DE2144481A1

DE2144481A1 - BURNERS, IN PARTICULAR FOR GAS FUELS

Info

Publication number: DE2144481A1
Application number: DE19712144481
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Biggemann; Kurt Lohoff; Wilhelm Schmidt
Original assignee: MASCHINENBAU-AKTIENGESELLSCHAFT BALCKE 4630 BOCHUM; Balcke AG
Current assignee: MASCHINENBAU-AKTIENGESELLSCHAFT BALCKE 4630 BOCHUM; Balcke AG
Priority date: 1971-09-06
Filing date: 1971-09-06
Publication date: 1973-03-15
Also published as: AT315346B; FR2152109A5; NL7211448A; RO61431A; IT967106B

Description

Dr. VV. P. Radt 2 1 k k A 8Dr. VV. P. Radt 2 1 kk A 8

Dipl.-Ing. E. E. Rnkener I1asi;liine'i.^-;-A--tieri<-eEej.i. ν Y^:'~ Dipl.-Ing. EE Rnkener I1asi; liine'i. ^ -; - A - tieri <-eEej.i. ν Y ^ : '~

Dipl.-Ing. VV. Ernesti _{2 n} \ \ ■ , Dipl.-Ing. VV. Ernesti _{2 n} \ \ ■, Patentanwälte ^u " ' " 'Patent attorneys ^u "'"'

463 Bochum ·, - — 463 Bochum · - -

I{<iniiih-Kanlg-Str«Sc U 'rO^i^ ¹ J:',· 3 -I L. U Kl I {<iniiih-Kanlg-Str «Sc U 'rO ^ i ^ ¹ J:', · 3 -I L. U Kl Femspraiier 415 50, 4 23 27Femspraiier 415 50, 4 23 27

[Mit: Rmdipattnt Bochum[With: Rmdipattnt Bochum

■brenner, insbesondere für ^asförmige Brennstoffe■ burners, especially for fuels in the form of gas

Die Erfindung betrifft einen Br.'univor, irisbei;o:i'io::.'o SXw gasförmige Brennstoffe, dessen Brennerkopf einen axial verlaufenden Austritts>ianal a'iiv/eisfc.The invention relates to a Br.'univor, irisbei; o: i'io ::. 'O SXw gaseous fuels, the burner head of which has an axially extending outlet channel a'iiv / eisfc.

Von einem Brenner für den Einsatz in Drehofen fordert nan, aaß er den Erfordernissen des jeweiligen Ofenbetriebs leicht angepaßt werden kann, d.h.. daß nicht nur die Wärmeleistung regelbar ist, sondern vor allem auch die Flamme in ihrer Länge und in ihren: Durchmesser veränderbar ist, so daß bestimmte"Stellen des Feuerraums bevorzugt beheizt werden können. Brenner, insbesondere Gasbrenner, E.it Einrichtungen zur IPlammenregelung sind bereits bekannt. Während bei einem bekannten Brenner im Brennex'mund verstellbare Lenkbleche zur Verändei'ung der Richtung des austretenden Brennstoffes angeordnet sind, enthält ein anderer Gasbrenner an der Brennermündung mehrere schwenkbar gelagerte Düsen, die aus einer achsparallelen Lage in eine in bezug auf die Austrittcöffnungen mehr oder weniger gespreizte Lage mittel-3 eines Gestänges verstellbar sind.Nan demands from a burner for use in a rotary kiln, it can easily be adapted to the requirements of the respective furnace operation, i.e. not only the heat output can be regulated, but above all the length and diameter of the flame can be changed, so that certain "points of the furnace are preferably heated can be. Burners, especially gas burners, E.it facilities for flame control are already known. While in a known burner in the Brennex mouth adjustable Guide plates to change the direction of the exiting Fuel are arranged, another gas burner on the burner mouth contains several pivotably mounted Nozzles that move from an axially parallel position into one that is more or less spread with respect to the outlet openings Position middle-3 of a linkage are adjustable.

Die bekannten Einrichtungen zur Flammenre^elung bei einem Gasbrenner sind wegen der schwenkbar gelagercen Teile zu konpliziert in ihren Aufbau und auch zu störanfällig. Hinzu kommt noch, daß durch die Riehtungsänderungen vielfach auch o.ie Durchsatzmengen in einem Kaße oe^influßt werden, daß eine entsprechurule ileueiiisoellur.^· der BrennstoffmengeThe known devices for regulating the flames in one Gas burners are closed because of the pivoting parts implied in their structure and also too prone to failure. In addition there is also that through the changes of direction many times also o.the throughput quantities in a kasse oe ^ influence, that a corresponding ileueiiisoellur. ^ · the amount of fuel

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vorgenommen werden maß, was für den praktischen Betrieb unbefriedigend ist.be made to measure what is unsatisfactory for practical operation is.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Brenner, insbesondere für gasförmige Brennstoffe, zu schaffen, dessen Einrichtungen zur weitgehenden Regelung der Flamme in ihrer Formgebung und'in ihrer Wärmeleistung aus wenigen, konstruktiv einfachen und somit wartungsfrei arbeitenden Mitteln bestehen.The object of the invention is to provide a burner, in particular for gaseous fuels, whose Devices for extensive regulation of the flame in its shape and in its heat output from a few, structurally simple and therefore maintenance-free Funds exist.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist geriäß der Erfindung eine Brennerausführung vorgesehen, bei der der Austrittskanal über einen trichterförmigen Abschnitt mit einem im Durchmesser größeren Brennstoffzuführungsraum verbunden ist, bei dem auf einer durch den BrennstoffZuführungsraum sich bis in den Austrittskanal erstreckenden axialen Führung ein Drallkörper verschiebbar gelagert ist, der in der vordei^en Enc&eHung innerhalb des Austrittskanals und in der hinteren Endstellung im BrennstoffZuführungsraum liegt, und bei dem im Brennstoff Zuführungsraum konzentrisch zu diesem ein am hinteren Ende abgeschlossener und am vorderen Ende in einen Konusteil übergehender Zylinder verschiebbar gelagert ist, der mit der Innenwandung des Br ennst off zuführung sraumes einen Ringraum mit im trichterförmigen Abschnitt veränderlichem Ringquerschnitt bildet.To solve the problem, a burner design is provided according to the invention, in which the outlet channel is connected via a funnel-shaped section to a fuel supply chamber with a larger diameter, in which a swirl body is displaceably mounted on an axial guide extending through the fuel supply chamber into the outlet channel which lies in the vordei ^ s Enc & eHung within the outlet channel and in the rear end position in the fuel supply chamber and supply chamber is mounted concentrically with an enclosed at the rear end and passing over into a conical section at the front end of the cylinder slidably in which the fuel with the Inner wall of the fuel supply space forms an annular space with an annular cross-section that is variable in the funnel-shaped section.

Die axiale Führung besteht in weiterer Ausbildung der Erfindung aus einem den Brenner in seiner gajnzen Länge durchsetzenden Zentralrohr.The axial guide consists in a further embodiment of the invention from a burner penetrating its entire length Central tube.

einerone

Nach/weiteren Ausgestaltung der Ez'findung ist der Drallkörper am vorderen Ende eines auf dem Zertralrohr längsverschiebbar gelagerten Stellrohres befestigt.According to / further embodiment of the Ez'findung is the swirl body attached to the front end of a longitudinally displaceable adjusting tube mounted on the Zertralrohr.

Die Erfind\ing sieht fernei' vor, daß der Drallkörper inThe invention also provides that the swirl body in

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seinem Durchmesser dem Innendurchmesser des Austrittskanals angepaßt ist und aus einer Schnecke; mit wenigstens einer Windung oder einem ßohrstück mit am Umfang schräg zur Eohrachse befestigten Leitblechen besteht.its diameter is the inner diameter of the outlet channel is adapted and from a snail; with at least one Winding or a ßohrstück with angled on the circumference there is guide plates attached to the Eohr axis.

Am hinteren 2p.de ö.es Drallköz'pcjrs ist nach einer Weiterbildung der Erfindung eine im Außenduz'ehuiesser mit eiern Drallkörper übereinstimmende Hülse mit siebartigen Bohrungen oder öffnungen in einer solchen Länge angeordnet, daß die Hülse mit ihrem freien Ende bei vollständig vorgeschobenem Drallkörper und vollständig zurückgesogenen Zylinder in den Konusteil des Zylinders eingreift. .Für die Ausführung der voneinander unabhängigen Axialverschiebungen des Drallkorpers einerseits und des Z-ründers andererseits sind in weitex-er Ausgestaltung der .Erfindung am hinteren Ende des Brenners zwei Handräder angeordnet.At the rear 2p.de ö.es Drallköz'pcjrs is after further training of the invention one in the outside doz'ehuiesser with eggs Swirl body matching sleeve with sieve-like bores or openings arranged in such a length, that the sleeve with its free end when the swirl body is fully advanced and completely sucked back Cylinder engages in the conical part of the cylinder. .For the execution of the mutually independent axial displacements of the swirl body on the one hand and the Z-ring on the other are in a wider configuration of the .Erfindung on rear end of the burner two hand wheels arranged.

Der wichtigste Vorteil eines nach der Erfindung ausgebildeten Brenners ist darin zu sehen, daß für die Gesamtregelung der Flamme, d.h. Flammenform und/oder Mengeneinstellung, im Brennerkopf nur zwei bewegliche leile vorhanden sind, die zudem rotationssymmetrisch ausgebildet sind und nur eine axial gerichtete geradlinige Bewegung ausführen. Durch, die Verschiebung des Drallkörpers zwischen zwei Eadstellungen läßt sich die Flammenform auf einfache Weise den jeweiligen Betriebebedingungen anpassen, während durch den axial verschiebbaren Zylinder mit dem Konusteil die Gasmenge und die Austrittsgeschwindigkeit des Gases verändert werden kann.The most important advantage of a burner designed according to the invention is that there are only two movable parts in the burner head for overall control of the flame, ie flame shape and / or quantity adjustment, which are also rotationally symmetrical and only perform an axially directed linear movement . The displacement of the swirl body between two positions allows the shape of the flame to be easily adapted to the respective operating conditions, while the axially displaceable cylinder with the cone part allows the amount of gas and the exit velocity of the gas to be changed.

Der Brenner gemäß der Erfindung ist in erster Linie für eine Verwendung in Drehofen vorgesehen. Bei den in der Zementindustrie eingesetzten Drehofen steht für die Verbrennung ausreichend vorgewärmte Luft, sogenannte Sekundärluft, zur Verfügung, so daß am Brenner selbst kein Luft-The burner according to the invention is primarily for intended for use in rotary kilns. For those in the cement industry The rotary kiln used stands for sufficiently preheated air for combustion, so-called secondary air, available so that no air

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aufuhrkanal erforderlich ist. Bei Verwendung des Brenners in einem Ofen, der ohne oder mit zu geringer Sekundärluft betrieben wird, umgibt man den Brenner mit einem äußeren Mantel, so daß ein Ringraim für die Zufuhr von Primärluft als Verbrennungsluft vorhanden ist.Aufuhrkanal is required. When using the burner in a furnace with no or too little secondary air is operated, one surrounds the burner with an outer jacket, so that a ringraim for the supply of primary air is available as combustion air.

Der Brenner kann aber auch mit Heizöl betrieben werden. In diesem Fall wird in das Zentralrohr ein Heizölzerstäuber eingesetzt und durch den Stutzen, durch den beim Gasbrenner das Gas einströmt, Kühlluft zugeführt. Dadurch, daß nun die Kühlluft durch den Drallkörper in eine mehr oder weniger große Drallbewegung versetzt wird, läßt sich die Flamme in ihrem Flammenanaatz so beeinflussen, daß entweder eine relativ kurze und dafür breite oder eine langgestreckte Flaume entsteht. The burner can also be operated with heating oil. In this case, a fuel oil atomizer is installed in the central pipe and through the nozzle through which the gas flows in the gas burner, cooling air is supplied. Because now the cooling air is set in a more or less large swirl movement by the swirl body, the flame influence in their flame approach so that either a relatively short and wide or an elongated fluff is created.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigen: An embodiment of the invention is shown in the drawing and is explained in more detail below. Show it:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines nach der Erfindung ausgebildeten Brenners, der teilweise im Längsschnitt dargestellt ist undFig. 1 is a side view of a burner designed according to the invention, partially in longitudinal section is shown and

Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Längsschnitt des Brennerkopfes, bei dem der Drallkörper die hintere Endstellung einnimmt.FIG. 2 shows a longitudinal section of the FIG. 1 corresponding to Burner head in which the swirl body assumes the rear end position.

Der Brenner besteht im wesentlichen aus einem Außenrohr 1, das im Bereich des Feuerraumes mit einer feuerfesten Stampfmasse 2 umgeben ist. Das Außenrohr 1 umschließt am Brennerkopf einen Br e:nns fco ff zuführung sr aiim 3, der über einen trichterförmigen Abschnitt 4- in einen axial verlaufenden Austrittskanal '} übergeht.The burner essentially consists of an outer tube 1 which is surrounded by a refractory ramming mass 2 in the area of the combustion chamber. The outer tube 1 surrounds the burner head a Br e: NNS fco ff feed sr AIIM 3, which merges via a funnel-shaped portion 4 in an axially extending outlet channel '}.

Innerhalb des Brenners verläuft von uev Mündung des Aus-Inside the burner runs from uev the mouth of the outlet

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trittskanals 5 bis zu seinem hinteren Ende und über diesem hinaus ein Zentralrohr 6, das in geeigneter Weise abgestützt ist, z.B. am vorderen Ende durch Stege 7. Das Zentrfrlrohr 6 dient zur Lagerung und axialen Führung eines Stellrohres 8, das ebenfalls am hinteren Ende aus dem Brenner herausragt und am_vorderen Ende mit einem gleichfalls auf dem Zentralrohr 6 geführten Drallkörper 9 verbunden ist, Der Drallkörper 9 ist; bei dem Ausführungsbeispiel alc zvreigängige Schnecke ausgebildet.canal 5 to its rear end and above this also a central tube 6, which is supported in a suitable manner, e.g. at the front end by webs 7. The central tube 6 is used to support and axially guide an adjusting tube 8, which is also at the rear end from the burner protrudes and at the front end with one too swirl body 9 guided on central tube 6 is connected, swirl body 9; in the embodiment alc zvreigängige Snail trained.

Am hinteren Ende des Drallkörpers 9 schließt sich eine Hülse 10 mit siebartigen Bohrungen 11 an. Diese Hülse hat etwa den gleichen Außendurchmesser wie der Drallkörper 9 und dient zur Führung des Drailkörpers in einem Konusteil 12 eines ebenfalls axial verschiebbar gelagerten Zylinders 13· Der Zylinder 13 ist an seinem hinteren Ende durch eine Wand 14 abgeschlossen, mittels der er an einem Schieberohr 15 befestigt ist, das koaxial zum Stellrohr 3 angeordnet und längsverschiebbar auf diesem geführt ist. Am hinteren Ende des Brenners sind zwei Handräder 16,17 angeordnet, von denen das Handrad 16 zur axialen Verschiebung des Stellrohres 8 und danit des Drallkörpers 9 und. das Handrad I7 zur axialen Verschiebung des Schieberohres 15 und damit des Zylinders 13 dient.A sleeve 10 with sieve-like bores 11 adjoins the rear end of the swirl body 9. This sleeve has about the same outside diameter as the swirl body 9 and serves to guide the wire body in a conical part 12 a cylinder 13 which is also axially displaceable. The cylinder 13 is at its rear end through a wall 14 completed, by means of which it is attached to a sliding tube 15 is attached, which is arranged coaxially to the adjusting tube 3 and is guided longitudinally displaceably on this. At the far end of the burner, two handwheels 16, 17 are arranged, of which the handwheel 16 is used to axially displace the adjusting tube 8 and then the swirl body 9 and. the handwheel I7 for the axial Displacement of the sliding tube 15 and thus of the cylinder 13 serves.

Der Brenner enthält weiterhin einen am Außenrohr 1 befestigten Stutzen 18 für die Gaszufuhr. Beim Betrieb dea Brenners mit Heizöl wird in das Zentralrohr 6 ein Heizö3aerstäuber eingesetzt, und der Stutzen 18 dient in diesem Palle für die Zufuhr von Kühlluft, von der zwangsläufig ein beatimmter Anteil gleichzeitig Verbrennungsluft ist.The burner also contains a connector 18 attached to the outer tube 1 for the gas supply. When operating the burner With heating oil, a heating oil atomizer is placed in the central pipe 6 used, and the nozzle 18 is used in this Palle for the supply of cooling air, of which inevitably a ventilated Proportion is also combustion air.

Die Wirkungsweise des Brenners ist folgendesThe burner works as follows

Bei der in !Fig. 1 dargestellten vorderen Endstellung desIn the case of the in! 1 shown front end position of the

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8AD ORlGfNAL.8AD ORlGfNAL.

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Drallkörpers 9 wird die gesamte zügeführte Gasmenge einer Drallbswegung unteiH;orfen. Das Ergebnis ist eine relativ
kurse und breite Flamie. v/enn dagegen der Drallkörper 9
in J¹Ig. 2 dargestellte hintere Ends jellung einnimnt, wird das austretende Gas im Austrittskanal 5 nicht beeinflußt
und tritt deshalb in axialer Richtung aus der Mündung des Brenners aus. In dieseia Pail stellt sich eine langgestreckte und relativ schmale Flamme ein. Durch, eine Verschiebung des Drallkörpers 9 zwischen den beiden Endstellungen läßt sich der Einfluß auf die Drallbewsgung des Gases praktisch stufenlos verändern und dementsprechend die !Flamme in ihrer Formgebung beliebig variieren.Swirl body 9 subdivides the entire amount of gas supplied into a swirl movement. The result is relative
courses and broad flamie. v / enn, however, the swirl body 9
in J ¹ Ig. 2, the rear end shown in FIG
and therefore emerges in the axial direction from the mouth of the burner. An elongated and relatively narrow flame appears in this pail. By shifting the swirl body 9 between the two end positions, the influence on the swirl movement of the gas can be changed practically steplessly and, accordingly, the shape of the flame can be varied as desired.

Eine v/eitere Regelmöglichkeit liegt in der Veränderung der Gasmenge und/oder der Austrittsgeschv/indig]:eit, die auf
einfache Weise unabhängig von der jev/eiligen Stellung des Drallkörpers 9 durch eine Verschiebung des Zylinders 13 und damit durch eine Veränderung des Durchtritts-Ringquerschnitts zwischen dem Konusteil 12 und dem trichterförmigen Abschnitt 4 bewirkt werden kann.A further control option lies in changing the amount of gas and / or the exit speed
can be effected in a simple manner independently of the respective / urgent position of the swirl body 9 by shifting the cylinder 13 and thus by changing the passage ring cross section between the conical part 12 and the funnel-shaped section 4.

Mit Hilfe dieser beiden Regelungen läßt sich die Brennerflamme in ihrer Formgebung sehr weitgehend verändern und
damit den Erfordernissen des jeweiligen Ofenbetriebes gut anpassen. In konstruktiver Hinsicht seichnet sich der Brenner durch eine gedrungene, formschlüssige und vor allem
strömungagünstige Bauweise aus.With the help of these two controls, the shape of the burner flame can be changed to a very large extent
thus adapt well to the requirements of the respective furnace operation. In terms of construction, the burner is compact, form-fitting and above all
aerodynamically favorable design.

PatentansOrüchePatent claims

309811/0428 bad309811/0428 bathroom

Claims

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Claims

M.) Burners, especially for gaseous fuels, the burner head of which has an axially extending outlet channel, characterized in that that the outlet channel (5) has a funnel-shaped section (4) with a larger diameter Fuel supply room (3) is connected and on one through the fuel supply chamber (3) up to the Outlet channel (5) extending axial guide a swirl body (9) is slidably mounted in the front end position within the outlet channel (5) and in the rear end position in the fuel supply space (3) and that in the fuel supply space (3) concentrically to this one closed at the rear end and merging into a conical part (12) at the front end Cylinder (13) is displaceably mounted, which is connected to the inner wall of the fuel supply space Annular space with the funnel-shaped section (4-) variable ring cross-section.

2. Burner according to claim 1, characterized in that that the axial guide consists of a central tube (6) which penetrates the burner over its entire length.

3 burner according to claims 1 and 2, characterized in that that the swirl body (9) is mounted at the front end of a longitudinally displaceable on the central tube (6) Adjusting tube (C) is attached.

4-. Burner according to one of Claims 1 to 3, characterized in that that the swirl body (9) in its diameter adapted to the inside diameter of the outlet channel (5) is and our; a snail with at least one wind

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-S-

tion or a piece of pipe with the circumference at an angle to the pipe axis "attached baffles.

5 · Burner according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that at the rear end of the swirl body (9) one in the outer diameter with the swirl body (9) matching sleeve (1O) with sieve-like bores (11) or openings arranged in such a length is that the sleeve (10) with its free end at completely advanced swirl body (9) and fully retracted cylinder (I3) into the cone part (12) of the cylinder (13) engages.

6. Burner according to one of claims 1 to 5 _5, characterized in that the cylinder (13) is attached to the front end of a sliding tube (15) mounted so as to be longitudinally movable on the adjusting tube (8).

7. Burner according to one of claims 1 to 6, characterized in that the rear end of the burner independent axial displacement of the swirl body (9) and the cylinder (13) serving handwheels (16, 17) are arranged.

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