DE2208776A1 - BURNING DEVICE FOR COMBUSTION OF INDUSTRIAL EXHAUST GASES - Google Patents
BURNING DEVICE FOR COMBUSTION OF INDUSTRIAL EXHAUST GASESInfo
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- F23D14/08—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone induction type, e.g. Bunsen burner with axial outlets at the burner head
Description
Diplom-PhysikerPhysicist
*> 9 η Q Ί 7 α ^Γ* Walter Andrejewski 1 1U ö / / D Diplom-Ingenieur*> 9 η Q Ί 7 α ^ Γ * Walter Andrejewski 1 1 U ö / / D Graduate engineer
■xo Ο/το/,,_ Diplom-Ingenieur ■ xo Ο / τ ο / ,, _ Graduate engineer
4300 Essen, den 7. Peb. 1972 Theaterplatz 3 4300 Essen, the 7th Peb. 1972 Theaterplatz 3
PatentanmeldungPatent application
Gewerkschaft Schalker Eisenhütte 465 GelsenkirchenUnion of Schalker Eisenhütte 465 Gelsenkirchen
Magdeburger Straße 37Magdeburger Strasse 37
Brennvorrichtung zur Verbrennung industrieller Abgase.Burning device for the combustion of industrial exhaust gases.
Die Erfindung betrifft eine Brennvorrichtung zur Verbrennung industrieller Abgase« insbes. zur Verbrennung der beim PUllen der Kammern von Koksofenbatterien entstehenden FUllgase, bestehend aus einem Mischrohr zur Mischung der Brennmittel und Verbrennungsmittel, einer in das Mischrohr einmündenden Brennmittelzuführungsdüse, in dem Mischrohr vorgesehenen, in der Atmosphäre endenden Verbrennungsmitteleintrittsöffnungen, einem an das Mischrohr angeschlossenen Brennerkopf, einer elektrischenThe invention relates to a combustion device for the combustion of industrial exhaust gases, in particular for the combustion of those during pumping the chambers of coke oven batteries resulting filling gases from a mixing tube for mixing the fuel and combustion agent, a fuel feed nozzle opening into the mixing tube, Combustion agent inlet openings which end in the atmosphere and are provided in the mixing tube, a burner head connected to the mixing tube, an electric one
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Andrejewslei, Honke & Gesthuysen, Patentanwälte, 4300 Essen, theaterplatz : Andrejewslei, Honke & Gesthuysen, patent attorneys, 4300 Essen, theaterplatz:
zündeinrichtung und einem dem Brennerkopf nachgeordneten Brennerrohr, wobei der Brennerkopf einen im wesentlichen kreiszylindrischen Hauptkanal und einen den Hauptkanal umgebenden, mit dem Hauptkanal in Verbindung stehenden Hilfskanal aufweist.ignition device and a burner tube downstream of the burner head, wherein the burner head has a substantially circular cylindrical main channel and a main channel surrounding the main channel, having auxiliary channel communicating with the main channel.
Bei einer bekannten Brennvorrichtung der eingangs beschriebenen Art (Niederspannungszündbrenner Type 33 PV 27/10 EHK der Firma SMITSVONK N.V.) ist der Hauptkanal innerhalb des Brennerrohres exzentrisch angeordnet, ragt nämlich von einer Seite aus die zündeinrichtung radial in den Brennerkopf, und ist außer dem Mischrohr ein in Strömungsrichtung der Brenn- und Verbrennungsmittel hinter dem Brennerkopf in das Brennerrohr einmündendes Brennmittelzusatzrohr vorgesehen. Bei dieser Brennvorrichtung wird also ein Teil der Brennmittel über die BrennmittelzufUhrungsdüse dem Mischrohr zugeführt. Das im Mischrohr mit großer Geschwindigkeit strömende Brennmittel erzeugt dort einen Unterdruck, so daß bei den im Mischrohr vorgesehenen, in der Atmosphäre endenden Verbrennungsmitteleintrittsöffnungen Luft als Verbrennungsmittel angesaugt wird. Von dem Mischrohr tritt der größte Teil des BrennmittelAerbrennungsmittel-Gemisches in den Hauptkanal des Brennerkopfes; dort erfolgt die Zündung über die in den Hauptkanal des Brennerkopfes radial hineinragende Zündeinrichtung. Der kleinere Teil des Brennmittel/Verbrennungsmittel-Gemisches tritt über am Anfang des Brennerkopfes vorgesehene Verbindungsbohrungen in den Hilfskanal, durchströmt den Hilfskanal und tritt in Strömungsrichtung der Brenn- und Verbrennungsmittel hinter dem Brennerkopf, nämlich am Ende desIn a known burning device of the type described above (low-voltage ignition burner type 33 PV 27/10 EHK from the company SMITSVONK N.V.) the main channel is arranged eccentrically within the burner tube, namely protruding from one side ignition device radially in the burner head, and is also the Mixing tube one which opens into the burner tube behind the burner head in the direction of flow of the combustion and combustion media Additional fuel pipe provided. With this burner So a part of the fuel is via the fuel supply nozzle fed to the mixing tube. The fuel flowing in the mixing tube at high speed creates a negative pressure there, so that in the combustion agent inlet openings provided in the mixing tube and ending in the atmosphere, air is used as Combustion agent is sucked in. Most of the fuel / fuel mixture enters from the mixing tube the main channel of the burner head; there the ignition takes place via the radially protruding into the main channel of the burner head Ignition device. The smaller part of the fuel / combustion agent mixture enters the auxiliary duct via connecting bores provided at the beginning of the burner head the auxiliary channel and occurs in the flow direction of the fuel and combustion agent behind the burner head, namely at the end of the
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Brennerkopfes, in das Brennerrohr. Das durch den Hilfskanal strömende Brennmittel/Verbrennungsmittel-Gemisch hat eine geringere Geschwindigkeit als die aus dem Hauptkanal des Brennerkopfes austretenden Flammengase und verursacht am Ende des Brennerkopfes eine Stabilisierungsflamme. Im Brennerrohr wird dann über das Brennmittelzusatzrohr noch der Teil der Brennmittel zugeführt, der vor dem Mischrohr abgezweigt worden ist.Burner head, into the burner tube. That through the auxiliary channel The flowing fuel / combustion agent mixture has a lower speed than that from the main channel of the burner head escaping flame gases and causes a stabilizing flame at the end of the burner head. In the burner tube then that part of the fuel that was branched off in front of the mixing tube is supplied via the additional fuel pipe.
Die bekannte Brennvqrrichtung, von der die Erfindung ausgeht, ist hinsichtlich der Betriebssicherheit und des Wartungsaufwandes noch verbesserungsbedürftig, worin die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe zu sehen ist.The known Brennvqrrichtung from which the invention is based, is still in need of improvement in terms of operational safety and maintenance effort, in which that of the invention underlying task can be seen.
Diese Aufgabe ist zunächst und hauptsächlich dadurch gelöst, daß die elektrische Zündeinrichtung in Strömungsrichtimg der Brenn- und Verbrennungsrnittel hinter dem Brennerkopf angeordnet ist und daß der Hilfskanal den Hauptkanal im wesentlichen konzentrisch umgibt. Dadurch, daß die elektrische Zündeinrichtung in Strömungsrichtung der Brenn- und Verbrennungsmittel hinter dem Brennerkopf angeordnet ist, wird zunächst die Möglichkeit geschaffen, den Hilfskanal konzentrisch um den Hauptkanal anzuordnen. Die konzentrische Anordnung von Hilfskanal und Hauptkanal wiederum führt zu rotationssymmetrischen Strömungsverhältnissen des Brennmittel/Verbrennungsmittel-Gemisches, was stabilisierend auf die am Ende des Brennerkopfes stehende Flamme wirkt. Stabilisierend kommt noch hinzu, daßThis object is achieved first and foremost in that the electrical ignition device is in the direction of flow Burning and combustion means arranged behind the burner head and that the auxiliary channel is essentially the main channel surrounds concentrically. Because the electrical ignition device is in the direction of flow of the fuel and combustion agent is arranged behind the burner head, the possibility is first created of the auxiliary channel concentrically around the main channel to arrange. The concentric arrangement of the auxiliary channel and the main channel in turn leads to rotationally symmetrical ones Flow conditions of the fuel / combustion agent mixture, which has a stabilizing effect on the flame at the end of the burner head. Another stabilizing factor is that
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dadurch, daß das über den Hilfskanal zugefUhrte Brennmittel/ Verbrennungsmittel-Gemisch im Bereich der elektrischen Zündeinrichtung, genauer gesagt in Strömungsrichtung des Brennmittel/Verbrennungsmittel-Gemisches vor der Sindeinrichtung, mit dem durch den Hauptkanal des Brennerkopfes strömenden Brennmittel/Verbrennungsmittel-Gemisch zusammentritt, ein kranzförmiger Wirbel entsteht. Bei der erfindungsgemäßen Brennvorrichtung wird erst in diesem Bereich das Brennmittel/Verbrennungsmittel-Gemisch gezündet. Im Ergebnis wird so eine sehr weitgehend stabilisierte Flamme erzielt, die auch dann nicht abreißt, wenn der Ventilatorzug im Verhältnis 1 : 20, z. B. zwischen ca 60 und 1.200 iranWS, schwankt, wie das bei der Verbrennung der beim Füllen der Kammern von Koksofenbatterien entstehenden Füllgase nicht selten der Fall ist.in that the fuel / combustion agent mixture supplied via the auxiliary channel in the area of the electrical ignition device, more precisely in the direction of flow of the fuel / combustion agent mixture in front of the current device, with the one flowing through the main channel of the burner head Fuel / combustion agent mixture comes together, a a ring-shaped vortex is created. In the case of the burner device according to the invention, the fuel / combustion agent mixture is only generated in this area ignited. As a result, a very largely stabilized flame is achieved, which also then does not tear off when the fan pull in a ratio of 1:20, e.g. B. between approx. 60 and 1,200 IranWS, fluctuates, as in the combustion of the filling gases produced when the chambers of coke oven batteries are filled is not infrequently the case.
Im einzelnen gibt es verschiedene Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Brennvorrichtung auszugestalten und weiterzubilden.In particular, there are various ways that the invention Design and develop burning device.
Nach einer weiteren Lehre der Erfindung, der in Kombination zu den zuvor beschriebenen Maßnahmen besondere Bedeutung zukommt, ist die Brennvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß das Brennerrohr in der Atmosphäre endende Verbrennungsmitteleintrittsöffnungen aufweist, wobei diese Verbrennungsmitteleintrittsöffnungen vorzugsweise in Strömungsrichtung der Brenn- und Verbrennungsmittel vor dem Ende des Brennerkopfes vorgesehen sind. Die auf diese Weise ergänzend über das Brennerrohr noch zugeführten Verbrennungsmittel, deren Menge vomVentilatorzugAccording to a further teaching of the invention, which is of particular importance in combination with the measures described above, the combustion device is characterized in that the burner tube ends in the atmosphere combustion agent inlet openings having, these combustion agent inlet openings preferably in the flow direction of the combustion and Combustion means are provided in front of the end of the burner head. In this way, the addition of the burner tube supplied combustion agent, the amount of which is determined by the fan
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abhängig ist, führen ebenfalls zur Bildung eines verbrennungstechnisch günstigen Kranzwirbels im Bereich des Endes des Brennerkopfes, wirken also wiederum stabilisierend.is dependent, also lead to the formation of a combustion-related favorable crown swirls in the area of the end of the burner head, thus have a stabilizing effect in turn.
Im übrigen geht eine weitere Lehre der Erfindung dahin, ergänzend zu der zuvor beschriebenen Maßnahme, aber auch unabhängig davon, das Brennerrohr mit einem Stauring zu versehen, der zweckmäßigerweise in Strömungsrichtung der Brenn- und 'Verbrennungsmittel hinter dem Ende des Brennerkopfes vorgesehen ist. Diese an sich bekannte Maßnahme führt zur Bildung eines Kranzwirbels innerhalb des Brennerrohres, ein weiterer Stabilisierungsfaktor. In addition, a further teaching of the invention is supplementary to the measure described above, but also regardless of providing the burner tube with a retaining ring, the expediently in the direction of flow of the fuel and 'combustion means is provided behind the end of the burner head. This measure, known per se, leads to the formation of a crown vortex inside the burner tube, another stabilizing factor.
Schließlich empfiehlt es sich, das Mischrohr und/oder die Brennmittel zuführungsdüse und/oder den Brennerkopf und/oder das Brennerrohr über Gewinde aneinander anzuschließen. Dadurch kann die erfindungsgemäße Brennvorrichtung bei Wartungsarbeiten, deren notwendiger Umfang durch die zuvor beschriebenen Maßnahmen bereits beachtlich reduziert worden ist, besonders einfach auseinandergenommen werden und können die einzelnen Teile der erfindungsgemäßen Brennvorrichtung mit geringstem Aufwand gereinigt und danach wieder zusammengesetzt werden.Finally, it is advisable to use the mixing tube and / or the fuel to connect the feed nozzle and / or the burner head and / or the burner tube via thread. This allows the Burning device according to the invention during maintenance work, their necessary scope has already been considerably reduced by the measures described above, particularly easily taken apart and the individual parts of the burner device according to the invention can be cleaned with very little effort and then put back together again.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch die zuvor beschriebene Brennvorrichtung.In the following the invention is explained in more detail with reference to a drawing showing only one embodiment; the single figure shows a longitudinal section through the burning device described above.
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Die in der einzigen Figur dargestellte Brennvorrichtung dient zur Verbrennung der beim Füllen der Kammern von Koksofenbatterien entstehenden Füllgase; sie besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einem Mischrohr 1 zur Mischung der Brennmittel und Verbrennungsmittel, einer in das Mischrohr 1 einmündenden Brennmittelzuführungsdüse 2, in dem Mischrohr 1 vorgesehenen, in der Atmosphäre endenden Verbrenriungsmitteleintrittsöffnungen 3, einem an das Mischrohr 1 angeschlossenen Brennerkopf 4, einer elektrischen Zündeinrichtung 5 und einem dem Brennerkopf 4 nachgeordneten Brennerrohr 6. Dabei weist der Brennerkopf 4 einen im wesentlichen kreiszyüidrisohen Hauptkanal 7 und einen den Hrup'-kanal 7 umgebenden, mit dem Hauptkanal 7 über Verbindungsbohruiigen 8 in Verbindung stehenden Hilfskanal 9 auf.The combustion device shown in the single figure is used to burn the when the chambers of coke oven batteries are filled resulting filling gases; its basic structure consists of a mixing tube 1 for mixing the fuel and combustion means, a fuel supply nozzle 2 opening into the mixing tube 1, provided in the mixing tube 1, combustion agent inlet openings ending in the atmosphere 3, a burner head 4 connected to the mixing tube 1, an electrical ignition device 5 and the burner head 4 downstream burner tube 6. The burner head 4 has an essentially circular main channel 7 and a main channel 7 surrounding the Hrup 'channel 7 Via connecting holes 8 connected auxiliary channel 9 on.
Erfindungsgemäß ist die elektrische Zündeinrichtung 5 in Strömungsrichtung der Brenn- und Verbrennungsmittel hinter dem Brennerkopf 4 angeordnet und umgibt der Hilfskanal 9 den Hauptr kanal 7 im wesentlichen konzentrisch.According to the invention, the electrical ignition device 5 is in the direction of flow the combustion and combustion agent is arranged behind the burner head 4 and the auxiliary channel 9 surrounds the main channel channel 7 essentially concentric.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Lehre der Erfindung weist das Brennerrohr 6 in der Atmosphäre endende Verbrennungsmitteleintrittsöffnungen 10 auf, wobei diese Verbrennungsmitteleintritt soffnungen 10 in Strömungsrichtung der Brenn- und Verbrennungsmittel vor dem Ende des Brennerkopfes 4 im Brennerrohr 6 vorgesehen sLrxd.In the illustrated embodiment and according to the preferred teaching According to the invention, the burner tube 6 has combustion agent inlet openings 10 ending in the atmosphere, these combustion agent entering openings 10 in the direction of flow Combustion and combustion means provided in front of the end of the burner head 4 in the burner tube 6 sLrxd.
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Im übrigen weist das Brennerrohr 6 einen Stauring 11 auf, der in Strömungsrichtung der Brenn- und Verbrennungsmittel hinter dem Ende des Brennerkopfes 4 vorgesehen ist.In addition, the burner tube 6 has a baffle ring 11, which in the direction of flow of the fuel and combustion agent behind the end of the burner head 4 is provided.
Schließlich kann der Figur entnommen werden, daß bei der dargestellten Brennvorrichtung das Mischrohr 1, die BrennmittelzufUhrungsdüse 2, der Brennerkopf 4 und das Brenner-rohr 6 über Gewinde 12, I^ 14 aneinander angeschlossen und mit einen Trageflansch 15 verbunden sind.Finally, it can be seen from the figure that in the case of the illustrated Burning device the mixing tube 1, the fuel supply nozzle 2, the burner head 4 and the burner tube 6 over Thread 12, I ^ 14 connected to each other and with a support flange 15 are connected.
Dadurch, daß bei der erfindungsgemäßen Brennvorrichtung die elektrische Zündeinrichtung 5 in Strömungsrichtung der Brenn- und Verbrennungsmittel hinter dem Brennerkopf 4 angeordnet ist, wird zunächst die Möglichkeit geschaffen, den Hllfsk&aal 9 Brennerkopfes 4 konzentrisch um dessen Kauptk^-.al 7 ansuo Die konzentrische Anordnung vo:o„ HxI TsI^r.,;;! Q ·—■"'■ H-'U^fea^iU 7 wiederum führt zu rotationssymnietr.iseheri Sti'ömungBTarlialti^x^E&ii des Brennmittel/Verbrennungsmittel-GetsiiseheSj was stabilisierend auf die am Ende des Brennerkopfes 4 stehende Flamme wirkt. Stabilisierend kommt noch hinzu, daß das über den Hilfskanal 9 zugefühute Brennmittel/Verbrennungsmittel-Gemiseh im Bereich der Zündeinrichtung 5j nämlich in Strömungsrichtung des Brennmittel/Verbrennungsmittel-Gemisches vor der Zündeinrichtung 5* wieder mit dem durch den Hauptkanal 7 des Brennerkopfes 4 strömenden Brennmittel/Verbrennungsmittel-Gemisch zusammentritt, so daß ein ebenfalls stabilisierend wirkender Kranzwirbel ent-The fact that in the combustion device according to the invention, the electrical ignition device 5 in the flow direction of the combustion and combustion means is arranged behind the burner head 4, First, the opportunity is created to use the Hllfsk & aal 9 Burner head 4 concentrically around its Kauptk ^ -. Al 7 ansuo The concentric arrangement of: o "HxI TsI ^ r., ;;! Q · - ■ "'■ H-'U ^ fea ^ iU 7 in turn leads to rotationally symmetrical sti'ömungBTarlialti ^ x ^ E & ii of the fuel / combustion agent GetsiiseheSj was stabilizing acts on the standing flame at the end of the burner head 4. Stabilizing there is also the fact that the auxiliary channel 9 Supplied fuel / combustion material mixture in the area of the ignition device 5j namely in the direction of flow of the fuel / combustion agent mixture in front of the ignition device 5 * again with the one flowing through the main channel 7 of the burner head 4 Fuel / combustion agent mixture comes together, so that a wreath vortex, which also has a stabilizing effect, is
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steht. Bei der erfindungsgemäßen Brennvorrichtung wird also erst am Ende des Brennerkopfes 4 das Brennmittel/Verbrennungsmittel -Gemisch gezündet. Die durch die im Brennerrohr 6 vorgesehenen Verbrennungsmitteleintrittsöffnungen 10 ergänzend züge· führten Verbrennungsmittel, deren Menge vom Ventilatorzug abhängig ist, führen ebenfalls zur Bildung eines verbrennungstechnisch günstigen Kranzwirbels im Bereich des Endes des Brennerkopfes 4, wirken also wiederum stabilisierend. Schließlich wirkt als weiterer stabilisierender Paktor der durch den Stauring 11 im Brennerrohr 6 verursachte Kranzwirbel·stands. In the case of the burner device according to the invention only at the end of the burner head 4 is the fuel / combustion agent - Mixture ignited. The combustion agent inlet openings 10 provided in the burner tube 6 additionally pulls Combustion agents, the amount of which depends on the fan draft, also lead to the formation of a combustion-related favorable crown vortex in the area of the end of the burner head 4, so in turn have a stabilizing effect. In the end acts as a further stabilizing factor of the ring vortex caused by the retaining ring 11 in the burner tube 6
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