DE2345838A1

DE2345838A1 - Brenner

Info

Publication number: DE2345838A1
Application number: DE19732345838
Authority: DE
Inventors: Dubravko Matanic
Original assignee: Deutsche Babcock and Wilcox AG
Current assignee: Deutsche Babcock and Wilcox AG
Priority date: 1973-09-12
Filing date: 1973-09-12
Publication date: 1975-03-20
Also published as: AT332509B; SE7409980L; GB1465759A; SE406638B; ATA459074A; JPS5055932A; JPS5712048B2

Description

Brenner

Die Erfindung betrifft einen Brenner, dessen Brennerlanze koaxial von einem Luftleitschirm und einem Primärluftgehäuse umgeben ist, dessen Austrittsöffnungen vor dem Luftleitschirm liegen und dessen Stirnfläche mit der Innenfläche der Brennerkehle mehrere schräg geneigte Kanäle für die Zuführung von Sekundär- und Tertiärluft bilden, wobei am Eintritt der Verbrennungsluft in den Brenner Drallklappen vorgesehen sind.

Derartige mit Öl Zerstäuberdüsen oder mit G-aslanzen -ausgerüstete Brenner finden allgemein bei Dampfkesseln Anwendung. Die Verbrennung wird bei diesen Brennern im nahstöchiometrischen Bereich, d. h. mit geringem Luftüberschuß, durchgeführt. Aus diesem Grund sind Brennstoff und Verbrennungsluft so zu führen, daß sich eine hohe Mischleistung einstellt. Bei der Verwendung von Öl als Brennstoff muß dieser fein zerstäubt werden.

Die Zerstäubung von Öl kann in einem Öldruck-ZDampfdruck-Zerstäuber vorgenommen werden, der aus einem Doppelmantelrohr besteht. Durch den äußeren Querschnitt wird das Öl dem Ringkanal im Düsenkopf zugeführt, von wo aus es sich auf die einzelnen Austrittsdüsenbohrungen verteilt. Der Zerstäuberdampf wird durch das innere Rohr geleitet und tritt von einem Sammelrohr aus durch kleine Bohrungen in die eigentlichen Mischdüsen, wo Öl und Dampf zusammentreffen. Dabei verlaufen die Achsen

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der Austrittsbohrungen für Dampf und Öl unter einem spitzen Winkel so zueinander, daß sie zusammen mit den Mischdüsen die Form eines Y bilden.

Bei einem bekannten Ölbrenner wird die Primär- und Sekundär-Verbrennungsluft über tangentiale Drallklappen zugeführt. Ein Teil der durch ein die Brennerlanze koaxial umgebendes Primärluftgehäuse geführten Primärluft wird durch einen Luftleitschirm geleitet. Der andere Teil der Primärluft sowie die gesamte Sekundärluft werden parallel zur Brennerachse dem Brennstoff kegel zugeführt. Bei einem anderen Brenner mit einem Geschränk ohne Drallklappen wird die Sekundärluft unter einem Winkel zur Brennerachse dem Brennstoffkegel zugeführt.

Um bei vermindertem Brennstoffdrucksatz und damit verringerter Luftmenge die Luftgeschwindigkeit konstant zu halten, ist es bekannt, die Luftaustrittsquerschnitte zu verkleinern. Bei einem bekannten Brenner ist daher die Brennerlanze von Leitschaufelkränzen umgeben, die bei stillstehender Lanze gegen die Brennerkehle verschoben werden können.

Zum gleichen Zweck ist es weiterhin bekannt, den Lanzenkopf mit einer Fläche zu versehen, die mit der Innenfläche der Brennerkehle zusammenwirkt (US-PS 3 208 502). Durch axiales Verschieben der Brennerlanze kann der Querschnitt zur Führung der Sekundärluft zwischen Lanzenkopf und Brennerkehle verkleinert werden. Bei dieser bekannten Anordnung sind weder in der Zuführung der Sekundärluft Drallklappen vorgesehen noch wird die durch den Lanzenkopf zugeführte Primärluft durch

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einen Luftleitschirm geleitet. Die Vorteile der obengenannten Brenner treffen daher nicht auf diese Konstruktion zu.

Alle bekannten Brennerkonstruktionen haben aber die Eigenart, daß sich mit der Änderung der Menge der Verbrennungsluft auch die Anströmverhältnisse innerhalb der Brennerkehle ändern. Dadurch können sich die Verbrennungskennwerte wie Mischleistung und Ausbrand verschlechtern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu vermeiden und einen Brenner zu konstruieren, der bei allen Lastzuständen eine gute Vermischung der Verbrennungspartner und eine günstige Rezirkulation der Verbrennungsprodukte gewährleistet, so daß sich vorteilhafte Verbrennungskennwerte einstellen.

Das geschieht bei einem Brenner der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch, daß die Brennerlanze mit dem Luftleitschirm und dem Primärluftgehäuse zu einer Einheit verbunden ist, die axial verschiebbar angeordnet ist.. Bei dem erfindungsgemäßen Brenner trifft die Sekundär- und Tertiärluft mit dem Brennstoff stets in dem Punkt des Brennstoffkegels zusammen, an dem die Brennstoffteilchen ihre höchste Geschwindigkeit haben. Daraus ergibt sich eine gute Vermischung der Verbrennungspartner. Andererseits findet bedingt durch den der Verbrennungsluft aufgezwungenen Drall eine Rezirkulation der Verbrennungsprodukte statt. Diese Bewegung setzt bei dem erfindungsgemäßen Brenner dann ein, wenn die Vermischung beendet ist. Die Verbrennungspartner können daher

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weitgehend miteinander ausreagieren. Die günstigsten Anströmungsverhältnisse bleiben auch bei einer Verschiebung des Brennereinsatzes erhalten. Bei dem Einsatz von Öl als Brennstoff empfiehlt sich die Verwendung einer Düse mit Y-förmigen Austrittsbohrungen für Zerstäubungsmittel und Öl. Diese Zerstäubungsdüse unterstützt noch zusätzlich die Rezirkulation.

Wenn auch die Brennerlanze, der Luftleitschirm und das Primärluftgehäuse fest zu einer Einheit verbunden sind, so empfiehlt es sich doch, die Brennerlanze gegenüber letzteren justierbar anzuordnen. Auf diese Weise ist man in der Lage, vor dem Einsatz des Brenners die günstigste Stellung der Brennerlanze einzustellen. Diese Stellung bleibt dann bei einem späteren Verschieben der gesamten Einheit erhalten.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die Seitenwand des Primärluftgehäuses einen in Richtung der Brennerlanzenachse verlaufenden Teil auf, der bei Verschiebung des Primärluftgehäuses die Eintrittsöffnungen für die Verbrennungsluft teilweise verschließt. Durch diese Anordnung läßt sich noch die Umfangsgeschwindigkeit der Verbrennungsluft im gewünschten Maße beeinflussen.

Soll der erfindungsgemäße Brenner auch als Gasbrenner verwendet werden, so empfiehlt es sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung, die Brennerlanze koaxial mit einem Gaszuführungsringkanal zu versehen, dessen Austrittsöffnungen im Kopf des

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Primärluftgehäuses in der Nähe des Luftleitschirmes vorgesehen sind. Vorzugsweise verlaufen die Achsen dieser Austrittsöffnungen etwa senkrecht zur Achse der Kanäle zur Führung der Sekundär- und Tertiärluft. Auch diese Anordnung sorgt für eine gute Vermischung der Verbrennungspartner in der Brennerkehle vor dem Einsetzen der Rezirkulationsbewegung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Figur 1 den Längsschnitt durch einen Brenner gemäß der Erfindung und

Figur 2 den Schnitt II—II nach Figur 1.

Der Brenner enthält eine Brennerlanze 1, durch die Öl über einen Anschluß zugeführt wird. Die Brennerlanze 1 ist mit einer Dampfzerstäubungsdüse 2 mit Y-förmigen Austrittsbohrungen ausgerüstet. Derartige Düsen sind bekannt, so daß auf eine nähere Darstellung verzichtet wurde.

Die Brennerlanze 1 ist koaxial von einem Primärluftgehäuse umgeben. Über den Umfang verteilt ist das Primärluftgehäuse mit einer Reihe von Lufteintrittsöffnungen 4 versehen. Die Austrittsöffnungen 5 des Primärluftgehäuses 3 liegen hinter dem Luftleitschirm 6, der die Brennerlanze 1 ebenfalls koaxial umgibt. Die Achsen der Austrittsöffnungen 5 sind dabei schräg auf den Luftleitschirm 6 gerichtet.

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Die Stirnfläche 7 des Primärluftgehäuses 3 bildet zusammen mit der geneigten Innenfläche 8 der Brennerkehle 9 einen schräg zur Brennerachse geneigten Kanal. Dieser Kanal ist durch ein ringförmiges, parallel zur Stirnseite 7 des Primärluftgehäuses 3 angeordnetes und mit ihm verbundenes Führungsblech 10 unterteilt. Durch diesen schräg geneigten Kanal wird dem Brenner Sekundär- und Tertiärluft zugeführt.

Die Öffnungen 11 für die Einführung der Verbrennungsluft in den Brenner sind mit Tangentialklappen 12 versehen. Die Neigung der Tangentialklappen 12 ist über ein nicht näher dargestelltes Gestänge verstellbar. Die Tangentialklappen 12 haben die Aufgabe, der Sekundär- und Tertiärluft in erwünschter Weise einen Drall zu erteilen.

Die Öffnungen 11 können durch ein Verschieben des Primärluftgehäuses 3 teilweise verschlossen werden. Dazu ist das Primärluftgehäuse an seinem hinteren Ende mit einem parallel zur Brennerachse verlaufenden Teilstück 13 versehen, das sich beim Verstellen des Primärluftgehäuses 3 vor die Öffnungen 11 schiebt.

Die Brennerlanze 1, der Luftleitschirm 6 und das Primärluft- · gehäuse 3 sind zu einer Einheit verbunden. Bei einem axialen Verstellen der Brennerlanze 1 über den Stellantrieb 14 verschieben sich das Primärluftgehäuse 3 und der Luftleitschirm 6 mit. Die geometrischen Anströmverhältnisse von Brennstoff und Verbrennungsluft bleiben auf diese Weise unverändert. Zur ein-

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maligen Einstellung der günstigsten geometrischen Verhältnisse vor der Inbetriebnahme ist die Brennerlanze 1 gegenüber dem Primärluftgehäuse 3 und dem Luftleitschirm 6 justierbar ausgebildet. Diese Stellung bleibt dann bestehen. In gleicher Weise ist auch das Führungsblech 10 justierbar.

Das Primärluftgehäuse 3 kann bis zur Anlage des ringförmigen Führungsbleches 10 an die Brennerkehle 9 herangefahren werden. In dieser Stellung befindet sich die Düse 2 der Brennerlanze 1 tief in der Brennerkehle 9. Dabei kommt dem ringförmigen Führungsblech 10 noch die Aufgabe zu, die Sekundärluft innerhalb der Brennerkehle 9 zu führen. Das ringförmige Führungsblech 10 kann noch durch nachgiebige Mittel, z. B. durch Federn, mit dem frimärluftgehäuse 3 verbunden sein. Eine solche Anordnung ermöglicht es, den schräg geneigten Kanal bei einem weiteren Verstellen noch weiter zu verengen.

Soll der Brenner auch für den Einsatz von Gas verwendbar sein, so wird die Brennerlanze 1 von einem Gaszuführungsringkanal 15 koaxial umgeben. Die Austrittsöffnungen 16 für das Gas sind im Kopf des Primärluftgehäuses 3 vorgesehen. Dabei verlaufen die Achsen der Austrittsöffnungen 16 und des Kanales zwischen der Stirnfläche 7 und der geneigten Fläche 8 der Brennerkehle 9 in etwa senkrecht zueinander. Bei dieser Anordnung treffen für das Gas die gleichen günstigen Verhältnisse zu, die für die Ölzuführung schon beschrieben sind.

In der Figur 1 sind zusätzlich noch die StrömungsVerhältnisse von Brennstoff und Verbrennungsluft eingezeichnet. Die Primär-

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luft 17 gelangt durch den Luftleitschirm 6 in den aus der Düse 2 austretenden Brennstoffkegel 18. Die Sekundärluft und die Tertiärluft 20 treffen unter einem Winkel auf den Brennstoffkegel 18. Im Auftreffpunkt haben sowohl die Verbrennungsluft als auch die Brennstoffpartikel ihre höchste Geschwindigkeit, so daß eine intensive Vermischung stattfindet. Nach ihrer Vermischung führen die Verbrennungspartner eine Rezirbnationsbewegung aus, die durch die Linie 21 angedeutet ist. Durch diese Bewegung können die Verbrennungspartner weitgehend miteinander ausreagieren.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

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Brenner, dessen Brennerlanze koaxial von einem Luftleitschirm und einem Primärluftgehäuse umgeben ist, dessen Austrittsöffnungen vor dem Luftleitschirm liegen und dessen Stirnfläche zusammen mit der Innenfläche der Brennerkehle mehrere schräg geneigte Kanäle für die Zuführung von Sekundär- und Tertiärluft bilden, wobei am Eintritt der Verbrennungsluft in den Brenner Drallklappen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Brennerlanze (1) mit dem Luftleitschirm (6) und dem Primärluftgehäuse (3) zu einer Einheit verbunden ist, die axial verschiebbar angeordnet ist.
2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-* net, daß die Achsen der Kanäle zur Führung der Sekundär- und Tertiärluft in etwa senkrecht auf den Brennstoffkegel (18) gerichtet sind.
3. Brenner nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Seitenwand des Primärluftgehäuses (3) ein in Sichtung der Brennerlanzenachse verlaufendes Teilstück (13) aufweist, das bei Verschiebung des Primärluftgehäuses (3) die Eintrittsöffnung (11) der Verbrennungsluft teilweise verschließt.
4. Brenner nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Brennerlanze (1) gegenüber dem

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Primärluftgehäuse (3) und dem Luftleitschirm (6) justierbar ist.
5. Brenner nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß das die Stirnfläche (7) des Primärluftgehäuses (3) umgebende Führungsblech (10) justierbar ist.
6. Brenner nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Brennerlanze (1) koaxial von einem Gaszuführungsringkanal (15) umgeben ist, deren Austrittsöffnungen (16) in der Nähe des Luftleitschirmes (6) vorgesehen sind.
7. Brenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Austrittsöffnungen (16) des Gaszuführungsringkanals (15) in etwa senkrecht zur Achse der Kanäle zur Zuführung der Sekundär- und Tertiärluft verlaufen.

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