DE2340737B2

DE2340737B2 - Gasbrenner für eine Wärmekraftanlage

Info

Publication number: DE2340737B2
Application number: DE2340737A
Authority: DE
Inventors: Nikolaj Aleksandrovitsch Gurevitsch; Georgy Fedorovitsch Naidenov; Sergei Savatievitsch Nischnik; Isaak Yakovlevitsch Sigal
Original assignee: INSTITUT GASA AKADEMII NAUK UKRAINSKOJ SSR KIEW (SOWJETUNION)
Current assignee: INSTITUT GASA AKADEMII NAUK UKRAINSKOJ SSR KIEW (SOWJETUNION)
Priority date: 1973-08-09
Filing date: 1973-08-11
Publication date: 1978-09-07
Also published as: US3918834A; NL7311040A; DE2340737C3; NL155937B; DE2340737A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gasbrenner für eine Wärmekraftanlage gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs. Ein solcher Gasbrenner ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 21 29 357 bekannt.

Bei dieser bekannten Ausbildung findet die Mischung des Brenngases mit dem ersten Teil der Verbrennungsluft und die erste unvollständige Verbrennung innerhalb einer Brennkammer des Brenners statt, und die Zumischung des restlichen Teils der Verbrennungsluft und damit die vollständige Verbrennung findet unmittelbar am Austritt dieser Brennkammer statt.

Durch diese Bauart ergeben sich als Nachteile eine hohe thermische Belastung des Brenners. Hinzu kommt eine geringere Wärmestrahlungsleisiung der Flammenfackel. Schließlich ist der Brenner von einem recht komplizierten Aufbau, weshalb in Zusammenwirkung mit den hohen Wärmebelastungen die Betriebszuverlässigkeit in Frage gestellt sein kann.

Aus der britischen Patentschrift 6 99 705 ist ein Gasbrenner einfacherer Konstruktion bekannt, der auch thermisch geringer belastet ist und bei dem die Luft in zwei Teilströmen zugeführt wird, wobei der eine Teilstrom durch ein zentrales Rohr in der Brennerachse zugeführt wird. Allerdings vermischen sich hier der Gasstrom und die beiden Luftteilströme an der gleichen Stelle am Brenneraustritt, so daß es nicht zu einer Zweistufenverbrennung kommt und deshalb auch keine Verringerung der Konzentration der Stickstoffoxide in den Verbrennungsprodukten erwartet werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Gasbrenners für eine Wärmekraftanlage, der bei Senkung der Stickstoffoxide in den Abgasen eine verbesserte Betriebszuverlässigkeit aufgrund einfacher Konstruktion und geringer thermischer Belastung zu erreichen gestattet.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs genannten Merkmale.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung kommt es zu einer Unterteilung der Verbrennung in zwei Stufen, ohne daß zur Beherrschung der ersten Verbrennungsstufe eine innerhalb des Brenners gelegene Brennkammer oder ein entsprechender Brennraum vorgesehen werden müßte. Durch den Drall des Gemischs aus erstem Teil der Verbrennungsluft und Brennstoff divergiert diese Strömung aufgrund der Zentrifugalkräfte beim Eintritt in den Feuerraum kegelförmig nach außen, so daß zunächst noch keine Mischung mit dem zentral zugeführten restlichen Teil der Verbrennungsluft stattfindet und sich eine erste Zone unvollständiger Verbrennung ausbildet Erst in einigem Abstand von dieser ersten Zone kommt es zu einer Mischung mit dem restlichen Teil der Verbrennungsluft und zur vollständigen Verbrennung.

Durch die Zweistufigkeit der Verbrennung sind die Vorteile bezüglich des Stickstoffoxidanteils in den Verbrennungsprodukten gewährleistet, und da beide ίο Verbrennungszonen außerhalb des eigentlichen Brenners liegen, bleibt dennoch die thermische Belastung desselben gering. Die in beiden Verbrennungszonen entstehende Wärmeleistung und Strahlung wird durch die Wände des Feuerraums aufgenommen. Es gelingt eine Verringerung des Auswurfs an Stickstoffoxiden, ohne daß der Wirkungsgrad des Wärmeaggregats geringer würde.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung ist die Möglichkeit, die Wärmeleistung in weiten Bereichen zu ändern, ohne daß dabei wirkungsmäßige Einbußen hinzunehmen sind, so daß sich bei auch wechselnden Betriebsverhältnissen entsprechende Vorteile ergeben.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen weiter erläutert Es zeigt

F i g. 1 die schematische Darstellung eines Gasbrenners im Längsschnitt;

F i g. 2 die Ansicht gemäß Pfeil I aus F i g. 1.
Der beispielsgemäße Gasbrenner hat ein zylindrisches Gehäuse 1, das in ein sich kegelförmig erweiterndes Austrittsende 2 übergeht. Am zylindrischen Gehäuse 1 ist in der Nähe des Austrittsendes ein das Brenngas zuführender Ringkanal 3 angeschweißt. ^⁵ Zur Überströmung des Brenngases aus dem Ringkanal in das zylindrische Gehäuse sind zwei Reihen von gleichmäßig über dem Umfang verteilten Öffnungen 4 vorgesehen.

Am anderen Ende des zylindrischen Gehäuses 1 ist

⁴⁽¹ ein Tangentialrohr 5 für die Zufuhr eines ersten Teiles der Luft angeschweißt, was in den Zeichnungen mit einem Pfeil angedeutet ist. Innerhalb des Brenners liegt konzentrisch zu seinem zylindrischen Gehäuse 1 ein zentrales Rohr 6, durch das der restliche Teil der für eine vollkommene Verbrennung des Brennstoffes in der zweiten Stufe der Verbrennung notwendigen Luft als direkter Strom in der Achse des Brenners zugeführt wird.

Das kegelförmige Austrittsende 2 des Brenners ist in eine Ausmauerung 7 des im übrigen nicht gezeigten Wärmekraftaggregates eingesetzt.

Der Betrieb des beschriebenen Gasbrenners verläuft wie folgt:

Durch das Tangentialrohr 5 wird der erste, nur zu

einer unvollständigen Verbrennung ausreichende Teil der Verbrennungsluft zugeführt, der wegen seines tangentialen Eintritts das zylindrische Gehäuse 1 drallbehaftet durchströmt.

Der gasförmige Brennstoff aus dem Ringkanal 3 wird durch die Öffnungen 4 in den rotierenden Strom dieses Teiles der Luft eingeblasen. Der gasförmige Brennstoff vermischt sich mit dem an der Peripherie rotierenden Luftstrom. Das Gas-Luft-Gemisch aus dem Gesamtbrennstoff und dem rotierenden Luftteilstrom strömt aufgrund der Zentrifugalkräfte im Austrittsende 2 und nach dem Austritt aus diesem kegelförmig auseinander und es erfolgt eine erste unvollständige Verbrennung des Brennstoffes in einer kegelförmigen Flamme, die

sich in Richtung zum Feuerraum erweitert Hier bildet sich die Hochtemperaturzone der ersten Verbrennungs-Siufe. In diesem Bereich ist das zentrale Achsengebiet nicht mit der Flamme gefüllt

In das Achsengebiet wird der restliche Teil der zur vollkommenen Verbrennung des Brennstoffes notwendigen Luft, nämlich etwa 30 bis 60% der Gesamtluftmenge, durch das zentrale Rohr 6 in Axialrichtung eingeblasen. In einigem Abstand vom Austrittsende 2 stromabwärts von der Zone der ersten unvollständigen Verbrennung überwiegt die Saugwirkung des zentralen Restluftstrahls die Zentrifugalkräfte der Produkte der ersten unvollständigen Verbrennung, so daß diese wieder nach innen umgelenkt werden und es in einer zweiten Zone zur vollständigen Verbrennung kommt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Gasbrenner für eine Wärmekraftanlage, bai dem der Brennstoff mit einem ersten Teil der Verbrennungsluft gemischt und einer ersten unvollständigen Verbrennung unterworfen wird und dem entstandenen Verbrennungsgas der restliche Teil der zur vollständigen Verbrennung erforderlichen Verbrennungsluft zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus Brennstoff und erstem Teil der Verbrennungsluft durch einen Ringkanal drallbehaftet dem Feuerraum zuströmt und daß der restliche Teil der Verbrennungsluft durch ein im Zentrum des Ringkanals angeordnetes Rohr (6) axial zuführbar ist