatte 6 war perforiert und besaß Durchlässe 7 mit einem Durchmesser von 6 mm.15 mm and an outside diameter of 5 mm. The mixing plate 6 was perforated and had passages 7 with a diameter of 6 mm.

Die wesentliche Funktion der Mischplattc 6 gemäß Fig. 1 besteht darin, daß durch die Zwischenräume 8 ein Teil der durch das Rohr 24 eingeführten Luft hindurchgedrückt wird und daß diese Luft mit dem aus den Rohren 4 austretenden Brennstoffgas auf Grund des Ejektoreffekts vermischt wird. Der andere Teil der Luft, welcher nicht durch die Zwischenräume 8 hindurchgedrückt wird, strömt durch die Luftlöcher 23 in die Brennkammer 14, wo er mit der gebildeten Gasmischung vermischt wird. Es ist somit verständlich, daß Luft und Brenngas in den Durchlässen 7 nicht stöchiometrisch vermischt werden. Eine stöchiometrische Mischung wird erst in der Brennkammer 14 mit der durch die Luftlöcher 23 strömenden Luft bewirkt. Nach Zündung durch den Zündbrenner 17 beginnt die Mischung von den Innenflächen der Durchlässe 7 nahe den Enden der Rohre 4 zu brennen. Die Mischung in den Durchlässen 7 ist luftarm. Dies ist jedoch sehr günstig für eine ruhige Entflammung und für eine Verringerung der Geräuschbildung in der Brennkammer 14. Eine lang anhaltende Luftknappheit birgt jedoch die Möglichkeit einer Ablagerung von Kohlenstoff. Eine solche unerwünschte Ablagerung von freiem Kohlenstoff auf den Innenflächen der Durchlässe 7 oder in der Brennkammer 14 findet jedoch nicht statt, weil die Mischplatte 6 eine Dicke von höchstens etwa 10 mm besitzt und weil gc- so nügend Luft zu der Brenngasrnischung gegeben wird, nachdem diese in die Brennkammer 14 gelangt ist.The essential function of the mixing plate 6 according to FIG. 1 is that through the spaces 8 some of the air introduced through the tube 24 is forced through and that this air with the out the pipes 4 exiting fuel gas is mixed due to the ejector effect. The other part of the Air which is not forced through the spaces 8 flows through the air holes 23 in FIG the combustion chamber 14, where it is mixed with the gas mixture formed. It is therefore understandable that Air and fuel gas are not mixed stoichiometrically in the passages 7. A stoichiometric mixture is only effected in the combustion chamber 14 with the air flowing through the air holes 23. After ignition by the pilot burner 17 the mixing starts from the inner surfaces of the passages 7 near the ends of the tubes 4 to burn. The mixture in the passages 7 is low in air. However, this is very cheap for one quiet ignition and for a reduction of noise in the combustion chamber 14. A long-lasting one However, a shortage of air harbors the possibility of carbon deposition. Such an undesirable Deposition of free carbon on the inner surfaces of the passages 7 or in the combustion chamber 14 does not take place, however, because the mixing plate 6 has a thickness of at most about 10 mm and because gc- so sufficient air is added to the fuel gas mixture after it has entered the combustion chamber 14.

In der zweiten Ausführungsform der Gasbrennereinrichtung gemäß den F i g. 3 bis 5 sind die gleichen Be zugszeichen wie in den F i g. i und 2 verwendet.In the second embodiment of the gas burner device according to FIGS. 3 to 5 are the same Be Marks as in FIGS. i and 2 used.

Die Mischplatte 26 besteht aus Edeisiahi und hat die Form einer Scheibe mit einer Dicke von mehreren Millimetern. Die Mischplatte 26 weist eine Vielzahl von Durchlässen 27 und Luftlöchern 28 auf, welche um die Durchlässe 27 herum angeordnet sind. Durch jeden der Durchlässe 27 ragt ein Rohr 4 derart, daß es um eine Länge aus der Mischplatte 26 herausragt, welche im wesentlichen gleich dem Rohrdurchmesser ist (F i g. 5). In diesem Fall haben die Zwischenräume 29, welche durch den Außendurchmesser der Rohre 4 und den Innendurchmesser der Durchlässe 27 definiert sind, keine direkte Beziehung zur Funktionsweise der Brennereinrichtung. Diese Zwischenräume können einfach so ausgebildet sein, daß sie ein leichtes Einsetzen der Rohre 4 in die Durchlässe 27 ermöglichen.The mixing plate 26 is made of Edeisiahi and has the Shape of a disc several millimeters thick. The mixing plate 26 has a plurality of Passages 27 and air holes 28, which are arranged around the passages 27. By each of the Passages 27 protrudes a pipe 4 so that it is a Length protrudes from the mixing plate 26, which is essentially the same as the pipe diameter (FIG. 5). In this case, the spaces 29, which are determined by the outer diameter of the tubes 4 and the inner diameter of the passages 27 are defined, no direct relationship to the functioning of the burner device. These interspaces can simply be designed in such a way that they allow easy insertion of the tubes 4 allow in the passages 27.

Im folgenden sollen die Charakteristika dieser Ausführungsform und die daraus resultierenden Effekte näher erläutert werden. In F i g. 5 bezeichnet das Bezugszeichen 30 die primäre Flamme, welche durch eine turbulente Mischung von Luft und Brenngas gebildet wird, und das Bezugszeichen 31 die Sekundärflamme, welche durch eine Mischung von Luft und Brenngas vom Typ der laminaren Strömung erzeugt wird. In der Mischplatte 26 sind Luftlöcher 28 vorgesehen, welche mit geringem Abstand voneinander die Rohre 4 umgeben. Die primären Flammen 30 werden in folgender Weise gebildet: Die durch die Luftkanäle 28 strömende Luft wird teilweise in eine turbulente Strömung versetzt und dieser turbulente Luftstrom sowie ein Teil des durch die Rohre 4 tretenden Brenngases wird in einem Raum von Unterdruck eingefangen, welcher sich an der Verbindungsstelle zwischen den Rohren 4 und der Mischplatte 26 ausbildet. Luft und Gas werden in turbulenter Weise vermischt. Die Sekundärflamme 31 hingegen wird durch eine sanfte Mischung von Luft und Brenngas in Form einer laminaren Strömung gebildet, und ihr Anfangspunkt wird durch die primären Flammen 30 stabilisiert.The following are the characteristics of this embodiment and the resulting effects are explained in more detail. In Fig. 5, reference numeral 30 denotes the primary flame, which is caused by a turbulent Mixture of air and fuel gas is formed, and the reference numeral 31 the secondary flame, which is generated by a mixture of air and fuel gas of the laminar flow type. In the mixing plate 26 air holes 28 are provided which surround the tubes 4 at a small distance from one another. The primary flames 30 are formed in the following way: The air flowing through the air ducts 28 is partially set in a turbulent flow and this turbulent air flow as well as part of the through The fuel gas exiting the tubes 4 is trapped in a space of negative pressure, which is at the connection point forms between the tubes 4 and the mixing plate 26. Air and gas become more turbulent Way mixed. The secondary flame 31, on the other hand, is created by a gentle mixture of air and fuel gas in the form of a laminar flow, and its starting point is determined by the primary flames 30 stabilized.

In der Praxis werden der Luftdruck und der Brenngasdruck in folgender Weise ausgewählt. Bei der Verwendung von Stadtgas oder verflüssigtem Erdgas als Brenngas wird der Druck dieses Gases, welcher normalerweise etlichen 10 mm Wassersäule oder etlichen 100 mm Wassersäule entspricht, auf einen Wert reduziert, bei dem das Brenngas einen Druck von weniger als mehrere 10 mm Wasser aufweist, während der Luftdruck vom Gebläse auf einen Wert eingestellt wird, der im Bereich von einigen 10 mm H2O bis etwa 100 mm ΙΊ2Ο liegt.In practice, the air pressure and the fuel gas pressure selected in the following way. When using town gas or liquefied natural gas as Fuel gas is the pressure of this gas, which is usually several 10 mm water column or several 100 mm water column, reduced to a value at which the fuel gas has a pressure of less than several 10 mm of water, while the air pressure is adjusted by the blower to a value that is in the range from a few 10 mm H2O to about 100 mm ΙΊ2Ο.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

S. Gas burner device with feeds for the pressurized fuel, fuel gas and combustion air, a fuel gas distribution plate and one arranged downstream of this with the interposition of the supply for combustion air Fuel mixing plate with passages with which inserted into the fuel gas distribution plate straight pipes are in alignment, characterized in that the pipes (4) extend through the passages (7, 27) of the fuel mixing plate (6, 26) or in these protrude with play (8) and that separate passages (23. 28) for combustion air in the Fuel mixing plate (6,26) are provided.

2. EinrichSung according to claim 1, characterized in that that the tubes (4) protrude from the fuel mixing plate (6, 26) by an amount approximately corresponding to their diameter, or up to reach half the length of the passages (7.27).