DE2312416C2 - Device for burning gaseous fuels - Google Patents
Device for burning gaseous fuelsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Patentanspruch 1 angegebenen Gattung.The invention relates to a device of the type specified in claim 1.
Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (US-PS 30 51 464), die eine sich in Strömungsrichtung der Atmosphäre erweiternde, mit Durchlässen für die Atmosphäre versehene Pralleinrichtung abstromseitig der Brenngasleitung aufweist, dient die diffusorartige Pralleinrichtung dazu, das aus den Auslässen für die Haupt- und Zündflammen austretende Brenngas mit Sauerstoff zu verbinden und zu verbrennen, nachdem es den die Funktion einer Düse bildenden Querschnitt des Flanschrohres durchströmt hat, das sich unmittelbar an die Brenngasleitung anschließt. Die auf den Außenflächen der Pralleinrichtung befindlichen treppenartigen Vorsprünge bremsen dabei die außen an der Brenngasleitung vorbeiströmende Atmosphäre mit dem Ziel ab, einen Teil davon durch die Durchlässe in den Wänden der Pralleinrichtung ins Innere des Diffusors zu führen. Durch diese Konstruktion wird das Ziel verfolgt, zu große Flammenlängen des Brenners zu vermeiden und trotzdem mit hohen Luftgeschwindigkeiten zu arbeiten. Fraglos entstehen aber, nicht zuletzt hervorgerufen durch die Rippen der Außenseite der Wände der Pralleinrichtung, erhebliche Wirbel, deren IntensitätIn a known device of this type (US-PS 30 51 464), which has a baffle device which widens in the direction of flow of the atmosphere and is provided with passages for the atmosphere downstream of the fuel gas line, the diffuser-like baffle device serves to prevent the outlets for the main and to connect the fuel gas escaping from pilot flames with oxygen and to burn it after it has flowed through the cross section of the flange tube which forms the function of a nozzle and which is directly connected to the fuel gas line. The step-like projections located on the outer surfaces of the impact device slow down the atmosphere flowing past the fuel gas line with the aim of guiding part of it through the passages in the walls of the impact device into the interior of the diffuser. The aim of this construction is to avoid excessive burner flame lengths and still work with high air velocities. However, there is no doubt that considerable eddies and their intensity arise, not least caused by the ribs on the outside of the walls of the impact device
j5 sich mit zunehmender Anströmgeschwindigkeit der Atmosphäre verstärkt. Dies hat zur Folge, daß der Durchgang durch die Wanddurchlässe bei hohen Anströmgeschwindigkeiten, wie sie zum Verbrennen gasförmiger Brennstoffe in sauerstoffarmer Atmosphäre notwendig sind, um die erforderliche Sauerstoffmenge heranzuführen, erheblich behindert wird. Dies kann dazu führen, daß die Flammentemperatur nicht hoch genug ist, um eine vollständige Verbrennung zu erreichen, zumal die Flamme noch durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit der den Sauerstoff heranführenden Atmosphäre abgekühlt wird. Des weiteren sind die Durchlässe bei dieser Brennverrichtung in einem Abstand von den Auslassen für die Zündflammen angeordnet, der zwar so groß ist, daß er das unerwünschte Selbsterlöschen der Flamme im Bereich des Düsenflansches verhindert, andererseits aber gerade in diesem Bereich die Flamme auch bei Zufuhr von mit Luft vorgemischtem Brenngas nicht mit einer ausreichenden Sauerstoffmenge versorgen kann, so daß hier eine Verrußung zu erwarten ist, die die Wartungsintervalle derartiger Brenner erheblich verkürzt. j5 increases with increasing flow velocity of the Reinforced atmosphere. This has the consequence that the passage through the wall passages at high Approach velocities such as those used for burning gaseous fuels in a low-oxygen atmosphere are necessary to bring in the required amount of oxygen, is significantly hindered. This can result in the flame temperature not being high enough to cause complete combustion Achieve, especially since the flame is still due to the high flow velocity of the approaching oxygen Atmosphere is cooled. In addition, the passages in this combustion device are in a distance from the outlets for the pilot lights arranged, which is so large that it prevents undesired self-extinguishing of the flame in the area of the nozzle flange, but on the other hand especially in this area the flame does not work with a fuel gas that is premixed with air can supply a sufficient amount of oxygen, so that sooting is to be expected here, which considerably shortens the maintenance intervals of such burners.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß eine möglichst vollständige Verbrennung bei stabiler Flamme erreicht wird.The object of the invention is therefore to design a device of the generic type so that a As complete a combustion as possible with a stable flame is achieved.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 gegebene Lehre gelöst.This object is achieved by the teaching given in the characterizing part of claim 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsvorschlags sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous refinements of the proposed invention are characterized in the subclaims.
b5 Durch die erfindungsgemäße Konstruktion wird sichergestellt, daß die Zündflammen mit einer ausreichenden Sauerstoffmenge versorgt werden, da sie aufgrund der Anordnung der Durchlässe für dieb5 The construction according to the invention is ensures that the pilot lights are supplied with a sufficient amount of oxygen as they due to the arrangement of the passages for the
Atmosphäre in den Schenkeln des Winkelblechs intensiv mit Luft versorgt werden, ohne daß die Gefahr der Auslöschung besteht, insbesondere bei Anordnung der Zündflammenauslässe zwischen den Durchlässen. Andererseits bietet die paarweise Ano/dnung von Hauptflammen- und Zündflammenauslässen beidseitig einer die Brenngasleitung halbierenden und durch den Scheitel des Winkelblechs der Pralleinrichtung laufenden Ebene Gewähr dafür, daß sich die Hauptflammen nicht gegenseitig ungünstig beeinflussen und unter Umständen behindern. Die erfindungsgemäße Konstruktion bietet somit die Möglichkeit, die Hauptflammen dadurch, daß ihre Brenngasstrahlen etwa parallel zu den Wandflächen der Prallvorrichtung aus der Brenngasleitung austreten können, sich vollständig entwickeln zu lassen, wodurch eine vollständige Verbrennung bei stabiler Flamme erreicht wird.Atmosphere in the legs of the angle plate be intensively supplied with air without the risk of extinction, especially when arranged the pilot flame outlets between the outlets. On the other hand, the pairwise arrangement of Main flame and pilot flame outlets on both sides of a fuel gas line bisecting and through the Vertex of the angle plate of the impact device running level ensure that the main flames do not influence each other unfavorably and possibly hinder one another. The construction according to the invention thus offers the possibility of the main flames in that their fuel gas jets are approximately parallel to the wall surfaces of the impact device from the fuel gas line can emerge completely to develop, whereby a complete combustion with a stable flame is achieved.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigenThe invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing explained. Show in the drawing
Fig.! +2 eine Seitenansicht und eine Schnittansicht gemäß 2-2 einer Ausführungsform der Vorrichtung zum Verbrennen gasförmiger Brennstoffe,Fig.! +2 a side view and a sectional view according to 2-2 of an embodiment of the device for burning gaseous fuels,
F i g. 3 + 4 eine Seitenansicht und eine Schnittansicht gemäß 4-4 einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung von F i g. 1 und 2, undF i g. 3 + 4 a side view and a sectional view according to 4-4 of another embodiment of the device from F i g. 1 and 2, and
Fig. 5 eine Teilschnittansicht einer Einrichtung, stromaufwärts gesehen, bei der mehrere Vorrichtungen des in den Fi g. 1 bis 4 gezeigten Typs benutzt werden.Fig. 5 is a partial sectional view of a device, seen upstream, in which a plurality of devices the in the Fi g. 1 to 4 can be used.
Bei der in F i g. 1 gezeigten Ausführungsform wird in so Stromaufwärtsrichtung geblickt. Diese Ausführungsform weist eine Pralleinrichtung auf, die allgemein mit 10 bezeichnet ist und aus einem V-förmigen Winkelblech 12 als Prallplatte besteht, bei der der Scheitel stromaufwärts in den Strom 16 der oxidierenden ü Atmosphäre 17 hineingerichtet ist. Das V-förmige Winkelblech 12 bildet einen eingeschlossenen Winkel von etwa 90°. Die Brenngasleitung 14 ist in die Innenseite des V hineingesetzt, befindet sich also auf der Abstromseite der Prallplatte und wird dort mit Hilfe von ίο Schweißnähten 15 gehalten. Wenn die so gebaute Konstruktion sich über eine größere Länge erstreckt, neigt sie dazu, sich unter der Wirkung der Expansionsund Kontraktionskräfte zu verdrehen und zu verformen. Aus diesem Grunde hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Prallplatte in mehrere kurze Längsabschnitte 30 zu unterteilen, zwischen denen sich Abstände (Spalte) 28 befinden. Als Beispielswerte für die Längsabschnitte 30 und die Abstand:: 28 werden 129 mm bzw. 6,3 mm genannt. Die Breite 32 der Stege oder Wände der Prallplatte kann beispielsweise etwa 100 mm betragen. In den Wänden der Prallplatte sind mehrere Durchlässe 18 vorgesehen, die es einer Menge an oxidierender Atmosphäre 17 ermöglichen, durch die Durchlässe hindurch auf die geschützte (abstromseitige) Seite der Prallplatte zu strömen. Diese Durchlässe können, wie in F i g. 1 gezeigt, rund sein, jedoch auch viereckig, wie in F i g. 3 gezeigt; sie können aber auch andere Formen aufweisen, die im wesentlichen gleichermaßen wirksam sind. Ein typischer Durchmesser für den b0 runden Durchlaß 18 ist 19 mm, wobei dieser Durchlaß in einem Abstand 34, der gewöhnlich etwa 76 mm beträgt, von dem äußeren Scheitel 20 des Winkelblechs 12 entfernt liegt.In the case of the in FIG. 1 is thus viewed in the upstream direction. This embodiment has a baffle device, which is generally designated 10 and consists of a V-shaped angle plate 12 as a baffle plate, in which the apex is directed upstream into the flow 16 of the oxidizing atmosphere 17. The V-shaped angle plate 12 forms an included angle of approximately 90 °. The fuel gas line 14 is inserted into the inside of the V, that is to say it is located on the downstream side of the baffle plate and is held there with the aid of weld seams 15. If the structure so constructed extends over a greater length, it will tend to twist and deform under the action of the forces of expansion and contraction. For this reason, it has proven to be advantageous to subdivide the baffle plate into several short longitudinal sections 30, between which there are spaces (gaps) 28. As example values for the longitudinal sections 30 and the spacing :: 28 are given as 129 mm and 6.3 mm, respectively. The width 32 of the webs or walls of the baffle plate can be approximately 100 mm, for example. A plurality of passages 18 are provided in the walls of the baffle plate, which allow a quantity of oxidizing atmosphere 17 to flow through the passages onto the protected (downstream) side of the baffle plate. These passages can, as shown in FIG. 1 shown to be round, but also square, as in FIG. 3 shown; however, they can also have other forms which are essentially equally effective. A typical diameter for the b0 round passage 18 is 19 mm, this passage being at a distance 34 from the outer apex 20 of the angle plate 12, which is usually about 76 mm.
Mehrere Durchlässe 18 sind in gleichem Abstand L *" nebeneinander angeordnet und weisen auch den gleichen Abstand L auf jeder Seite von der Mittellinie des Spaltes 28 auf. Eine typische Anzahl Durchlässe ist drei, wie aus der Zeichnung ersichtlich, die dann in einem Abstand L = 38,1 mm nebeneinanderlegen. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß der Spalt 28, der sich zwischen jedem Winkelblech 12 der Prallplatte befindet, tatsächlich einen weiteren Durchlaß bildet, der Sauerstoff enthaltendes Gas auf die Rückseite des V strömen läßt.A plurality of passages 18 are arranged next to one another at the same distance L * ″ and also have the same distance L on each side from the center line of the gap 28. A typical number of passages is three, as can be seen from the drawing, which are then at a distance L = It can be seen from the drawing that the gap 28 located between each angle plate 12 of the baffle actually forms another passage for gas containing oxygen to flow to the rear of the V.
In die Brenngasleitung 14 sind mehrere Auslässe eingebohrt, die in Auslässe 24 für die Züpdflammen und Auslässe 26 für die Hauptflammen unterteilt werden, und zwar aufgrund ihrer Winkelbeziehung. Die Auslässe 26 sind abstrornseitig der Brenneranordnung nach außen gerichtet und erzeugen einen konzentrierten Brenngasstrom 50 hoher Geschwindigkeit, der sich über die Ränder der Prallplatte hinaus erstreckt. Hier werden der Brenngasstrom und die Flamme, sobald der Brenngasstrom gezündet ist, der sich mit hoher Geschwindigkeit in Strömungsrichtung bewegenden Strömung der Gasatmosphäre ausgesetzt, die bestrebt ist, die Flamme auszulöschen, so daß diese entweder am Brennen gehalten werden muß oder kontinuierlich von neuen gezündet werden muß. Die Auslässe sind auf jeder Seite der Achse der Prallplatte unter einem Winkel χ angeordnet. Der Winkel α kann zwischen 45° und 60° betragen.A plurality of outlets are drilled into the fuel gas line 14 and are subdivided into outlets 24 for the pilot flames and outlets 26 for the main flames because of their angular relationship. The outlets 26 are directed outwardly downstream of the burner assembly and produce a concentrated high velocity fuel gas flow 50 which extends beyond the edges of the baffle. Here, the flow of fuel gas and the flame, as soon as the flow of fuel gas is ignited, is exposed to the flow of the gas atmosphere moving at high speed in the direction of flow, which tends to extinguish the flame so that it either has to be kept burning or is continuously re-ignited got to. The outlets are located on either side of the axis of the baffle plate at an angle χ . The angle α can be between 45 ° and 60 °.
Die Aufrechterhaltung der Flamme oder das Wiederzünden geschieht mit Hilfe einer Zündflamme innerhalb der schützenden Wände des V des Winkelblechs. Diese Zündflamme wird von den Auslässen 24 erzeugt. Diese Auslässe sind in die Brenngasleitung unter einem Winkel β zur Winkelblechachse eingebohrt, wobei der Winkel β gewöhnlich zwischen 80° und 90° beträgt. Das aus den Durchlässen 24 austretende Brenngas trifft auf die Wände des V und wird nach außen abgelenkt, wobei es sich mit der die Strömungsrichtung 16' aufweisenden Atmosphäre mischt, die durch die Durchlässe 18 auf jeder Seite hindurchströmt. Somit bildet die Innenseite des V einen geschützten Brennbereich, wo ein Teil des Brenngases verbrannt werden kann, und der eine stetige Flamme erzeugt, durch die das durch die Auslässe 26 hindurchtretende Brenngas ständig entzündet wird.The flame is maintained or re-ignited with the help of a pilot flame inside the protective walls of the V of the angle plate. This pilot flame is generated by the outlets 24. These outlets are drilled into the fuel gas line at an angle β to the angle plate axis, the angle β usually being between 80 ° and 90 °. The fuel gas emerging from the passages 24 hits the walls of the V and is deflected outward, mixing with the atmosphere having the flow direction 16 ', which flows through the passages 18 on each side. Thus, the inside of the V forms a protected combustion area where some of the fuel gas can be burned and which creates a steady flame by which the fuel gas passing through the outlets 26 is constantly ignited.
In den F i g. 3 und 4 ist eine andere Ausführungsform der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Vorrichtung dargestellt. Der grundsätzliche Unterschied liegt in den viereckigen Durchlässen 46, die an die Stelle der runden Durchlässe 18 treten. Diese viereckigen Durchlässe können sauber ausgeschnitten sein. Vorzugsweise werden jedoch nur drei Seiten ausgeschnitten, um dadurch eine Ablenkungslippe 42 zu bilden, die sich nach innen in Richtung zur Innseite des V biegen läßt. Dadurch wird eine bessere Vermischung der in Strömungsrichtung 16' strömenden Atmosphäre mit dem aus den Auslassen 24' austretenden Gas erreicht.In the F i g. 3 and 4 is another embodiment of the device shown in FIGS shown. The fundamental difference lies in the square passages 46, which take the place of the round ones Passages 18 occur. These square passages can be neatly cut out. Preferably however, only three sides are cut out to thereby form a deflecting lip 42 that follows can bend inwards towards the inside of the V. This results in a better mixing of the in Reached flow direction 16 'flowing atmosphere with the gas emerging from the outlets 24'.
Die Auslässe 24' für die Zündflammen sind zwischen zwei benachbarten Auslässen 26' für die Hauptflammen angeordnet und diesen zugeordnet, die alle entlang der Brenngasleitung 14' nebeneinander angeordnet und mit Abstand L voneinander getrennt sind, wobei dieser Abstand dem Abstand der in der Prallplatte befindlichen Durchlässe entspricht. Die Auslässe sind außerdem auf den Mittellinien zwischen den Durchlässen 18 angeordnet. The outlets 24 'for the pilot flames are arranged between and assigned to two adjacent outlets 26' for the main flames, all of which are arranged next to one another along the fuel gas line 14 'and separated from one another at a distance L , this distance being the distance between the passages in the baffle plate is equivalent to. The outlets are also located on the center lines between the passages 18.
An den Fig.3 und 4 sind anhand der schematischen Darstellung die verschiedenen Möglichkeiten für das Austraten der Gasströmung aus den Auslässen 24' und 26' gezeigt. Das Brenngas 48 tritt aus den Auslässen 24' aus, trifft auf den Schenkel des Winkelbleches 40 und wird nach außen abgelenkt, so daß es die oxidierende in3 and 4 are based on the schematic Representation of the various possibilities for the exit of the gas flow from the outlets 24 'and 26 'shown. The fuel gas 48 emerges from the outlets 24 ', hits the leg of the angle plate 40 and is deflected outwards, so that there is the oxidizing in
Richtung 16' strömende Atmosphäre berührt und sich mit ihr vermischt, die durch die Durchlässe 46 strömt. Andererseits wird das aus den Auslassen 26' austretende Brenngas 50 fast parallel zu den Wänden des Winkelbleches 40 abgelenkt und strömt dann über diese Wände hinaus, wo es auf die Hauptströmungsrichtung 16 des oxidierenden Gases trifft.Direction 16 ′ touches and mixes with the flowing atmosphere flowing through the passages 46. On the other hand, the fuel gas 50 emerging from the outlets 26 'becomes almost parallel to the walls of the Angle plate 40 is deflected and then flows over these walls, where it is in the main flow direction 16 of the oxidizing gas meets.
In Fig.5 ist eine Seitenansicht einer typischen Verbrennungskammer mit Blick stromaufwärts dargestellt, in der die Vorrichtungen der hier beschriebenen Art verwendet werden können. Die Verbrennungskammer weist eine äußere Wand 66 auf, die mit einem hitzebeständigen Material 68 verkleidet ist. Quer über dem Strömungsweg der oxidierenden Atmosphäre sind mehrere parallele Brenner 54,58 etc. angeordnet. Diese Brenner werden aus einer Sammelleitung 70 durch die Leitungsrohre 55, 59 etc. mit Gas versorgt. Die Leitungsrohre 55, 59 etc. sind in den in der Wand vorhandenen öffnungen mit keramischem Material 56, 60 abgedichtet. Am oberen Ende der Brenner 54, 58 ist an deren Enden und quer zu ihnen ein Brenner 62 angeordnet, der durch die Brenngasleitung 63 mit Brenngas aus der Sammelleitung 70 versorgt wird. Dieser Brenner 62 wird durch eine nicht dargestellte, jedoch an sich bekannte Hilfszündung gezündet, die ') durch das Rohr 63 gesteckt wird, das in der Wand der Kammer mit keramischem Material 64 abgedichtet ist. Im Betriebszustand tritt die Strömung der oxidierenden Atmosphäre im wesentlichen horizontal, z. B. aus einer Turbine als Abgas quer zu den Brennern aus. DasIn Figure 5 is a side view of a typical combustion chamber looking upstream, in which the devices of the type described herein can be used. The combustion chamber has an outer wall 66 which is lined with a refractory material 68. Across Several parallel burners 54, 58 etc. are arranged in the flow path of the oxidizing atmosphere. These Burners are supplied with gas from a collecting line 70 through the line pipes 55, 59, etc. the Line pipes 55, 59 etc. are in the openings in the wall with ceramic material 56, 60 sealed. At the upper end of the burners 54, 58 is a burner 62 at their ends and across them arranged, which is supplied with fuel gas from the collecting line 70 through the fuel gas line 63. This burner 62 is ignited by an auxiliary ignition, not shown, but known per se, which ') is inserted through the tube 63, which is sealed in the wall of the chamber with ceramic material 64. In the operating state, the flow of the oxidizing atmosphere occurs essentially horizontally, e.g. B. off a turbine as exhaust gas across the burners. That
ι» Brenngas in dem Brenner 62 wird mit der Hilfszündung gezündet. Das aus dem Brenner 62 austretende Brenngas bildet eine stabile Flamme, durch die das in jedem der parallelen Brenner 54, 58 etc. befindliche Brenngas gezündet wird, so daß sich im wesentlichen quer zur Strömung der oxidierenden Atmosphäre eine komplette Flammenzone ausbildet.ι »Fuel gas in the burner 62 is with the auxiliary ignition ignited. The fuel gas emerging from the burner 62 forms a stable flame through which the in each of the parallel burners 54, 58 etc. located fuel gas is ignited so that substantially forms a complete flame zone across the flow of the oxidizing atmosphere.
Der Brenner kann mit beliebigen sauerstoffarmem, oxidierenden Gasen betrieben werden, die mit erheblicher Geschwindigkeit vorbeiströmen. Gewöhnlich lassen sich mit einer Geschwindigkeit von mindestens 7 m/secgute Ergebnisse erzielen.The burner can be operated with any oxygen-poor, oxidizing gases with significant Flow by speed. Usually it can be done at a speed of at least 7 m / sec achieve good results.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (11)
Priority Applications (1)
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DE19732312416 DE2312416C2 (en) | 1973-03-13 | 1973-03-13 | Device for burning gaseous fuels |
Publications (2)
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DE2312416A1 DE2312416A1 (en) | 1974-10-03 |
DE2312416C2 true DE2312416C2 (en) | 1983-04-14 |
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Family Applications (1)
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DE19732312416 Expired DE2312416C2 (en) | 1973-03-13 | 1973-03-13 | Device for burning gaseous fuels |
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US3051464A (en) * | 1958-10-20 | 1962-08-28 | Maxon Premix Burner Company | Air-heating gas burner |
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- 1973-03-13 DE DE19732312416 patent/DE2312416C2/en not_active Expired
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Legal Events
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