DE2447151C3 - Brenner zur Verbrennung von flüssigem Brennstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner zur Verbrennung von flüssigem Brennstoff, insbesondere Heiz- und Dieselöl, mit Luft, mit einer Druckzerstäubungsdüse für den flüssigen Brennstoff und einen; an diese anschließenden Zerstäubungskanal, :n dessen Umfang ein Ringkanal für ein Zerstäubungsmed im in mehreren tangential angeordneten Zerstäubungsbohrungen mündet, und einer koaxialen Zuleitung für Verbrennungsluft, welche axial gleichgerichtet zum Brennstoffstrahl nach Verlassen des Zerstäubungskanals zutritt und einer dem Zerstäubungskanal stromab nachgeordneten Mischzone, welche von einem zylindrischen Mantel umfaßt ist, nach Patent 23 20 442.

Der in dem erwähnten Hauptpatent beschriebene Brenner arbeitet zufriedenstellend bei der Verbrennung von flüssigen Brennstoffen und wurde in vielen Fällen bereits eingebaut. Von diesem Brenner ausgehend, stellte sich die Aufgabe, den Brenner in einfacher Weise konstruktiv so zu verändern, daß bei Verwendung des Brenners zur Beheizung eines Heizrohres eine gleichmäßige und vollständige Verbrennung über eine längere Strecke erfolgt so daß ein gleichmäßiger Wärmeübergang ermöglicht ist.

Die genannte Aufgabe wird gelöst bei einem Brenner gemäß Hauptpatent, bei dem der zylindrische Mantel koaxial von einem Rohr umgeben ist, durch das weitere Verbrennungsluft in gewendelter Bahn dem am Austritt des zylindrischen Mantels brennenden Gemisch zuführbar ist.

Die neue Brenneranordnung ermöglicht es, daß die relativ kühle, gewendelt zugeführte Luft eine Art Isolationsschicht für die heißen Brenngase gegenüber der Wand des Heizrohres bildet und sich erst auf einer längeren Strecke dem brennenden Gemisch beimischt.

Zwar ist bereits aus der US-PS 36 30 024 ein Brenner bekannt, dem zusätzlich Luft in Wirbeln zugeführt wird. Bei diesem Brenner wird aus einer Druckzerstäuberdüse kommender Brennstoff durch einen Luftstrom aus Kanälen erfaßt, zerstäubt und tritt anschließend aus dem Zerstäubungskanal aus. Danach sorgt ein weiterer, in Wirbeln gelenkter Luftstrom für einen Schraubenlinienwirbel, der eine gute Durchmischung gewährleistet und den Staubstrahlstrom stabilisiert Diese Luft soll ferner die Ablagerung von Ruß auf den nachgeschalteten Brennerteilen verhindern.

Die Art der Luftzuführung sieht demnach nicht vor, daß eine stabile Wendelung der Luft aufgebaut wird, da

ίο die zusätzlich zugeführte Luft sich möglichst rasih mit dem Brennstoffstrah! vermischen soll, um die Brennstoff-Taschen aufzulösen. Dadurch wird bei dem bekannten Brenner keine gedehnte Flammenfront aufgebaut

is Erfindungswesentlich ist demnach, daß der Mündung des Mantelrohres eine weitere Luftzuführung (»Tertiärluft«) nachgeordnet ist durch die der Rest der Verbrennungsluft zugeführt ist Dazu ist eine tangential zum Mantel des Brennerrohres, im wesentlichen senkrecht zur Brennerachse angeordnete Zutrittsöffnung für die Tertiärluft vorgesehen. Diese bekommt durch die tangentiale Zuführung eine zur Brennzone hin gewendelte Bahn; durch die Fliehkraft werden Luftmassen an die Peripherie gedrückt Es kommt damit über eine längere Strecke zu einer dosierten Zugabe der Tertiärluft zu den verbrennenden Gasen bzw. öltröpfchen, wobei gleichzeitig eine Isolation von heißer Brennzone zur Wand durch die rotierende Luft gegeben ist

Ein Vorteil besteht darin, daß, obwohl eine lange Flamme mit einer entsprechend niedrigeren Temperatur im Kopfteil gebildet wird, diese doch mittels einer Zündkerze gezündet werden kann, ohne daß es zu Schmutzablagerungen kommt. Voraussetzung dafür ist die sehr gute Zerstäubung in dem Brenner. Im

Gegensatz dazu ist eine Zündflamme zum Zünden

komplizierter, da sie eine Gas- und Zuftzufuhr benötigt und überwacht werden muß.

Die guten Eigenschaften des Brenners kommen zum

Tragen, wenn der Brennermündung ein langes Heizrohr nachgeschaltet wird und die Verbrennung über die gesamte Heizrohrlänge ausgedehnt wird. Das Heizrohr erwärmt sich hierbei gleichmäßig. Das Heizrohr kann auch mehrere Krümmer-Strecken aufweisen und damit dazu dienen, außen vorbeistreichende Gase zu erwärmen. Diese Ausführungsform hat sich insbesondere beim Einbau in Tunnelöfen bewährt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung

so zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch einen Brenner; F i g. 2 einen Schnitt gemäß Linie 2... 2 der F i g. 1; F i g. 3A und 3B einen Teil des Brenners im Bereich der Zerstäubungsdüse (Fig.3B nach Schnitt B... Bm Fig.3A);

Fig.4 den Brenner mit nachgeschaltetem gekrümmten Heizrohr.

Der in Fig. 1 dargestellte Brenner stimmt in einigen technischen Einzelheiten mit dem Brenner des Haupt patentes Uberein. Es sind daher die gleichen Bezugszei chen für gleiche Teile gewählt worden.

Der Brenner, allgemein mit 100 bezeichnet, besitzt ein äußeres, abgestuft gestaltetes Gehäuse 25, das zylindersymmetrisch z. B. aus Stahlblech oder Stahlguß gefertigt ist. Der obere, erweiterte Teil 26 verjüngt sich zu einem unteren Teil 27, der in einem Flansch 28 endet und sich in einem Anfangsstück 29 eines Heizrohres fortsetzen kann. Von außen ragt in das Gehäuse 25 eine

Zündvorrichtung (Zündkerze 18) hinein. Außerdem ist eine UV-Flammüberwachung 14 vorgesehen.

Der obere Teil 26 ist durch einen Gehäusedeckel 30 abgeschlossen, in den ein Sichtglas 17 eingelassen ist. Weilerhin umschließt der Gehäusedeckel 30 den zylindrischen Mantel 11 eines inneren Brennerteils 101, der in seinem Aufbau dem Brenner gemäß Hauptpatent gleicht. Er verfügt über einen Zerstäubungsteil 10, der mit zwei Anschlüssen für die öl-Zuführung 20 und für die Zuführung der Zerstäubungsluft (Primärluft) 21 versehen ist. Der zylindrische Mantel 11 besitzt eine weitere seitliche Zuführungsleitung 16 für die Verbrennungsluft (Sekundärluft). Der Zerstäubungsieil 10 ist gegenüber dem Zerstäubungsteil der Vorrichtung gemäß Hauptpatent wesentlich verlängert

F i g. 2 zeigt den Schnitt durch den erweiterten Teil 26 des Brenners. An dem äußeren Mantel ist ein Zuftzuführungskanal 32 angeschlossen, durch den die Tertiärluft k\ eine äußere Kreisbahn eingeblasen wird. Die in Drehung versetzte Luft wird durch die Fliehkraft nach außen gedrückt und verläßt den unteren Teil 27 der Brenneranordnung in einer gewendelten Strömung. Sie bildet damit eine Wärmeisolationsschicht gegen den heißen Brennstrahl im Inneren des Gehäuses 25.

In den Fig.3A und 3B sind die Teile der ölzerstäubung dargestellt. Über eine Leitung 20 wird des öl einer Druckzerstäubungsdüse 1 für den Brennstoff unter Druck zugleitet Luft, die unter einem Druck von etwa 03—0,5 bar steht, gelangt durch den freien Raum des Zerstäubungsteiles 10 und über einen Ringkanal 9 in die sternförmig-tangential angeordneten Kanäle 3 (s. Fig.3A), die im unteren Teil des Zerstäubungsteiles 10 um einen Zerstäubungskanal 2 angeordnet sind. Die Ölleitung endet in der Druckzerstäubungsdüse 1 für den Brennstoff, welche kurz vor dem Zerstäubungskanal 2 ihre Mündung besitzt Durch die tangentialen Kanäle 3 wird das Zerstäubungsmedium in einer Ebene senkrecht oder schräg zur Brennerachse zugeführt

Über die Mündung der Zerstäubungsdüse 1 hinaus ist der zylindrische Mantel 11 verlängert, so daß die innerhalb des Mantels 11 zugeführte Sekundärluft sich zunächst innig mit dem Brennstoff-Luft-Gemisch vermischen kann. Der Mantel 11 endet in einer Kante AA und läßt das vorhandene Volumen sieh in einen größeren Querschnitt expandieren. Diesem größeren Querschnitt im unteren Teil 27 des Gehäuses 25 wird die weitere Verbrennungsluft (Tertiärluft) gewendelt zugeführt

Die Sekundärluft kann in einer anderen Ausführungsform (nicht dargestellt) unter Umständen von der

ίο Tertiärluft regelbar abgezweigt sein.

Es hat sich erwiesen, daß durch die Zuführung von Tertiärluft in gewendelten Bahnen die Verbrennung über eine längere Strecke nach und nach eintritt Fig.4 zeigt ein längeres, gekrümmtes Heizrohr 34, das sich an die Brenneröffnung anschließt Dieses Heizrohr erwärmt sich beim Betrieb auf seiner ganzen Länge gleichmäßig. Stellen, die zum Überhitzen neigen, sind praktisch vermieden. Ein solches Rohr kann in einen Tunnelofen eingesetzt werden. Die auf einem Transportband befindliche Ware wird von heißer Luft umspült, die über einen Ventilator in einem Kreislauf an dem Heizrohr vorbeigeführt wird, \jj die heißen Brenngase nicht direkt in einen Ofenraum eingespeist werden, kann eine wesentlich »sauberere« Atmosphäre geschaffen werden als bei einer Direkt-Einspeisungder heißen Brenngase in die Ofenatmosphäre. Dabei ist zu bemerken, daß bei der Figuration gemäß Fig.4 der Flammfuß sich in der Ebene Ei befindet und der gesamte Brennstoff erst in der Ebene £°2 vollständig

jo verbrannt ist

Es besteht die Möglichkeit, den Brenner 1OG statt mit öl oder einem anderen flüssigen Brennstoff auch mit einem Brenngas zu betreiben. Hierzu wird die Öllieitung 20 geschlossen. Ein Brenngas-Luft-Gemisch wird durch

J5 die Leitung 16 eingespeist Durch den Zerstäubungsteil (Leitung 21) wird Druckluft eingepreßt Das durch die Leitung eingespeiste Gas-Luft-Gemisch gelangt in die Brennerzone unterhalb der Kante A-A. In diesem Bereich wird noch die Tertiärluft zugemischt, die gewendelt sich über eine längere Strecke dosiert mit dem Brennstrahl vermischt und für eine weitere Verbrennung sorgt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   1, Brenner zur Verbrennung von flüssigem Brennstoff, insbesondere Heiz- und Dieselöl, mit Luft, mit einer Druckzerstäubungsdüse für den flüssigen Brennstoff und einem an diese anschließenden Zerstäubungskanal, in dessen Umfang ein Ringkanal für ein Zerstäubungsmedium in mehreren tangential angeordneten Zerstäubungsbohrungen mündet, und einer koaxialen Zuleitung für Verbrennungsluft, welche axial gleichgerichtet zum Brennstoffstrahl nach Verlassen des Zerstäubungskanals zutritt, und einer dem Zerstäubungskanal stromab nachgeordneten Mischzone, welche von einem zylindrischen Mantel umfaßt ist, nach Patent 2320442, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung des Brenners zur Beheizung eines Heizrohres der zylindrische Mantel (11) koaxial von einem Rohr umgeben ist, durch das weitere Verbrennungsluft in gewendelter Bahn dem am Austritt des zylindrischen Mantels (11) brennenden Gemisch zufuhr bar ist
2. 2. Brenner nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine tangential zum Mantel (11), im wesentlichen senkrecht zur Brennerachse angeordnete Zutrittsöffnung für die weitere. Verbrennungsluft