DE2303280C2 - Brenner für fließfähige Brennstoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner für fließfähige Brennstoffe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Brenner dieser Art (siehe Zeitschrift »öl und Gas« H. 4, 1968, S. 38—39) tritt die Luft aus einer die Brennstoffdüse konzentrisch umgebenden Ringdüse aus, und ihre Injektorwirkung bewirkt die Rückführung von Abgas zur Brennstoffdüse. In der Praxis haben sich für diese Bauart erhebliche konstruktive Schwierigkeiten ergeben, die darin begründet sind, daß die Luftführung und die Abgasführung sich überkreuzen, wofür baulich verwickelte und thermisch hochbelastete Teile erforderlich sind. Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Brenners ist seine verhältnismäßig geringe Regelbarkeit, da sich die Injektorwirkung proportional mit dem Quadrat der Luftgeschwindigkeit und damit der Luftmenge verringert, so daß mit einer Verringerung der Brennerleistung die Injektorwirkung und damit die Abgasrückführrate rapide sinkt. Dies hat zur Folge, daß nur ein Regelbereich von etwa 1 :3 verwirklicht werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brenner der angegebenen Art zu schaffen, der sich durch einen wesentlich einfacheren Aufbau auszeichnet und mit dem ein beträchtlich größerer Regelbereich verwirklicht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst.

Bei dem vorgeschlagenen Brenner können die durch die Injektorwirkung der einzelnen Luftstrahlen zurückgeführten Abgase zwischen den Luftdüsen zur Brennstoffdüse gelangen, so daß die Probleme, die bei der bekannten Bauart durch das Kreuzen von geschlossenen Luft- und Abgaskanälen entstehen, vermieden werden.

Darüber hinaus kann durch die Aufteilung der Verbrennungsluft auf mehrere Einzeldüsen der Regelbereich beträchtlich erweitert werden. Bei kleiner Leistung des Brenners werden eine oder mehrere Luftdüsen abgeschaltet, so daß die Luftmenge aus den noch offenen Düsen mit umso größerer Geschwindigkeit austritt Die mit voller Luftmenge beaufschlagten Luftdüsen können die Injektorwirkung voll ausüben, so ίο daß der Betriebsbereich des Brenners wesentlich erweitert wird. Die Zu- oder Abschaltung einzelner Düsen oder Düsengruppen kann abhängig von der Brennstoffmenge erfolgen oder von Hand eingestellt oder auch gemäß der Zusammensetzung des Abgases geregelt werden. Die Unterteilung der Düsen in einzelne Gruppen wirkt sich besonders dann vorteilhaft aus, wenn einzelne Düsengruppen voll offen, die anderen dagegen geschlossen sind. Die einzelnen Düsen jeder Gruppe sollen gleichmäßig um die Achse des Brennstoffaustritts verteilt sein. Sofern die Gruppe nur aus zwei Düsen besteht, ist es zweckmäßig, diese einander gegenüberzustellen. Sind insgesamt nur zwei Düsen vorhanden, so können diese jeweils allein oder gemeinsam mit Luft versorgt werden. Dabei können diese beiden Düsen auch unterschiedliche Größe haben, z. B. die kleinere der Luftmenge bei kleinster Leistung entsprechen.

Die Luftdüsen können gegen die Achse der Brennstoffdüse unter einem Winkel bis zu 15° geneigt sein und sie können sich in Strömungsrichtung bis hinter die Brennstoffdüse erstrecken, wodurch ein möglichst großer Raum geschaffen wird, in dem das Abgas noch vor dem Zutritt von Luft mit dem Brennstoff reagieren kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt eines Brenners mit anschließender Brennkammer in schematischer Darstel lung und

F i g. 2 einen Schnitt entlang Linie A-A in F i g. 1. Mit 1 ist die Brennstoffdüse bezeichnet, die von einem Kranz von Luftdüsen 2 umgeben ist, die zu Düsengruppen a, a'; b, b' und c c' zusammengefaßt sind. Das Brennergehäuse weist einen Hohlmantel 4 auf, dem die Verbrennungsluft durch einen Stutzen 3 von einem Gebläse zugeführt wird und der mit den Luftdüsen 2 in Verbindung steht bzw. gebracht werden kann. Beim Durchströmen des Hohlmantels 4 erwärmt sich die Verbrennungsluft Ein Mischrohr 6 begrenzt mit der Wand des Hohlmantels 4 einen Ringraum 8, der mit der Brennkammer 7 in Verbindung steht. Durch die Injektorwirkung der aus den Düsen 2 austretenden Luft wird Abgas aus der Brennkammer 7 durch den Ringraum 8 zurückgesaugt, strömt zu den Luftstrahlen und in den zwischen ihnen liegenden, die Brennstoffdüse 1 umgebenden Raum. Der fein zerstäubte Brennstoff reagiert hier mit den heißen Abgasen und bildet Abbauprodukte einer Vorverbrennung, die unter Vermischung mit der Luft von den Luftstrahlen in das Mischrohr 6 gefördert werden. Am Ende 9 des Mischrohres 6 tritt das Gemisch aus Brennstoff, Abgas, Abbauprodukten und Luft aus dem Mischrohr 6 aus und entzündet sich an dem dort stehenden Flammenwirbel (Torus) 10. Die Verbrennung des Gemisches erfolgt dann in der mit feuerfestem Material 11 ausgekleideten Brennkammer 7. Bei 12 treten die Abgase aus der Brennkammer 7 aus.

Auf der linken Seite von Fig. 1 sind eine längere Luftdüse 2' und ein kürzeres Mischrohr 6 dargestellt Es ist ersichtlich, daß ein Enden der Luftdüsen 2" in Strömungsrichtung hinter der Brennstoffdüse 1 einen längeren Flugweg der Brennstofftröpfchen in unverdünntem Abgas und damit eine weitergehende Aufbereitung des Brennstoffes ermöglicht als bei der auf der rechten Seite der Fig. 1 gezeigten Ausbildung der Luftdüsen 2 und des Mischrohres 6.

Die Luftdüsen 2 können durch einen Schieber 13 . gruppenweise von der Luftzufuhr, d. h. von dem Hohlmantel 4, abgeschlossen werden. Bei Drosselung der Brennerleistung werden beispielsweise die Düsengruppen a, a'und b, b'od&c nur die Düsengruppe a, a'an die Luftzufuhr angeschlossen, während bei voller Leistung alle Düsen offen sind. Damit wird erreicht, daß

die Luft auch bei kleiner Leistung mit voller Geschwindigkeit aus den angeschlossenen Düsen strömt und eine starke Injektorwirkung ausübt

Aus F i g. 2 wird besonders deutlich, wie das Abgas, das durch die Injektorwirkung der Verbrennungsluft aus der Brennkammer zurückgeführt wurde, durch die Zwischenräume zwischen den Luftdüsen leicht zu dem die Brenstoffdüse 1 umgebenden Raum gelangen kann.

Der Brenner ist besonders geeignet für den Betrieb mit flüssigen Kohlenwasserstoffen, die er mit blauer Flamme mit hoher Brennraumbelastung, ohne Rußbildung und unterstöchiometrisch zu verbrennen vermag. Verbrannt werden können aber auch alle brennbaren Gase, insbesondere die gasförmigen Kohlenwasserstoffe.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Brenner für fließfähige Brennstoffe mit einer Brennstoffdüse, einer diese konzentrisch umgebende Luftzuführung und einer durch die Injektorwirkung der Verbrennungsluft bewirkten Abgasrückführung zur Brennstoffdüse, wobei dem Brennstoffstrahl zuerst das Abgas und danach die Verbrennungsluft zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzuführung eine Mehrzahl von Einzeldüsen (2, 2') aufweist, die auf einem Kreis um die Brennstoffdüse (1) herum angeordnet und etwa parallel zur Achse der Brennstoffdüse (1) oder unter einem geringen Winkel hierzu geneigt angeordnet sind.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Luftdüsen (2,2') gegen die Achse der Brennstoffdüse (1) unter einem Winkel bit zu 15° geneigt sind.

3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzeldüsen (2, 2') einzeln oder gruppenweise abschaltbar sind.

4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzeldüsen (2, 2') jeder Gruppe gleichmäßig um die Achse der Brennstoffdüse (1) herum angeordnet sind.

5. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzeldüsen (2, 2') sich in Strömungsrichtung bis hinter die Brennstoffdüse (1) erstrecken.