DE2129357C3

DE2129357C3 - Brennvorrichtung für gasförmigen Brennstoff

Info

Publication number: DE2129357C3
Application number: DE2129357A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Chiba Iida; Kazubumi Yokohama Kanagawa Watanabe
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 1971-03-03
Filing date: 1971-06-14
Publication date: 1979-10-11
Also published as: FR2127487A5; GB1354591A; US3730668A; DE2129357A1; DE2129357B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennvorrichtung für gasförmigen Brennstoff mit einem Primärbrennraum, welcher mit einer Luft- und einer Brennstoffzuführung versehen ist und in welchem der Brennstoff unvollständig verbrannt wird, und mit einem dem Primärbrennraum nachgeordneten Sekundärbrennraum, in welchem die Verbrennung mit dem Rest der theoretisch erforderlichen Luftmenge vervollständigt

In der US-PS 3048 131 ist bereits eine derartige Brennvorrichtung beschrieben, bei der zum Zwecke einer Verringerung des Stickoxydgchaltes der Verbrennungsgase eine zweistufige Verbrennung durchgeführt wird, um die Flammcntcmpcratur niedrig zu halten. Bei dieser bekannten Brennvorrichtung ist keine Brennkammer vorgesehen, sondern die Brennstoffzuführung und die Luftzuführung münden an räumlich voneinander getrennten Stellen unmittelbar in die Ofenkammer, die somit sowohl den Primärbrennraum als auch den ι Sekundärbrennraum bildet. Durch diese zweistufige Verbrennung wird die Stickoxydemission zwar weitgehend unterdrückt, die Flammentemperatur ist aber immer noch ziemlich hoch.

Aus der Zeitschrift »Gaswärme« 1954, Seiten 173 bis

ίο 179 ist auch bereits eine Brennkammer mit einem düsenartig eingeschnürten Auslaß bekannt, in der der zusammen mit der für eine vollständige Verbrennung theoretisch erforderlichen Luftmenge zugeführte gasförmige Brennstoff unvollständig verbrannt wird, um

ι) das Futter des Brenners nicht übermäßig zu erhitzen. Die Vervollständigung der Verbrennung des Brennstoffs erfolgt in einem Ofen.

Aus der AT-PS 2 38 865 ist auch bereits eine Brennvorrichtung bekanntgeworden, bei der in der

jo Ausmauerung einer Ofenkammer eine Brennkammer angeordnet ist, wobei eine zweistufige Verbrennung durchgeführt wird, um die Temperatur in der Brennkammer unter der für die feuerfeste Ausmauerung zulässigen Temperatur zu halten. Die infolge Luftman-

2i gel nur unvollständig verbrannten Verbrennungsgase werden in der Ofenkammer vollständig verbrannt, wobei die für die restliche Verbrennung erforderliche Luft durch einen die Brennkammer umgebenden und in der Nähe des Auslasses in die Ofenkammer mündenden

iu Nebenluftkanal zugeführt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Brennvorrichtung der eingangs genannten Art hinsichtlich der in den Verbrennungsgasen enthaltenen Stickoxydmenge durch weitere Verringerung der

ι > Flammentemperatur zu verbessern.

Lösungen dieser Aufgabe sind in den Ansprüchen I und 2 angegeben.

Durch diese Ausbildung der Brnnnvorrichtung wird erreicht, daß die in der Ofenkammd enthaltenen, relativ

tu kühlen Gase von den aus dem Brennkammerauslaß mit hoher Geschwindigkeit austretenden, teilweise verbrannten Verbrennungsgasen angesaugt und in das Abzugsrohr mitgerissen werden. Dadurch erfolgt eine Zwischenkühlung der Verbrennungsgase, bevor sie in

■i"> dem Abzugsrohr und teilweise auch in der Ofenkammer restlos verbrannt werden. Durch die Ansaugwirkung der mit hoher Geschwindigkeit aus dem Brennkammerauslaß ausströmenden und in das Abzugsrohr eintretenden Verbrennungsgase wird auch eine starke Umwäl-

'·" zung der in der Ofenkammer befindlichen restlos verbrannten Gase erzielt, was eine gleichmäßige ^Temperaturverteilung innerhalb der Ofenkammer zur Folge hat.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der

>> Erfindung dargestellt, die im folgenden näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Brennvorrichtung und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Teilbereich ■ einer abgewandelten Brennvorrichtung.

Fig. I zeigt eine Brennkammer 1 mit einem sich verjüngenden Auslaß 2. Die Querschnittsflächc der Brennkammer 1 beträgt das 5- bis 20fache der Qucrschnittsfläehc des Auslasses 2. Um die Brennkammer I herum ist ein Nebenluftkanal 3 ausgebildet. Ein Ende des Ncbcnluftkiinals 3 ist mit DurchlaUöfTnungcn 4 verschen, und das andere Ende des Nebenluftkanals 3 ist in der Nähe des Auslasses 2 offen. Bei der in Fig. 2

gezeigten Ausführungsforrn ist der Nebenluftkanal in der Nähe des Auslasses 2 geschlossen, und es sind Nebenluftdurchlässe 11 zur Brennkammer 1 hin ausgebildet, in jedem Fall entsteht ein Kühlluftstrom 12 an der Seite des Auslasses 2, der den aus einem metallischen Material bestehenden Auslaß 2 kühlt Dir Menge der durch den Nsbenluftkanal 3 fließenden Nebenluft beträgt 10 bis 40% des theoretischen Luftbedarfs unci wird durch die Nebenluft-Durchlaßöffnungen 4 bestimmt. Ferner ist ein Abzugsrohr 5 zum Ansaugen der im Ofen enthaltenen vollständig verbrannten Gase durch die aus dem Brennkammerauslaß 2 mit hoher Geschwindigkeit austretenden, teilweise verbrannten Gase vorgesehen. Das Abzugsrohr 5 divergiert in Strömungsrichtung, um die Ansaugwirkung für die Ofengase zu erhöhen, und es ist in einem geeigneten Abstand hinter dem Auslaß 2 angeordnet. Die Brennkammer 1, der Nebenluftkanal 3 und das Abzugsrohr 5 bestehen aus einem metallischen bzw. einem feuerfesten Material. Eine zum Ausgleichen des Luftstroms dienende Platte 6 ist mit einer großen Anzahl von primären Luftlöchern 7 versehen, und sie ist mit einem Gaszuführungsrohr 8 fest verbunden, in dem ein Sparbrenner9 konzentrisch angeordnet ist.

Die zur Verbrennung erforderliche Luft wird der Brennkammer 1 durch eine Luftzuführung 10 zugeführt. Ein Teil der Luft, d. h. eine Luftmenge von 60 bis 90% des theoretischen Luftbedarfs wird durch die in der Platte 6 ausgebildeten primären Luftlöcher 7 in die Brennkammer 1 eingeleitet. Der übrige Teil der Luft tritt durch die Nebenluft-Eintrittsöffnungen 4 in den Nebenluftkanal 3 ein und erreicht nach Passieren dieses Kanals das Ende des Auslasses 2. Ein gasförmiger Brennstoff wird durch das Gaszuführungsrohr 8 in die Brennkammer 1 eingeleitet, wo er mit der Primärluft gut vermischt i'nd verbrannt wird. Da die Brennkammer mit einem sich verjüngenden, eingeschnürten Auslaß 2 versehen ist, erreicht die Leistung in der Brennkammer

". einen Wert von etwa 210 bis 420 χ 10*kJ/m'h. Die Verbrennungsgase enthalten eine gewisse Menge unverbrannten Brennstoff, da nur die Pirmärluft in die Brennkammer 1 eingeführt wird, und sie werden mit einer hohen Geschwindigkeit von 50 bis 200 m/s durch

ίο den Auslaß 2 aus der Brennkammer 1 ausgestoßen. Die mit so großer Geschwindigkeit austretenden Verbrennungsgase werden mit der Nebenluft gemischt, die die Außenwand der Brennkammer 1 gekühlt hat, während sie sich parallel oder in einem Winkel zur Nebenluft

i'i bewegen, und sie strömen während der Sekundärverbrennung in das Abzugsrohr 5 hinter dem Auslaß 2. Wenn die Verbrennungsgase mit der Nebenluft gemischt und verbrannt werden, dann wird um den Auslaß 2 h^rum infolge der hohen Austrittsgeschwin-

-M digkeit ein Unterdruck er/eugi., '. Λ die im Ofen ciilhiillci'icn vollständig vci bi urtnicri G jm· werden uriier der Wirkung dieses Unterdrucks angesaugt, wie dies in F i g. 1 durch Pfeil angedeutet ist. Die aus dem Brennkammerauslaß 2 austretenden, teilweise ver-

..'. brannter Verbrennungsgase und die Ofengase werden rasch miteinander vermischt, so daß die Verbrennungsgase gekühlt werden und das darir enthaltene unverbrannte Brenngas vollständig verbrannt wird. Da die Menge der aus dem Brennka.nmerauslalj 2

'.·' austretenden Verbrennungsgase in Abhängigkeit vom Strömungswiderstand im Ofen etwa das 10- bis 200fache der Menge der angesaugten Ofengase beträgt, wird innerhalb des Ofens eine sehr stark;· Zirkulation und damit eine gleichmäSige Temperaturverteilung erzielt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Brennvorrichtung für gasförmigen Brennstoff mit einem Primärbrennraum, welcher mit einer Luft- und einer Brennstoffzuführung versehen ist und in welchem der Brennstoff unvollständig verbrannt wird, und mit einem dem Primärbrennraum nachgeordneten Sekundärbrennraum, in welchem die Verbrennung mit dem Rest der theoretisch erforderlichen Luftmenge vervollständigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärbrennraum zur Verbrennung von 60 bis 90% des Brennstoffs zusammen mit der für eine vollständige Verbrennung insgesamt theoretisch erforderlichen Luftmenge als Brennkammer (1) mit einem düsenartig eingeschnürten Auslaß (2) ausgebildet ist, an den sich eine Ofenkammer anschließt, daß stromabwärts vom Auslaß (2) der Brennkammer (1) mit Abstand von diesem ein den Sekundärbrennraum im wesentlichen bildendes Abzugsrohr (5) angeordnet ist, das in Ströffiungsrichtiing divergiert, und daß die Querschniitsfläche der Brennkammer (t) das 5- bis 20fache derjenigen des Auslasses (2) beträgt.

2. Brennvorrichtung für gasförmigen Brennstoff mit einem Primärbrennraum, welcher mit einer Luft- und einer Brennstoffzuführung versehen ist und in welchem der Brennstoff unvollständig verbrannt wird, und mit einem dem Primärbrennraum nachgeordneten Sekundärbrcnnraum, in welchem die Verbrennung mit dem Rest der theoretisch erforderlichen Luftinenge vervollständigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärbrennraum zur Verbrennung von 6Ü bis 90% des Brennstoffs zusammen mit der hierfür theoretisch erforderlichen Luftmenge als Brennkammer (1; mit einem düsenartig eingeschnürten Auslaß (2) ausgebildet ist, an den sich eine Ofenkammer anschließt, daß die Brennkammer (1) von einem den Rest der theoretisch erforderlichen Luftmenge führenden Nebenluftkanal (3) umgeben ist, der in der Nähe des Auslasses (2) geschlossen und mit in die Brennkammer (1) führenden Nebenluftdurchlässen (11) versehen \".t oder in der Nähe des Auslasses (2) offen ist, daß stromabwärts vom Auslaß (2) der Brennkammer (1) mit Abstand von diesem ein den Sekundärbrennraum im wesentlichen bildendes Abzugsrohr (5) angeordnet ist, das in Strömungsrichtung divergiert, und daß die Querschnittsfläche der Brennkammer (1) das 5- bis 20fache derjenigen des Auslasses (2) beträgt.