DE2431573A1

DE2431573A1 - Brenneranordnung mit verminderter emission von die luft verunreinigenden stoffen

Info

Publication number: DE2431573A1
Application number: DE2431573A
Authority: DE
Inventors: Jun Harland L Burge; Iii Wallace Abercrombie Carter; Richard Raymond Koppang; Ellis Wayne Sheffield
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1973-07-26
Filing date: 1974-07-01
Publication date: 1975-02-20
Also published as: NL7410032A; GB1468364A; SE412637B; US3880571A; BE805796R; JPS5043532A; FR2328372A5; SE7409632L; AU7166574A; CA991527A; IT1045989B

Description

Die Erfindung betrifft Brenneranordnungen, die allgemein für die Verbrennung fossiler und fabrikmäßig hergestellter Brennstoffe verwendet werden. Insbesondere richtet sich die Erfindung auf Hochleistungsbrenneranordnungen (power burner assemblies), womit hier Brenner einer solchen Größe gemeint sind, die gewöhnlich für industrielle und kommerzielle Anwendungen gebraucht werden, wie z.B. Heizkessel, Trockner und Verfahrenserhitzer (process heaters).

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Typische Brenneranordnungen weisen zwei oder mehr Öffnungen auf, durch welche ein Brennstoff oder ein Sauerstoffträger bzw. ein Oxydationsmittel in eine äußere Mischzone ausgeblasen wird. Das Mischen findet in der äußeren Mischzone statt, indem man den einen Reaktionsteilnehmerstrom auf den anderen treffen läßt und hierdurch im Falle von.flüssigem Brennstoff für die zusätzliche Zerstäubung des flüssigen Brennstoffes sorgt. Sobald einmal die Reaktionsteilnehmer aus den öffnungen ausgetreten sind, ist eine weitere Behandlung dieses Reaktionsteilnehmerstromes im allgemeinen nicht beabsichtigt. Jedoch führt das· einfache Auftreffen eines Reaktionsteilnehmerstromes auf einen anderen nicht zu einer optimalen Mischung.

Die Zerstäubung des flüssigen Brennstoffes findet in der äußeren Mischzone statt, in der man den Brennstoffstrom auf einen Oxydationsstrom auftreffen läßt. Eine Vorkonditionierung des Brennstoffes vor seinem Ausstoßen aus der öffnung wird selten versucht. Typische Brenneranordnungen sind in der US-PS 1 93*» 837 (Zulver); der US-PS 3 254 846 (Schreter) und der US-PS 3 205 656 (Elverum, Jr.) beschrieben.

Ein Verfahren zur Verminderung der Emission von Stickstof foxyden besteht darin, die Verweilzeit, während der heiße Stickstoffmoleküle in Kontakt mit nicht umgesetztem Sauerstoff sich befinden, auf ein Minimum herabzusetzen

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und die Verbrennung sowie die Prozesse nach der Verbrennung bei minimalen Temperaturen durchzuführen. Die Verweilzeit kann dadurch geregelt werden, daß das Verbrennungsverfahren schnell und bei nahezu homogenen Bedingungen abgeschlossen wird. Die Flammentemperaturerniedrigung kann erreicht werden, indem die Wärme von der Flamme fort abgestrahlt und weggeleitet wird und indem die Reaktionsteilnehmer mit einem inerten Gas verdünnt werden. Diese Bedingungen führen auch zu einer Verminderung von Kohlenmonoxid-, Kohlenwasserstoff- und Partikelemission.

Demgemäß ist ein Ziel der Erfindung, eine Brenneranordnung zu schaffen, bei der eine verbesserte Durchmischung in der äußeren Mischzone stattfindet.

Ein v/eiteres Ziel der Erfindung ist eine Brenneranordnung, bei der eine Vorbehandlung des Brennstoffes vor dessen Einführen in die äußere Mischzone vorgesehen ist.

Darüber hinaus ist ein Ziel der. Erfindung, eine Brenneranordnung zu 3chaffen, bei der die dynamischen und die die Abmessungen betreffenden Parameter gut ausgewählt sind, u.T. die Reaktionskinetik des Verbrennungsprozesses zu kontrollieren und die Flamme so zu gestalten, daß eine maximale Wärmeübertragung erfolgt.

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Schließlich ist ein Ziel der Erfindung, eine Brenneranordnung mit einer reduzierten Emission gasförmiger und partikelförmiger Luftverunrexnigungen herzustellen.

Erfindungsgemäß umfaßt eine mit Druck arbeitende Brenneranordnung einen Satz koaxialer Leitungen, welche zwischen sich eine ringförmige Strombahn bilden, die in die Brennzone führt. Ein Verteilerrohr oder eine innere Leitung umfaßt eine Gruppe radial angeordneter öffnungen nahe dem Verbrennungszonenende des Verteilerrohres. So wird die Luft oder irgendein anderes gasförmiges Oxydationsmittel, das aus der ringförmigen Strombahn austritt, durch einen Brennstoff geschnitten, der aus den radialen öffnungen austritt. Das Mischen erfolgt als Ergebnis eines Impulsaustausches zwischen den Reaktionsteilnehmerströmen und einem aerodynamisch gebildeten Schirmeffekt. Die Verbrennung wird weiterhin durch verschiedene Parameter verbessert, welche sich sowohl auf die Dynamik der Verbrennung als auch auf die baulichen Abmessungen des Brenners beziehen.

Der Brenner umfaßt weitere Einrichtungen innerhalb des Ver- ^eilerrohres, die dafür sorgen, daß flüssiger Brennstoff auf den Innenwandungen des Verteilerrohres mitgerissen wird. Dieser Brennstoff wird dann Scherkräften an den radialen öffnungen ausgesetzt, die dazu beitragen, den flüssigen Brennstoff zu zerstäuben. Unter Regelung des Impulses der Reaktions·

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teilnehmerströme j durch richtige Bemessung der Ablenkscheibe und durch selektives Bemessen und Positionieren der Gruppe der Öffnungen nimmt die Flamme die Gestalt eines hohlen Konus mit einer relativ dünnen Wandung an.

Zusammengefaßt kann also gesagt werden, daß ein Paar koaxial angeordneter Leitungen vorgesehen ist, welche eine Strömungsbahn bilden, über die brennfähige Reaktionsteilnehmer einer Verbrennungszone zugeleitet werden. Die zentrale Leitung, auch als Verteilerrohr bekannt, erstreckt sich bis in die Verbrennungzone und umfaßt ein Scheibenelement am brennzonenseitigen Ende zum Ablenken eines oxydierenden Reaktionsteilnehmers, der sich axial außen längs· des Verteilerrohres bewegt. Ein Brennstoffreaktionsteilnehmer, der in das Verteilerrohr eingeführt wird, wird zu dessen brennzonenseitigem Ende getragen, wo er durch radial angeordnete öffnungen austritt und auf den oxydierenden Reaktionsteilnehmer auftritt, um eine hohle Konusflamme zu bilden. Zusätzlich ist ein Mischerelement innerhalb des Verteilerrohres vorgesehen und übt eine Zentrifugalbewegung auf die flüssigen Brennstoffe aus, die dann einer Zerstäubung im Bereich der radialen öffnungen ausgesetzt werden. Geeignete Regelung und Auswahl sowohl der dynamischen wie auch der die baulichen Abmessungen betreffenden Parameter sorgen für einen Verbrennungsprozeß mit einem minimalen Gehalt- an. Stickstof foxyden' und vergrößern die Wärmeübertragungsrate in

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der Verbrennungszone.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele und beigelegter schematischer Darstellungen näher erläutert werden.

In denen zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht, teilweise im Querschnitt und teilweise schematisch, einer Brenneranordnung in Verbindung mit einer industriell verwendeten Heizkesseleinheit;

Fig. 2 eine Ansicht, teilweise im Querschnitt, der Brenneranordnung der Fig. 1 und eines Teiles der Verbrennungskammer des Heizkessels;

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Bedingungen bei der Verbrennung;

Fig. ^i — 10 graphische Darstellungen der Auswirkungen der verschiedenen dynamischen und die Abmessungen betreffenden Parameter auf die NO -Emission;

FIg. 11 eine Seltenansicht, teilweise aufgebrochen und teilweise im Schnitt, eines speziellen Brennstoffverteilers;

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ir;. 1? eine graphische Darstellung des Trends bei der NO_x -Emission als Punktion der Brennerbeanspruchung; und

Fig. 13 Rin weiteres-Aunführungsbeispiel der Brenneranordnung nach Fig. 2.

fier.äß Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Brenneranordnung In einen* Ir.dustrieheiskessel 10 eingebaut, welcher eine ::yllr.ärir.che Inner.v;and 11 und eine Außenwand 12 hat, die ihr-rneita einen Kühlnittelmantel bilden. Der Heizkessel v;-:^jist weiterhin zum Einfüllen eines Kühlmittels, wie z.B. V.'-.Rser, eine Zuführung 13 auf. Die Innenwand 11 dient als Y^rbrennur.gskaimerv/and einer Verbrennungszone 16, in welche Vf rbrennur.L;3produi:te über eine Brenneranordnung 17 eingeführt wurden. Von einen Cxydationsmittelsammelbehälter 18 wird ein Oxy dationcnittel in die Brenneranordnung 17 über eine Oxydaticnsnittelpumpe 19 und eine Oxydationsmittelleitung 20 eingeführt. In vielen Fällen wird als Oxydationsmittel Luft aus der Atmosphäre verwendet. In ühnlicher Weise wird von pir.er. Brennstoff sammelbehälter 21 ein Brennstoff über -i'-.--⁵ Hrennstoffpumpe 22 und eine Brennstoffleitung 23 in Me brenneranordnung 17 eingeführt. Ein Brennstoff-Zerstäubung s gas, das ein Oxydationsmittel, uie z.B. Luft oder ein inertes Gas sein kann, kann der Brenneranordnung 17 über eine Fischnasrur.pe 2^ und eine Mischgasleitung 25 zugeführt

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werden.

Gemäß der detaillierten Darstellung der Brenneranordnung 17 in Fig. 2 weist die Verbrennungszone 16 zusätzlich zu der Innenwand 11 eine weitere Stirnwand 26 auf.

Ein Oxydationsnittel-Zuführungsrohr 27 tritt in die Brennkammer durch die Stirnwand 26. Eine zweite, im folgenden "Verteilerrohr" genannte Leitung 28 ist koaxial innerhalb des Oxydationsmittelrohres 27 angeordnet und erstreckt sich bis in die Brennkammer. Das eine Ende 30 des .Verteilerrohres 23 trägt ein kreisförmiges Scheibenelement 31. Das Verteilerrohr 28 weist weiterhin eine Gruppe radialer öffnungen 32 auf, die umfangsmäßig an dem Verteilerrohr 28 nahe dessen einem Ende 30 angeordnet sind. Das Oxydationsmittelrohr 27 dient zusammen mit dem Verteilerrohr 28 dazu, eine ringförmige Strömungsbahn 33 zu bilden.

In diese ringförmige Strömungsbahn 33 wird ein Oxydationsmittel aus der Oxydationsmittelleitung 20 (Fig. 1) eingeführt. In das Verteilerrohr 28 kann aus der frischgasleitung 25 ein zerstäubendes Gas und aus der Brennstoffleitung 23 ein Brennstoff eingeführt werden.

Während des Betriebes wird ein oxydierendes Gas, wie z.B. Luft, in die Oxydationsmittel-Zuführungsleitung 27, wie durch den Pfeil bei J>k angedeutet, eingeführt. Das oxydie-

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rende Gas (oxidizer gas) strömt die ringförmige Strömungsbahn 33 nach unten und erzeugt einen Mantel aus einem oxydierenden Gas um das Verteilerrohr 28.

Ein Brennstoff wird in das Brennstoffzuführungsrohr 23, wie mit dem Pfeil 35 angedeutet, eingeführt. Der Brennstoff tritt in das Verteilerrohr 28 durch eine Einlaßöffnung 36 ein. Dem Brennstoff kann ein zerstäubendes Gas beigemengt v/erden, welches, wie durch den Pfeil 37 angegeben, eingeführt wird. Das zerstäubende Gas kann einfach ein oxydierendes Gas, wie in Fig. 1 angegeben, ein inertes Gas, v/ie z.B. Dampf oder Stickstoff,oder ein zurückgeführtes Verbrennungsprodukt aus der Verbrennungskammer, sein.

Brennstoff und, falls verwendet, zerstäubendes Gas strömen durch das Verteilerrohr 28 gegen die radialen öffnungen 32 nach unten und werden im Falle von gasförmigen Brennstoffen, wie z.B. Methan, infolge turbulenten Mischens ein Gemisch. Der Brennstoff tritt durch die radialen öffnungen 32 und erzeugt eine Vielzahl von Strahlen um das Verteilerrohr 28, von denen jeder auf den Mantel aus oxydierendem Gas trifft.

Bei Verwendung von flüssigen Brennstoffen dient ein innerhalb des Verteilerrohres 28 gelagertes oder darin ausgebildetes Mischelement 38 mit schraubenförmiger Oberfläche 39 dazu, dem Brennstoff und dem Mischgas zentrifugale Kräfte zu erteilen. V/erden flüssige Brennstoffe, wie z.B. öl, verwendet, so wird die Flüssigkeit nach außen zentrifugiert

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und auf den Inn^nwandungen des Verteilerrohres 2? .r^v^rris- Den. Erreicht der flüssige Brennstoff die radialen Cffr.ungen 32, setzt das zerstäubende Gas, welches durch dies^-austritt, die Flüssigkeit hohen Scherkräften aus, die die Flüssigkeit in einen feinen .nebelartigen Dunst aufbrechen. Damit hat man Einrichtungen zum Zerstäuben der flüssigen Brennstoffe vorgesehen. Das Zentrifugieren der flüssigen Brennstoffs wird dadurch gesteigert, daß der Brennstoff tangential in das Verteilerrohr 28 eingeführt wird und somit dem Brennstoff eine zentrifugale Bewegung erteilt wird, bevor er das MischeIe-■rnent 38 erreicht.

Das Auftreffen des durch die radialen öffnungen 32 austretenden Brennstoffes auf den Oxydationsmittelstrom führt zu einem Mischen des Brennstoffes und des oxydierenden Gases in einer äußeren Mischzone, welche.allgemein durch die Zahl ' kO gekennzeichnet ist; die Gasströmung ist allgemein durch die Pfeile, bei hl gekennzeichnet. Das äußere Mischen wird durch irgendeine Einrichtung zum Vormischen innerhalb des Verteilerrohres 28 verbessert. Weiterhin wird das Süßere Mischen durch all das' oxydierende Gas verbessert, welches durch die Brennstoffstrahlen.hindurchtritt und von der Ablenkscheibe 31-in die äußere Mischzone kO hineinreflektiert wird. Das reflektierte oxydierende mit 42 gekennzeichnete Gas trifft auf den Hauptstrom, wo weiteres Mischen stattfindet. So ist ein sehr sorgfältig durchmischtes Gemisch von Reaktionsteilnehmern sowohl in radialer Richtung als auch entlang des Umfanges p;en;^b<=>n, das dazu beiträgt, ein vollständiges Verbrennungsverfahren, eine lokale Regelung des Oxydationsmittel- und Brennstoffgemischverhältnisses

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ur.J aa.v.it, wie später ausgeführt wird, eine reduzierte K::.isnicn von die Luft verunreinigenden Stoffen sicherstellen.

Uni aen Einfluß kennenzulernen, den die verschiedenen dynamischen und die Brennerabmessung betreffenden Parameter auf die Erzeugung von Stickstoffoxyden ausüben, und um ein Verfahren zu entwickeln, welches eine optimale Konstruktion einer Brenneranordnung mit minimaler Emission von Stickctoi'foxyden (NO ) gestattet, wurde ein umfangreiches experirr.entelles Testprogramm durchgeführt. Es soll hervorgehoben werden, daß derartige Stickstoffoxyde entweder auf thermischem Wege gebildet oder chemisch abgespalten werden. I;.. letzteren Fall weist der Brennstoff selber, wie z.B. öl, jjro.":,<_- !-'engen von chemisch gebundenem Stickstoff in seiner molekularen Struktur auf, Die Menge des vorhandenen Stickstoffs ist abhängig von der speziellen ölsorte und dessen reo~raphischerr. Fundort.

Irr. Falle der thermisch gebildeten Oxyde reagiert atomarer Jauerütoff mit freiem Stickstoff zu Stickoxyd und atomaren; Stickstoff, d.h. es findet folgende Reaktion statt: C + H2—>i-'O + K. Dieser Reaktion kann eine Verbindung zwischen atcmarex Stickstoff und, falls vorhanden, molekularem Sauerstoff zu weiterem Stickoxyd und atomarem Sauerstoff nach der Reaktionsgleichung N + Op-»NO + 0 folgen. Die

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thermische Erzeugung von Stickstoffoxyden Ist von der Zeit j der Temperatur und dem vorhandenen molekularen Sauerstoff abhängig.

Deshalb kann die Bildung von Stickoxyd durch genügende Verringerung der Zeitdauer, während der O₂ dem N₂ oder T-I ausgesetzt ist, reduziert werden, d.h. durch Verkürzung der Y^rveilzeit. Gemäß Fig. 3 steigt bein Verbrennungsprozeß die Temperatur auf ein Maximum, welches zum Teil vcn der Wirmeübertragungscharakteristik des Systems abhMngt bzw, von dieser begrenzt wird. Nach der Verbrennung f.'illt die Temperatur allmählich ab. Natürlich fällt während des Verbrennungsvorganges die Kenge des molekularen Sauerstoffes rasch ab; eine bestimmte Restmenge bleibt jedoch nach der Verbrennung erhalten. Bekanntlich v/erden zur thermischen Erzeugung von NO Temperaturen oberhalb ca. 1205° C benötigt.

Da bei den meisten industriellen Anwendungen als Oxydationsmittel Luft verwendet wird, kann 0 in dem Maße mit M sich aus der Luft während des Verbrennungsvorganges kombinieren, indem es den für die Verbrennung benötigten Bedarf überschreitet. Deswegen führt eine rasche Verbrennung zu einer verringerten Bildung von NO und stellt somit eine weitere Maßnahme dar, die Stickst offoxydabgabe zu beschränken. Die r'eiire cfa vorhandenen N setzt sich weiterhin aus dem im Brenn-

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stoff chemisch gebundenen N₂ zusammen.

Die Menge des überschüssigen Op zu irgendeinem Zeitpunkt kann innerhalb des Brennstoff/Sauerstoffgemisches stark variieren. Dementsprechend bieten stöchiometrische Mischverhältnisse keine Gewähr dafür, daß auch an jeder Stelle innerhalb des gesamten Verbrennungsgases stöchiometrische Bedingungen herrschen. Es ist also wichtig, sicherzustellen, daß die Reaktionsteilnehmer derartig sorgfältig gemischt v/erden, daß die Wahrscheinlichkeit lokaler Opüberschüsse verringert wird.

Wie bereits erwähnt, beginnt die thermische Bildung von NO erst oberhalb von etwa 1205° C. Deswegen wird eine weitere NO-Bildung nach dem eigentlichen Verbrennungsvorgang unterbunden, wenn man die Temperaturen der unverbrannten Brennstoff/Luftkomponenten sehr schnell unter die kritische Temperatur herabdrückt.

Stromabwärts von der Plammenfront findet NO-Bildung statt, wenn sich dort Oxydationsmittel und Stickstoff auf hohen Temperaturen befinden. Es ist wünschenswert, die Gastemperaturen nach der Verbrennung so schnell wie möglich unter die kritische Temperatur zu drücken. Dies hängt natürlich teilweise von der Wärmeubertragungscharakteristik der umgebenden Medien ab. Es ist auch bekannt, kühlere Gase von einer äußeren Quelle über eine Rezirkulationsanordnung einzuführen.

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Es wird angenommen, daß die aufgrund der Erfindung erzielte im wesentlichen konische Flamme 45 zu höheren Gasgeschwindigkeiten nahe den Verbrennungskammerwänden führt, wenn das Impulsverhältnis und das Luftabsperrverhältnis richtig ausgewählt sind. Dadurch wird zusätzlich zur Wärmestrahlung für eine Wärmeleitung durch Konvektion gesorgt. Messungen der Wärmeübertragungen haben bestätigt, daß eine Brenneranordnung, die gemäß dieser Erfindung konstruiert und betrieben wird, eine bessere Wärmeübertragungscharakteristik aufweist als konventionelle Brenner vergleichbarer Größe.

Die o.g. Variablen werden geregelt, um ein homogenes Reaktionsteilnehmermischverhältnis sicherzustellen; Darüber hinaus -ist es nützlich, für eine schnelle Verbrennung .zu sorgen, um die Verweilzeit von 0„ und Np bei erhöhten Temperaturen herabzusetzen.

Zu diesem Zweck wird durch die erfindungsgemäße Brenneranordnung und das homogene Gemisch eine Flammenfprm erzielt, die im wesentlichen die Form eines hohlen Konus aufweist. Diese Form ist vorwiegend durch die Ablenkscheibe 31, die zur Flammenführung dient, bestimmt, Das Ausmaß, in dem die Flamme radial nach außen gegen die·Verbrennungskammerwände gelenkt wird, wird von dem o.g. Luftabsperrverhältnis beeinflußt. · .

Ein großes Luftabsperrverhältnis macht eine relativ große

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AMer.kscheibe 31 erforderlich, welche dazu neigen wilr'de, (¹Ie Flair.rr.e in starker. Maße radial nach außen zu lenken. Auch die Geschwindigkeit (Impuls) der Primärverbrennungsluft beeinflußt in starkem Maße die Flammenforrn; sie lenkt ir.it steigender Geschwindigkeit die Flamme mehr nach vorne, ^ie resultierende Flamme der erfindungsgemäßen Brenneranordnung hat eine relativ kurze Brennstrecke, d.h. die kor.ir.che Flamme hat eine dünne Wand, was, wie gewünscht, auf eine schnelle Verbrennung hinweist.

!'ar. hat festgestellt, daß eine erfindungsgemäße Brenneranordnung nit einer Brennstoffeinführung, die auf der zentralen A?.;ir:e angeordnet ist, bei einer Bedienung im Einklang mit hler aufgeführten Richtlinien eine geringere 110-Emission aufweist als konventionelle Brenner von vergleichbarer Wärmeabgabe. Ρ.ε verden Richtlinien angegeben, bei deren Beachtung das Brennst off/Luft(Oxydationsmittel)-Verhältnis- überall gleich ist, eine rasche Verbrennung erhalten und eine rchnelle ^T-^f'^:rmeabgabe nach der Verbrennung bewirkt wird.

ΓΙ*=· bp.ulische Größe und die verBchied°nen Dimensionen sind natürlich von der elngangsseitigen Beancpruchung des Brenner s und den ''.Trr.egehalt des Brennstoffes abhängig. Vie bei ^ eier. F:r^cr.r.f:r sind di» Gesantf lußraten der Reaktionsteilnehrr.er diirch der. :.^Tettoheizw°rt des Brennstoffes bestimmt. Daher

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kann die ringförmige Strönungsbahn 33 des Oxydationsmittels, r;ewöhnlich als Venturi-Abschnitt bezeichnet, für vorgewählte Einlaß- bzw. Einspeisungsdrück^ berechnet werden.

Dip Dimensionierung des Verteilerrohres 28 wurde anhand der Ergebnisse analytischer und experimenteller Untersuchungen entwickelt. Diese Parameter sind bei der Regelung der Mischcharakteristiken wichtig. Die Anzahl und Größe der Brennstoff Öffnungen 32, Fig. 2, kann aus d^m Brennstoffstrom/ Luftci-.roin-Varhiiltnis bestimmt werden, womit hier das Verhältnis der Gesamtfläche aller Brennstofföffnungen 32 zum rr.far.£ des Verteilerrohres 2fi in der Gegend dieser öffnungen -.2 r-e-eint ist. Mit Hilfe der Gleichung

Q = 1)0,1 (

kann die Gesamtfläche aller Brennstofföffnungen 32 berechnet ;;°r-'3°n. In dieser Gleichung bedeuten:

0 = FluP.rate (cm^/min)

A = öffnungsfl;^;che (cm^r')

C = Ausstoßkoeffizient

ΔΡ : Druckabfall (mm Wassersäule)

? - Dichte des Pluides (g/cm )

-■f:tr''/:t in dieser Gleichung der nominale Einlaßdruckabfall Δ? = 703,7 mm Wassersäule (= 1 psi) , der Ausstoßkoeffizient

Il -Z

C = 0,n5 und die Dichte für ein Naturgas / = 8 χ 1θ"^Μ g/cm^J

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(0,05 lb/ft³), so erhält man für O./A = 103,27 m/sec (338,8 ft/sec) Die Plu^rate Q bestimmt sich aus der Wärmebeanspruchung.

Die gesamte Öffnungsfläche A wird dann in eine Anzahl radial verlaufender öffnungen, welche umfangsmäßig auf dem Zentralverteilerrohr 28 angeordnet sind, aufgeteilt, und auf diese Weise wird der Durchmesser der Brennstofföffnungen ;32 bestimmt.

Gemi'ß Pig. 4 ist es im allgemeinen wünschenswert, eine große Anzahl von Brennstofföffnungen 32 vorzusehen. Dort wird gezeigt, daß bei Rückstandsttl Nr. 6 eine wachsende Zahl von Brennstofföffnungen 32 die umfangsmäßige Vertelung des Brennstoffes verbessert und somit zu einer Reouiction der HO-Emission führt; jedoch setzen herstellungstechnische und ökonomische Überlegungen der gewünschten Anzahl der Brennstofföffnungen 32 praktische' Grenzen. Darüber hinaus sollte, wie geneigt, der radiale Impuls des Brennst off stromes konstant gehalten werden, um ein gutes radiales Eindringen des Brennstoffes in den Oxydationsmittelstrom zu £»vi£hrleisten. Diese notwendige Bedingung setzt ebenfalls dem praktisch nützlichen Durchmesser der Brennstofföffnungen 32 und damit deren Anzahl Grenzen. Gemäß Fig. k steigt die NO -Emission stark an, wenn der Durchmesser der Brennstofföffnungen 32 so klein wird, daß er den Brennstoffstromimpuls übem£Mg begrenzt.

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Das Verhältnis der Summe der Durchmesser der radialen Brennstofföffnungen 32 zum Umfang des Zentralverteilerrohres 28 v/ird allgemein mit Brennstoffabsperrverhältnis ü~ bezeichnet. Dieses Verhältnis kann auch durch folgenden Ausdruck definiert werden:

'Nd-η - i.

^f " *^D

Darin bedeuten:

B„ = Brennstoffabsperrverhältnis N = Anzahl der radialen Brennstofföffnungen 32 d„ = Durchmesser der Brennstofföffnungen 32 (cm) D = Durchmesser des zentralen Verteilerrohres 28 (cm)

Für optimalen Betrieb mit Naturgas sollte ein Brennstoffabsperrverhältnis von 0,3 + 0,05 eingehalten v/erden. Mit Hilfe aer obigen Gleichungen ergibt sich daraus für eine bestimmte Brenneranordnung der Durchmesser des zentralen Brennstoffverteilerrohres 28 und der der Brennstofföffnungen 32.

Eine andere Dimensionierungsvariable, nämlich das Luftabsperrverhältnis, hat eine beachtliche Auswirkung sowohl auf die NO -Emission als auch das Wärmeflußprofil des Brenners. Diese Größe ist definiert als das Verhältnis der Fläche der Einlaßbahn der Verbrennungsluft, die von der Ablenkscheibe

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blockiert csw. an dieser umgelenkt wird, zur Fläche für den Einlad der Verbrennungsluft (ringförmige Strömungsbahn 33)

!'ig. 5 zeigt das Ergebnis experimenteller Untersuchungen über den Effekt des Luftabsperrverhältnisses auf die NO Ic.iiii^icn bei Verwendung eines Gasbrenners mit einer Einlaicbol^stung von ca. 4,28 χ 10⁹ cal/h (1,7 χ ΙΟ⁷ BTU/h).' ^iuse Darstellung veranschaulicht, daß die NO -Emission bei Vergrößerung des Luftabsperrverhältnisses (des Durchr.essers der Ablenkscheibe 31) über einen Wert von 0,45 signifikant ansteigt. Dieser Effekt ist vorwiegend auf das Ar.stoigen der Verbrennungsintensität zurückzuführen, welche aufgrund der wölbungsfreieren Flamme zu höheren Gasto::.peratur3pitzen führt. Eine solche Flamme hat wegen ihrer kleineren Oberfläche und ihrer engeren Nachbarschaft zu den isolierten Feuerwänden, die für die meisten Anwendungen typisch sind, eine schlechtere Wärmeabstrahlungscharakte-

jJine Verringerung des Absperrvertültnisses unter das Optir.urn führt wegen der größeren Verweilzeit oberhalb der genannten Temperatur von etwa 1205° C (2200° F) zu einem Anstieg von in der Phase nach der Verbrennung erzeugtem NO.

2L:\ ähnliches Ergebnis erhält man mit einem ölbrenner. Nach I-'ig. 6 steigt die NO -Emission stark für Luftabsperrverhältnisse oberhalb ungefähr 0,4 an. Die Meßwerte legen es nahe,

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daß die effektive AbsperrflMche der Äblenkschelbe 31 ungefi'hr 30 bis ^O % der Fläche des eingeführten Oxydationsmittelstrcmes betragen, sollte.

Die Anforderungen an die Verbrennungsluft ergeben sich aus der gewünschten Eingangsbelastung und der Menge der übersehußluft. Die für eine Verbrennung erforderliche Luftmer.ge variiert mit dem Typ des Brennstoffs; wie auch immer, repräsentativer Wert für naturgas ist 10 Volumenteile Luft/ 1 Volunentteil Gas. Die eigentliche Verbrennung erfordert etwas überschuftluft, weswegen der Brenner für ungefähr 10 - 30 % überschuMuft dimensioniert sein sollte.

Der ringförmige Verbrenmmgsluftmantel muß genügend dick nein, damit er nicht von den radial gerichteten Brennstoff-Strahlen durchdrungen \iird, bevor das abschließende Mischen ir.it Hilfe der Ablenkscheibe 31 stattfindet.

L;e 7indrir.gtiefe eines radial gerichteten Gas (Naturgas )- £ira:;lps in den Luftstrom kann mit Hilfe folgender empirischer Gleichung abgeschiitzt verden:

1 = s/c~ D,

,m

DJ

Darin bedeuten:

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1 = Eindringtiefe (cm)

c = Öffnungskoeffizient» dimensionslos

D. = Öffnungsstrahldurchmesser (cm)

•Jp_f = Brennstoffstrahldichte (g/cm ) ^³ . '= Luftdichte (g/cm⁵)

y_p = Brennstoff3trahlgeschwindigkeit (cm/see) V = Luftstrahlgeschwindigkeit (cm/sec)

S = axialer Abstand von der Einführung (cm)

si - empirischer Exponent» Etefc. (öffiaußgsgeometrie) "'= Oj.95' i*Ür quadratische Qfftöangen' ^! - " ·' ' · kreisförmige, öffnungen./ .. · . _k

Um eine vollständige Yerbrennung innerhallr am· gewünschten Flarainenhülle zu erreichen, muß die^r Dicke "des "färbrermungs-' luftiaantels größer sein als die abgeschätzte Eindring tief er des Brennstoffstrahles* In Fig» 1 ist für ©Ißan Naturgasbrenner» welcher für 5,04 χ 10 cal/h (2 % IQ'''BTOZh) bemessen ist,, die Auswirkung der Eindringtiefe eines Nafctirgas-εtrahl.es auf die HO -Emission dargestellt. In 'dieser Bar-5teilung ist die Eindringtiefe normiert werden durch Division durch die Dicke des Luftmantels.. Die MeEergebnisse zeigen deutlich, daß die HO -Emission ansteigt, sobald sich die Eindringtiefg des Brennstoffstrahlea der Dicke des Luftmantels annähert»

Die obige Gleichung gilt natürlich nicht für die Einführbzw. Einspritischarakt&ristik einer Flüssigkeit» Bei der Dimensionierung eines ölbrenners kann die Eindringtiefe

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des radial gerichteten öistrahls inden. Lu.ft^?s1>rQ^:n-ifis"f&l·- V'*- gender empirischer Gleichung abgeschätzt werden: ""~ -^ra-'·'"""*

Darin bedeuten:

χ = Eindringtiefe (era)
D = Öffnungsdurchmesser (cm) e - eyno s a , ^

' Dq yf ' *" *

We = Web.er-Z-afel *; _;..

Aus Pig. 8 ist' ersichtlich.,, daß hex eineffiiilfareifner die optinale Eindringfeiefe tmgefä'hr "bex. 50 fexs' ffÖ~ % 'der 'Bicke des ringfdrraigen Luftmänfeels beträft* '. " ' '■ ' ' ' * *

Die Auswirkung des Verhältnisses des 'H&piiJLs&s der iaftzu ' dem des BrennstofCstraiiles aus Ifaturgas auf die EO -EmlV-¹'^ sion bei einem rait Naturgas betriebenen und für 5*0^ x IQ cal/h. (2 χ IO BTU/fa}" ausgelegten Brenner ist in Fig* S dargestellt. Diese Werte zeigen,,, daß' für geringere Werte des Ir.puIsverhEltr.isses, d-iu geringer als IG₁ der ßrennstarrimpuls zu groß ist und die KO -Emission signifikant ansteigt» Die CO-Enission steigt in dieser Gegend ebenfalls stark an* Die KeüKerte zeigen an, daß der Brenner für ein

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ORIGINAL INSPECTED

Ir.rulsverhaltnis vcn etwa 15 : 1 dimensioniert werden r-ellte. Der Eetrieb bei .einem ^rcPen Inpulnverhältnis fiihrt zu neringer MO- und CO-Emissicr.jUnd die Flamme be- ' sitzt besseres Ausrehen ohne PuÄbJlduri^.

Di» Auswirkung des Verhältnisses der Inipulse von dem der Luft zu dem des ttlbrennstoffStrahles auf die NO -Emission eines mit Rückstandstfl Kr· 6 betriebenen und für 378,53 l/h (100 <?ph) ausf.elPgten Brenners is^z in Fiz- ¹^ dargestellt. ?ie "ePv.'erte zeilen, daß gerinr-e NO_x-Emissicnsverti* Pov'ohl bei lcleinem als euch bei großem !>.pulsverhf.ltnis erhalten werden kennen. Bei kleinem Impuls verhältnis ist die !TO_x-EnI s si on klein, Jedoch ist in allgemeinen die CO-Exnission groß, und en findet Verkokung statt, und Ablagerungen bilden sich auf den Brer.nofenwftnden. Dies ist eine Fol~*» der radial gerichteten Brennstoffstrahlen, velch«"* rl irr.h d^n rin^förnigen' Luftstror. hindurchdringen« Ein r.errieb bei einem großen \]*>vt. des Impulsverh^M.ltnisses (.25 ■ D f'-ihrt zu geringer 110 - und CO-Er.-ission; das Flamr.enblld ist besser und Ablagerungen nind nicht beobachtet

7ir. v:<»; ter^r Parameter, welcher aas Crt liehe HlschverhHltnis und die K0^-"r.ission beeinflußt, ist im Falle eines flüssigen F-renr.stcff^s cii» Flu.O.rate c*s ".isch~-.ses. Das Misch.^as dient dsr.u, m.it :^:il:> eir.«r oben teschriebf-nen und in Fig. 1 dar-

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einteilten Vorrichtung, welche zentrifugale Kräfte erteilt oder des Zerstäubungsapparates nach Fig. 11 oder irgendeiner anderen Vorrichtung, den Brennstoff zu zerstäuben.

Es herrscht allgemeine Übereinstimmung darüber, daß eine

größere Zerstäubung wünschenswert ist, da kleinere öltrtfpfchen in stärkerem Maße dem Sauerstoff ausgesetzt sind und deswegen in stärkerem Maße oxydiert werden und daß irroÄe Tropfen nicht leicht vergasen. Jedoch gibt es für den Grad der Zerstäubung eine Grenze, Jenseits derer ein Anstieg von unerwünschten Emissionen stattfindet. Es wird angenommen, daß die resultierenden kleineren Tröpfchen zu geringen Intpuls haben, um den Hantel aus Oxydationsmittel genügend zu curehdringen, und deswegen zu einer mangelnden Verteilung des Brennstoffes führen, d.h. zu örtlichen Stellen mit Brennstoff- od^r Sauerstoffüberschuß. In einem Testprogramm wurde ermittelt, daß bei der Zerstäubung ein Druckfall von ungefähr 2,Pl5 x 10' rr.rn Wassersäule (·» psi) für leichte «le ur.fl ungefähr 5,629 x 10 mm Viassersäule (8 psi) für Ech'-'ere ^Ie zu einen optimalen Eindringen und zu einer cptir.-=l°n Brenr.stcfftropfengröße führen.

Pas '"!sch- bzv;. Zerst'-lubungngas kann Dampf sein. In diesem ?r.ll vereinfachen sich die Bauelemente des Brenners, da ein Luftkc-.prpcscr in "e-.Ttfu-r.un^ssycter. nicht notwendig ist.

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Ein·* besondere Au3führungsfor:n eines Erennstoffvert^ilerrchres. 28, welches in einen für 50,69 PS (50 KP) (5*29- x ΙΟ⁸ cal/h (2.100.000 BTU/h)^ ausgelegten Yorlc-Shlppley Scotch Marine - Heizkessel geprüft wurde, ist in Fig. 11 dargestellt. Das Verteilerrohr 2&_k welches für· ©inen Gebrauch Tnife Brennstoff-Öl ausgelegt ist, umfaßt einen, Flansch 52, d-er mit dem York-Shippley τ Heizkessel verbunden ist. Ein. auf der zentralen Achse gelegener rohrförrclger Abschnitt (pintle portion) ragt in die Brennkammer des Heizkessels. Der FuA 5^» des 'auf der zentralen Achse gelegenen rohr ftf reinigen Stückes 53 (pintle base portion 5*0 erstreckt sich durch den mit Luft gefüllten Boiler und verteilt die Luft entlang des Abschnittes 53 gegen die Verbrennungskammer im wesentlichen wie in Flg. 2, außer daß die Ablenkscheibe 31 nicht gezeigt 1st. In ein Brennstoffrohr 55 wird Brennstofföl eingeführt, während ein Misch- oder Zerstäubungscss, durch einen Einführstutzen 5ο eingeführt und entlang des ringförmigen Mischgasrohres 57 geführt wird,, welches zwischen dem Brennstoffrohr 55 und der Wandung des auf der zentralen Achse gelegener, rohrförmigen Abschnittes 53 gebildet wird.. Ein Satz von Brennstoff öffnungen 32 und 32a ist zueinander passend durch die Fände des auf der zentralen Achse gelegenen rohrförmigen Abschnittes und des Prennstoffrohres 55 gebohrt.

Die konzentrische Typ»» eir.^s Brennstoffverteüprrohres stellt "u den Zf-rstäubungsvorrichtungen von zentrifugalem

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Typ der Fig. 2 eine alternative Vorrichtung zur Zerstäubung eines flüssigen Brennstoffes dar. Brennstoff- und Zerstäubungsgas, jedes unter Druck, schleudern öltröpfchen in den Oxydationsmittelmantel, welcher außerhalb des auf der zentralen Achse gelegenen rohrförmigen Stückes 53 entlang fließt.

Ein ähnliches Testprogramm mit einem York-Shippiey - Heizkessel wurde mit einem für Naturgas vorgesehenen Verteilerrohr, bei welchem das Brennstoffrohr weggelassen wurde,, durchgeführt.

Die nachfolgende Tabelle zeigt repräsentative Werte, die sich auf naturgasbetriebene und ölbetriebene Brenner beziehen, wobei jeder im wesentlichen die gleiche Wärmebelastung hat:

öl

Gas

3,78xlO^D kcal/h 4,28HxICT kcal/h

(15x10° BTUVh)

(17x10 BTUVh)

Primärluftdruck

Ccra WassersäuleJ	27,94	(	11	30	,0)	25,4	(	10)	25)
Primärlufttemperatur (°C[)	(⁰F) 21,11	(	70	200	)	21,11	'(	70)
Primärluftfluß (m³/min) (	SCFM) 59,19"	(2090	100	)	99,12	(3500)
Öldruck (kp/em"O (psi)	21,9	(		)
öltemperatur C⁰O (⁰F)""	93,33	(		)
ölflußrate O/h) (gal/h)	378,53	(	)
Überschußluft QQ	40			20
Gasdruck (cm Wassersäule])				63,5	(

5098 0 8707 1 7

Gasteroperatur (?φ (°F) 21,11 ( 70 )

Gasfluß Gri³/mirD (SCFM) 8,07 ( 285 )

Abmessung

Durchmesser des Verteilerrohres GmD 7,62 ( 3,0) 15,24 ( 6,0)

Ring für die Verbrennungsluft CcrrD 7,62 ( 3,0) 6,13 ( 2,65)

Durchmesser der Ablenkscheibe Cpnö 11^3 ( 4,5) 20,32 ( 8,0)

Wenn die verschiedenen Parameter im Kontrollbereich bleiben, behält der Brenner überall in einem weiten Bereich von Wärmebelastungen eine sehr gute Emissionscharakteristik bei, wie dies in Fig. 12 dargestellt ist.

Eine zusätzliche Temperaturverringerung ist vorgesehen, indem Kühlgas zum Inneren der konischen Flamme geleitet wird. Zu diesem Zweck ist ein Kühlgasrohr 44, Fig. 2, koaxial innerhalb des Verteilerrohres 28 angeordnet. Irgendeine zweckmäßige Einrichtung kann verwendet werden, um dieses mit Kühlgas zu beaufschlagen. Das Kühlgasrohr 4 4 erstreckt sich durch die Ablenkscheibe 31 und führt kühlendes Gas in das Innere der Flamme 45. Ein anderer Deflektor 46 kann von der Ablenkscheibe 31 herabhängen, um das kühlende Gas radial nach außen und längs der Flammenfront zum Abführen der Wärme zu richten.

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Weitere Merkmale der Brenneranordnung läßt Fig. 13 erkennen. Das Verteilerrohr 28 ist hier durch ein geeignetes Gestänge mit einer Verschiebeeinrichtung M7 gekoppelt, welche Einrichtungen umfaßt, um dem Verteilerrohr 28 eine axiale Bewegung zu erteilen. Das brennerseitige Ende oder das eine Ende 30 des Verteilerrohres umfaßt

■0

eine konische Fläche ^8, die eine Dichtfläche bildet, die in Eingriff mit einer hierzu passenden konischen •Fläche 50 kommt, wenn das Verteilerrohr 28 gegen den Oxydationsmittelauslaß gezogen wird. '

Fig. 13 ist hinsichtlich der Darstellung längs der Mittellinie 51 getrennt und zeigt das Verteilerrohr 28 in zwei seiner unbegrenzt wählbaren Stellungen. Die axiale Verschiebung führt zu einer Änderung der Oxydationsmittelaustrittsringfläche und sorgt so dafür, daß der Strömungsdurchsatz sich ändert, wenn der anströmseitige Speisedruck konstant gehalten wird. Auf diese Weise kann das Abschalten durch Drosseln der Fläche vorgenommen werden, während die Kischcharakteristiken beibehalten werden können.

Patentansprüche 509808/0 717

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Regelung der Verbrennung von Reaktions- ' teilnehmen! in einem Druckbrenner, welcher eine Verbrennungszone, ein mit dieser in Verbindung stehendes Rohr für Oxydationsmittel, und ein Brennstoffverteilerrohr hat, welches koaxial innerhalb de3 Oxydationsmittelrohres angeordnet ist und in die Verbrennungszone hineinragt, dadurch gekennzeichnet, daß ea folgende Stufen umfaßt: Auswahl einer Oxydationsmittel- und Brennstoff-Plußrate, um eine vorbestimmte Wärmeabgabe zu erreichen;

Bereitstellen einer vorgewählten Anzahl radial ausgerichteter Brennstofföffnungen (32) mit vorbestimmtem Durchmesser, welche gleichmäßig auf den Umfang des Brennstoffverteilerrohres (28) verteilt sind, wobei die Anzahl und der Durchmesser der Brennstofföffnungen (32) gemäß der Forderung nach minimalem Anfall von Stickstoffoxyden ausgewählt werden; Bereitstellen einer Ablenkscheibe (31), welche am brennzonenseitigen Ende (30) des Brennstoffverteilerrohres (28) befestigt ist und deren Durchmesser gemäß der Forderung nach minimalem Stickstoffoxydanfall be- -ti.-rr.t wird;

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Regelung der Impulse des Brennstoff- und Oxydaticnsmittel-Reaktionsteilnehmer3tromes, um minimalen An-• fall von Stickstoffoxyden zu erhalten; Regelung des aus den Brennstofföffnungen (32) austretenden Brennstoffes, um für eine Eindringtiefe zu sorgen, welche einen minimalen Anfall an Stickstoffoxyden sicherstellt.

2. Verfahren zur Regelung der Verbrennung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Stufen enthält: Einspeisung eines flüssigen Brennstoffes in das Brennstoffverteilerrohr (28);

Bereitstellen von Einrichtungen, die mit Hilfe eines zerstäubenden Gases den flüssigen Brennstoff zerstäuben;

Einspeisen eines Zerstßubung3gases in die Zerstäubungseinrichtung, wobei eine wirksame Vereinigung mit dem flüssigen Brennstoff hergestellt ist; Regelung der Massenflußrate des Zerst&ubungsgases, um einen minimalen Anfall von Stickst offoxyden zu erzielen.

3. Verfahren zur Regelung der Verbrennung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impuls des Gasstromes c"es Oxydationsmittels geregelt v.'ird, um gemäß der Forfl^run.^ nach minimalem Anfall von Stickstoffoxyden eine bestimmte Flamm^nfcrm und V"r.xeübertragungscharakt^riet ik des Svster.o zu erreichen.

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Verfahren zur Regelung der Verbrennung nach einem der Ansprüche 1-3* dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Stufen unfaßt:

die Gesamtöffnungsfläche der einzelnen Brennstofföffnungen (32) wird mit Hilfe des folgenden Ausdruckes bestimmt: . .

Q =

darin bedeuten:

Q = Flußrate (cm /min)

Λ = Öffnungsfläche (cm )

C = Ausstoßkoeffizient (ca. 0,65)

&P = Druckabfall (mm Wassersäule, ca. 703 mm Wassersäule (= 1 psi)3

f - Dichte des Fluidec (jg/cm ,ca. 8 χ ΙΟ" g/cm (0,05 lb/ft³) für Naturgas^;

die Anzahl der Brennstofföffnungen (32) wird mit Hilfe des folgenden Ausdruckes bestimmt: .

^Bf ^{= Nd}f

i = 0,3 + 0,05;

aarin bedeuten:

B₄, = Rrennstoffabsperrverhältnis II = Anzahl der radialen Brennst off öffnungen (32) d = Durchmesser der Brennstofföffnungen (32) (cm)

D = Durchmesser den zentralen Verteilerrohres (28) (cm); P

die Ablenkscheibe (31) vird mit einer effektiven Querr.chrittrrfl?^:.che versehen, welche 25 bis 55 % des Querccr.ritt^r. der rir.r,forr.i~en Flüche des Oxydationsmittel-

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stromes beträgt.

. Verfahren zur Regelung der Verbrennung nach einem der Ansprüche 1 - *J, dadurch gekennzeichnet, daß der Viert des Verhältnisses der Impulse des Oxydationsmittelstromes zu dem des Brennstoffstromes zwischen 12 und liegt.

6. Verfahren zur Regelung der Verbrennung für gasförmige Brennstoffe nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindringtiefe des Brennstoffes in den Oxydationsmittelmantel gemäß folgender Gleichung bestimmt wird:

darin bedeuten:

1
c

Eindringtiefe (cm)

tfffnungskoeffizient, dimensionslos

öffnungsstrahldurchmesser (cm)

Brennstoffstrahldichte (g/cm )

Luftdichte (g/cm·⁵)

Brennst offStrahlgeschwindigkeit (cm/s)

Luft Strahlgeschwindigkeit (cm/s)

axialer Absta.nd von der Einführung (cm)

enpirisch^r Exponent, Fkt. (Öffnungsgeometrie)

o/?5 f.'ir quadratlcche Öffnungen

^¹J-' iüx

Öffnungen.

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BAD ORIGINAL

7« Verfahren zur Regelung der Verbrennung Im Falle von flüssigen Brennstoffen nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindringtiefe des flüssigen Brennstoffes in den Oxydationsmittelmantel nach folgender Gleichung bestimmt wird:

1 * O

darin bedeuten:

χ = Eindringtiefe (cm)

D = Öffnungsdurchmesser (cm) Re = Reynolds-Zahl,

We = Weber-Zahl,

DpV²

8. Pruckluftstrombrenner zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-7, der in zusammengestelltem Heizkesselsysten verwendet wird, welcher eine Verbrennungszone und Einrichtungen für Einspeisung eines unter Druck stehenden Oxydationsmittels und eines unter Druck stehenden Brennstoffmittels aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Erenner folgende Vorrichtungen ur.f c^.t:

pin Oxyd,... lonsmittelzufi'.hrungsrohr (27), v.^;el"ches in Verbindung -**■ Oer Verbrenr.un^rnone (16) steht; eine Von _.-.:.*:un^ zur Perulierung des Oxydationsmittel-

- 3¹» -

stromes, welche an dem Oxydationsmittelzuführungsrohr (27) angebracht ist;

ein innerhalb des Cxydationsmittelzuführungsrohres (27) koaxial angebrachtes Brennstoffverteilerrohr (28), welches zusammen mit dem Oxadationsmittelzuführungsrohr (27) pine ringförmige Strümunssbahn (33) für das Oxydationsmittel bildet und nahe an seinem verbrennungszonensei- . tigen Ende (30) eine Vielzahl von radial ausgerichteten und auf dem Umfang äquidistant angeordneten Brennstofföffnungen (32) aufweist, wobei die gesamte Öffnungsfläche d°m folgenden Ausdruck genügt:

Q = 40,1 CA /
darin bedeuten:
Q = Flußrate (cm /mir.)
Λ = Öffnungsfläche (cm²)
C = Ausstofkoeffizient (ca. 0,65)

ΔΡ = Druckabfall [mm Wassersäule, ca. 703 mm Wassersäule (= 1 psi)}

f - Dichte des Pluides [g/cm , ca. 8 χ 10~ g/cm (= 0,05 Ib/ft? für Naturgas!;

und wotei die Anzahl der Brennstofföffnungen (32) dem folgenden Ausdruck genügt:

B = Ni_f

_ = 0,3 i 0,05;

^ Π Q ο π ρ / rn 1
BAD ORIGINAL

B_f = Brennstoffabsperrverhältnis

N = Anzahl der radialen Brennstofföffnungen (32)

d_r = Durchmesser der Brennstofföffnungen (32) (cm)

D = Durchmesser des zentralen Verteilerrohres (28) (cm) P

eino am brennzonenseitig;en Ende (30) des Brennstoffverteilerrohres (2^ς) befestigte Ablenkscheibe (31)» deren Durchmesser eine effektive Querschnittfläche aufweist, welche 25 bis 55 % der QuerschnittflHche der
StrPmuncsbahn (33) für das Oxydationsmittel beträft.

.H. HNCKE. 0)Η.·ΙΝ(λΚ IMPLHNG. t.

5 OBS

-Jfe-

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