DE2541880A1

DE2541880A1 - Brenneranordnung zur verwendung in abgasleitungen

Info

Publication number: DE2541880A1
Application number: DE19752541880
Authority: DE
Inventors: Hershel E Goodnight; Richard R Martin
Original assignee: John Zink Co
Current assignee: Zinklahoma Inc
Priority date: 1974-09-20
Filing date: 1975-09-19
Publication date: 1976-04-01
Also published as: GB1510168A; DE2541880C2; US3958922A; NL7510978A; IT1047125B; FR2285574B1; CA1051770A; NL176806C; JPS5157035A; FR2285574A1

Description

Brenneranordnung zur Verwendung in Abgasleitungen

Die Erfindung betrifft in Leitungen verwendbare Brenner und insbesondere, jedoch nicht ausschliesslich, Brenner, die in sauerstoffarmer Umgebung einsetzbar sind, so in Turbinen-Abgasleitungen, um die Temperatur derartiger Abgase auf ein verwendbares Niveau anzuheben.

Turbinenabgase aus Gasturbinen werden im allgemeinen als Abfallprodukte angesehen, da derartige Gase nur eine Temperatur von

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etwa 315 C - 430 C besitzen, weshalb derarti zeugung oder dergleichen nicht geeignet sind.

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etwa 315 C - 430 C besitzen, weshalb derartige Gase zur Dampfer-

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Dampferzeugung mittels Heissluftströmung erfordert normalerweise Temperaturen von 650 C - 760 C. Die fehlende Temperatur kann ohne weiteres durch in der Leitung verwendete Gasbrenner erreicht werden, indessen erweist sich Erhitzung durch Gas als teuer und angesichts der bestehenden Energiekrise als unerwünscht.

Es hat sich ausserdem erwiesen, dass Turbinenabgase bekannter Zusammensetzung nur etwa 16 % Sauerstoff enthalten, weshalb es bisher als unmöglich angesehen wurde, mit Hilfe eines derartig niedrigen Sauerstoffgehaltes die Verbrennung von Brenneranordnungen aufrechtzuerhalten, welche unter Verwendung von geringwertigem Öl arbeiten.

Eine weitere Forderung an Brenneranordnungen in Leitungen, unabhängig von der Bauart der Brennstoff-Brenner besteht darin, dass es möglich ist, die Flamme jedes Brenners visuell oder auf elektromagnetische Weise zu überwachen. Es hat sich bisher als schwierig erwiesen, dieser Anforderung bei Brennern in Reihenformation gerecht zu werden, unter anderem dadurch, dass die Kontroll- bzw. Überwachungsröhren nach starker Wärmeentwicklung durch Rauch oder dergleichen blockiert werden. Es kann auch eine gewisse visuelle bzw. ultraviolette Absorption stattfinden, welche eine genaue Überwachung der Flammenbildung verhindert.

Demgegenüber wurde erfindungsgemäss eine in einer Leitung verwendbare Brenneranordnung geschaffen, welche den vorstehend genannten Problemen gerecht wird und welche es ermöglicht, eine Reihe von Öl-Brennern in der Abgasleitung eines Turbinenabgassystems zu montieren. Dabei ist es möglich, mit Hilfe der Brenner-

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anordnung das Öl im wesentlichen rauchlos zu verbrennen.

Jeder der Brenner eignet sich zur Gasverbrennung bei Verwendung mit Brennstoff-Brennern oder als Unterstützung derartiger Brennstoff-Brenner.

Die Brenner-Geräte sind gemäss der Erfindung seitlich zueinander versetzt, um den Einsatz geradliniger Überwachungsrohre zu ermöglichen. Diese Rohre werden jeweils an jedem der Brenner angebracht und dienen zur visuellen oder ultravioletten Überwachung der Flamme. Ein Reinigungssystem ist innerhalb des Überwachungssystems vorgesehen, um das Rohr von Rauch oder von anderen Gasen zu reinigen, welche die Neigung besitzen, elektromagnetische Strahlung zu blockieren, insbesondere bei Einsatz im ultravioletten Spektrum.

Jeder Brenner der Anordnung gemäss der Erfindung ist mit einer Flüssig br ennstoff-Düse versehen, welche bezüglich der Turbinenabgase strömungsabwärts gerichtet ist und welche sich eignet, Öl mit Dampf zu vermischen, um dergestalt das Öl zum Zwecke nachfolgender Verbrennung fein zu verstäuben, wenn die Vermischung mit Turbinenabgas vollzogen wird. Der Dampf wird über ein Rückleitungsrohr vom Kessel bzw. vom strömungsabwärts befindlichen Dampferzeuger abgezweigt. Die Brennerkammer für jeden Brenner ist insbesondere so ausgebildet, dass sie ein Verwirbelungsmuster der Heissgase erzeugt, um eine erneute Verbrennung bzw. Nachverbrennung, also eine vollständigere Verbrennung zu verursachen, dergestalt, dass Rauchbildung und Verunreinigungen vermieden werden.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.

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Fig. 1 ist eine Perspektivansicht eines Kessels bzw. eines Dampferzeugers, welcher an eine Turbinenabgasleitung mit einer darin befindlichen Brenneranordnung gemäss der Erfindung angeschlossen ist;

Fig. 2 ist eine Schnittansicht der Brenneranordnung nach Fig. 1 in Richtung der Turbinenabgasströmung;

Fig. 3 ist eine Seitenansicht einer Säule von Brennern von Linie 3-3 in Fig. 2j

Fig. 4 ist eine Vorderansicht der Brennersäule nach Fig. 3j

Fig. 5 ist eine Draufsicht der Brennersäule nach Fig. 2 von Linie 5-5 in Fig. 2;

Fig. 6 ist eine Vorderansicht eines einzelnen Brenners nach Fig. 2; und

Fig. 7 ist eine seitliche Schnittansicht des Brenners nach Fig. 5 entlang Linie 7-7 in Fig. 5.

In der Zeichnung ist mit Bezugsnummer 2 ein Dampferzeuger, Kessel oder dergleichen dargestellt, welcher an einer Seite eine Heissluft-Einlassleitung 4 aufweist. Das Aussenende der Einlassleitung 4 ist an eine Turbinen-Abgasleitung 6 angeschlossen, deren Inneres mit dem Inneren der Heissluft-Einlassleitung 4 in offener Verbindung ist. Die Leitung 6 ist mit dem Auslass eines Turbinengenerators oder dergleichen (nicht dargestellt) verbunden, wobei die Strömungsrichtung

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der warmen Turbinenabgase durch den Pfeil 8 wiedergegeben ist. Mit Bezugsnummer 10 ist eine Leitungs-Brenneranordnung mit einer

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Reihe von Brennern 12 wiedergegeben, deren Flammenmantel oder Flammenkegel strömungsabwärts bzw. mit der Strömung der Leitung 6 gerichtet sind.

Gemäss Fig. 2 umfasst der Brenner 10 einen rechtwinkligen Rahmenaufbau mit entgegengesetzt befindlichen Seitenrahmen 14 und 16, mit einem oberen Rahmen 18, der die zwei oberen Enden der Seitenrahmen 14 und 16 verbindet, und mit einem entgegengesetzt befindlichen unteren Rahmen 20, der die unteren Enden der Seitenrahmen 14 und 16 verbindet. Der Rahmenaufbau ist in Grosse und Form der Innenfläche der Leitung 6 angepasst. Die Brenneranordnung 10 weist fernerhin mehrere vertikale Säulen von Brennern 22 auf, wobei jede Säule gemäss Fig. 2 aus vier vertikalen Abstand besitzenden Brennern gebildet ist. Die Brenner sind mittels mehrerer Rohr-Sammelleitungen in nachfolgend beschriebener Weise am zugeordneten Rahmenkörper angebracht.

Gemäss Fig. 6 und 7 weist jeder Brenner 12 eine zylindrische Hülle bzw. einen zylindrischen Mantel 24 mit einer am vorderen Ende befindlichen, nach innen gerichteten ringförmigen Lippe 26 auf. Das rückwärtige Ende des Mantels 24 ist an einer rückwärtigen Halteplatte 28 befestigt, an der sich eine zentrale Öffnung 30 befindet. Die innere Lippe 32 der Halteplatte 28 ist nach vorne in das Innere der Hülle bzw. des Mantels 24 gerichtet. Eine zylindrische Luft-Hülle 34 ist am rückwärtigen Ende des Mantels 24 befestigt und erstreckt sich von der Trag- oder Halteplatte 28 aus nachfolgend erläuterten Gründen rückwärtsgerichtet.

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Ein zylindrischer, dickwandiger Hüllenkörper 36 ist innerhalb des Mantels 24 vorgesehen und besteht aus hitzebeständigem Material. Das vordere Ende des Hüllenkörpers 36 ist mit einer äusseren Abschrägung 38 versehen, welche der Form der ringförmigen Lippe 26 angepasst ist. Das innere vordere Ende des Hüllenkörpers 36 ist bei 40 nach aussen erweitert und endet am äusseren Ende des schrägen Teils 38. Mehrere Brenner-Tragkörper 42 sind mit einem Ende an der rückwärtigen Fläche der Halteplatte 28 angeordnet und erstrecken sich sowohl rückwärtsgerichtet als auch radial von der Halteplatte nach innen, wobei sie in einem Hülsenkörper 44 enden. Die Hülse 44 ist bezüglich des Hüllenkörpers 36 und bezüglich des Mantels 24 koaxial ausgerichtet.

Eine zylindrische Brennstoffdüse 46 ist verschiebbar innerhalb der Hülse 44 angeordnet, wobei das vordere Ende bzw. die Düsenspitze 48 axial mit der Öffnung 30 in der Halteplatte 28 fluchtend endet.

Die Brennstoffdüse 46 besteht aus einem zylindrischen Körper, in dem sich in der Mitte eine längliche Öffnung 52 befindet. Eine längliche Ölspeiseleitung 54 ist in der Mitte innerhalb der Öffnung 52 vorgesehen, wobei sich das vordere Ende der Leitung 54 in den Düsenkörper 48 erstreckt, während das rückwärtige Ende in einem Anschluss 56 endet. Das rückwärtige Ende der Ölspeiseleitung 54 ist bezüglich des Körpers 50 mittels geeigneter O-Ringe 58 und einer Verschlussmutter 60 abgedichtet. Eine Dampfeinlassöffnung 62 ist im Körper 50 der Brennstoffdüse ausgebildet und steht mit der Öffnung 52 in Verbindung. Die Aussenkante der Öffnung 62 endet in einem Anschluss

Die Düsenspitze 48 besteht als Stopfenkörper 66, welcher das vordere Ende der Öffnung 52 des Körpers oder Gehäuseteils 50 verschliesst.

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Der Stopfenkörper 66 ist gemäss Darstellung mit mehreren radial sich erstreckenden Bohrungen 68 ausgestattet. Das Aussenende der Bohrungen umgibt das vordere Ende der Düsenspitze 48, während die inneren Enden der Bohrungen mit der Brennstoff- bzw. Ölleitung 54 in Verbindung sind. Der Stopfenkörper 66 ist auch nnit mehreren radial sich erstred< enden Bohrungen 70 versehen, die die Bohrungen 68 an einem Ende schneiden, wobei ihr entgegengesetztes Ende ausserhalb der Brennstoffleitung 54 mit der Öffnung 52 in Verbindung steht.

In die Brennstoffeinlassöffnung bzw. den Anschluss 56 gelangender Brennstoff gelangt also durch die Brennstoffleitung 54 und wird über die radialen Bohrungen 68 der Düsenspitze 48 ausgestossen. Gleichzeitig umgibt ein in die Einlassöffnung 62 gelangender Dampf die Brennstoffleitung 54, bewegt sich durch die Bohrungen 70 und wird mit dem Öl bzw. Brennstoff in den Bohrungen 68 vermischt, bevor er in das Innere des Hüllenkörpers 36 ausgestossen wird. Der Dampf dient also dazu, das Öl in feine Tröpfchen zu verteilen, welche daraufhin in nachfolgend beschriebener Weise innerhalb des Hüllenkörpers 36 verbrannt werden.

Der Hüllenkörper 36 ist auch mit einem Paar entgegengesetzt befindlicher Gaseinlassöffnungen 72 und 74 versehen. Die Einlassöffnungen verlaufen tangential zur Innenfläche des Hüllenkörpers 36. Die Aussenenden der Öffnungen 72 und 74 sind erweitert und sind mit Gasexnlass-Verbindungen 76 und 78 ausgestattet. Die Innenenden der Gasverbindungen sind mit geeigneten Gasmuffen bzw. Übergangsstücken 80 und 82 versehen.

Der Hüllenkörper 36 und der zugeordnete Mantel 24 sind fernerhin mit einer sie durchsetzenden Überwachungs-Öffnung 84 ausgestattet.

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Die Öffnung steht mit dem Inneren des Hüllenkörpers 36 in Verbindung. Der Aussenteil der Öffnung 8.4 ist mit einem Hülsenkörper 86 versehen, der zur Aufnahme eines Überwachungsrohres 88 dient. Der Zweck dieses Rohres ist nachfolgend im einzelnen erläutert.

Gemäss Fig. 2 bis 5 befinden sich innerhalb des Rahmens der Brenneranordnung mehrere vertikal befindliche Gassammelleitungen 90. Je eine derartige Mehrfach- oder Sammelleitung ist für jede Säule 22 von Brennern vorgesehen. Das obere Ende der Leitungen 90 erstreckt sich durch den oberen Rahmenkörper 18 und ist an einer Gaseinlassleitung 92 angeschlossen. Diese ihrerseits steht mit einer (nicht dargestellten) Gasquelle in Verbindung. Das untere Ende der Leitungen oder Rohre 90 ist mittels einer einstellbaren Strebe 94 am unteren Rahmenkörper befestigt und endet an diesem. Der Mittelteil des Gasrohres 90 ist mit einem rückwärtig versetzten Übergang 96 versehen, wie sich aus Fig. 3 ergibt. Dieser versetzt den unteren Abschnitt des Rohres 90 bezüglich des oberen Abschnittes in rückwärtiger Richtung.

Der oberste Brenner 12 jeder Säule ist mittels geeigneter Streben 98 an einer Seite des Gasrohres 90 befestigt, während der von der Oberseite gezählt zweite Brenner mittels entsprechender Streben 100 an der entgegengesetzten Seite des Rohres 90 befestigt ist. Auf diese Weise werden die zwei oberen Gasbrenner im vertikalen Sinne nicht nur voneinander getrennt, gleichzeitig sind sie in Querrichtung gegenseitig aus nachfolgend erläuterten Gründen versetzt vorgesehen. Der nächste untere Brenner 12 ist wiederum mittels einer geeigneten Strebe 102 an einer Seite des unteren Teils des Rohres 90 befestigt, während der unterste Brenner 12 mittels einer Strebe bzw. mittels eines Bügels 104 an der entgegengesetzten Seite am unteren Abschnitt des Rohres

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90 angebracht ist. Auf diese Weise sind die zwei unteren Brenner gegenseitig versetzt. Ausserdem sind die unteren zwei Brenner bezüglich der zwei oberen Brenner rückwärtsgerichtet versetzt, so dass sichergestellt ist, dass sich kein Brenner in irgendeiner Säule direkt oberhalb eines anderen Brenners in der gleichen Brennersäule befindet.

Wenn die Überwachungs- oder Abtastrohre 88 an jedem Brenner in vorstehend beschriebener Weise befestigt sind, dann kann sich jedes derartige Rohr infolge der seitlichen und in Längsrichtung bestehenden Versetzung der Brenner 12 gerade nach oben durch den oberen Rahmenkörper 18 erstrecken, dergestalt, dass visuelle Einsichtnahme in das Innere jedes Brenners von einer gemeinsamen Position aus möglich ist, d.h. von der Oberseite der Gasleitung 6.

Es ist vorstehend ausgeführt worden, dass das untere Ende der Abtastrohre 88 jeweils an der Hülse 86 jedes Brenners befestigt ist, während sich das obere Ende durch den Rahmenkörper 18 erstreckt und mit einem oberen Kappen- oder Verschlusskörper 106 endet. Der Verschlusskörper 106 ist mit einem Paar photosensitiver, elektrischer Einrichtungen 108 versehen, welche gegenüber ultravioletter Strahlung empfindlich sind, um das Bestehen einer Flamme innerhalb des Brennermantels jedes Brenners 12 zu überwachen. Die photosensitiven Einrichtungen 108 können an eine zentrale Überwachungsstation oder an ein Überwachungspult (nicht dargestellt) angeschlossen sein, wodurch das Bestehen einer Flamme in jedem Brenner überwachbar ist. Wenn zwei derartige photosensitive Einrichtungen 108 in jedem Verschluss 106 vorgesehen sind, dann wird eine grössere Verlässlichkeit im Flammenüberwachungssystem erzielt.

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Das obere Ende der Überwachungsrohre 88 ist mit einer Reinigungs-Lufteinlassleitung 110 versehen, deren äusseres Ende an eine Luftdruckleitung 112 angeschlossen ist. Diese ihrerseits ist an einen Luftverdichter (nicht dargestellt) angeschlossen. Mehrere die Abtastbzw. Überwachungsrohre fluchtend haltende Streben 114 sind zwischen den Rohren 88 und dem jeweiligen Rohr 90 vorgesehen, um eine fluchtende Lage der Rohre 88 bezüglich der Brenner 12 sicherzustellen.

Die Gaseinlassverbindungen 76 und 78 jedes Brenners sind mittels Verbindungsleitungen 116 und 118 mit der Gas-Mehrfachleitung 90 verbunden, um Gas den Gasauslassübergangsstücken bzw. -muffen 80 und 82 jedes Brenners 12 zuzuleiten.

Jede Säule von Brennern 12 ist auch mit einem vertikalen Öl-Einlassrohr 120 versehen. Das obere Ende des Rohres 120 erstreckt sich durch den oberen, Rahmenkörper 18 und ist an einer (nicht dargestellten) (^zuführungsleitung angeschlossen. Der Mittelteil des Einlassrohres 120 ist mit einem versetzten Übergang 122 versehen, wodurch der untere Teil eines Einlassrohres 20 bezüglich des oberen Rohrendes rückwärtsgerichtet versetzt ist, um eine Anpassung an die rückwärtige Versetzung der unteren zwei Brenner jeder Säule zu erreichen. Die Öl-Einlassöffnung 56 jedes Brenners 12 ist mittels einer geeigneten Ölleitung 124 an der Öl-Einlassleitung 120 angeschlossen. Dabei ist das untere Ende der Öl-Einlassleitung 120 direkt mit der Öl-Einlassöffnung 56 des untersten Brenners 12 in Verbindung.

Jede Säule von Brennern 12 ist fernerhin mit einer vertikal befindlichen Dampfeinlassleitung 126 versehen, deren oberes Ende sich durch den oberen Rahmenkörper 18 erstreckt und an eine Dampfein-

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lassleitung 128 angeschlossen ist. In den meisten Fällen ist die Dampfeinlassleitung 128 an eine Bypass-Dampfleitung 130 angeschlossen, welche ihrerseits an die Dampfquelle angeschlossen ist, so an den Dampferzeuger 2 vorstehend beschriebener und in Fig. 1 dargestellter Konstruktion. Der Mittelteil der Dampf einlassleitung 126 ist auch mit einem rückwärtig versetzten Übergang 130' versehen, wodurch der untere Teil der Dampfeinlassleitung 126 bezüglich des oberen Teils rückwärtig versetzt ist. Die Dampfeinlassöffnungen 62 jeder Brennstoffdüse sind mittels geeigneter Dampfleitungen 132 an die Dampfeinlassleitung 126 angeschlossen. Das untere Ende der Dampfeinlassleitung 126 ist direkt mit der DampfeinlassÖffnung 62 des untersten Brenners 12 verbunden.

Ein längliches, horizontal befindliches Hilfsrohr 134 ist zwischen den unteren Teilen der seitlichen Rahmenkörper 14 und 15 befestigt, wobei ein Ende des Hilfsrohres 134 mittels eines geeigneten Tragkörpers 136 am Rahmenkörper 16 endet. Das entgegengesetzte Ende des Rohres 134 erstreckt sich durch das untere Ende des Seitenrahmenkörpers 14 und ist an eine Hilfs-Gaseinlassleitung 138 angeschlossen. Diese ihrerseits ist mit einer (nicht dargestellten) Gasvorratsquelle in Verbindung.

Jede Säule 12 von Brennern ist mit einer vertikal angeordneten Zündschiene bzw. Zündstange 140 versehen. Das untere Ende des Zündkörpers endet an einem Punkt nahe des Hilfsrohres 134, während das obere Ende oberhalb des obersten Brenners 12 endet. Der Mittelteil des Zündkörpers 140 ist mit einem rückwärts sich erstreckenden Übergang 142 versehen, so dass der untere Teil des Zündkörpers 140 rückwärts bezüglich des oberen Teils versetzt ist.' Der Zündkörper

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140 ist fernerhin mit mehreren vertikal Abstand besitzenden Öffnungen 142 versehen. Der Zweck dieser Öffnungen ist nachfolgend erläutert. Das untere Ende des Zündkörpers bzw. der Zündstange 140 ist mittels einer Verbindungsleitung 134 am Hilfsrohr 134 angebracht.

Die Brenneranordnung 10 ist mit einer Zündeinrichtung 146 versehen, die sich ausserhalb des Rahmens und ausserhalb der Gasleitung 6 befindet. Die Zündeinrichtung 146 umfasst die Zündkammer 148 mit einer an einem Ende befindlichen Lufteinlassöffnung 150 und einer daran angrenzenden Gaseinlassöffnung 152. Die Zündkammer 148 ist ausserdem mit einer geeigneten Zünd- oder Glühkerze 154 versehen, um das Gemisch von Gas und Luft innerhalb der Kammer zu zünden. Die Zündkammer ist mit einem Flammenauslass 156 versehen, der sich durch den unteren Teil des seitlichen Rahmenkörpers 14 erstreckt und in einer Flammendüse 158 am inneren Ende innerhalb der Brenneranordnung 10 endet. Die Flammendüse 158 ist in Verbindung mit Öffnungen 160, die sich in einem Ende des Hilfsrohres 134 befinden.

Zur Inbetriebnahme wird die Brenneranordnung 10 innerhalb einer Turbinenabgasleitung 6 in vorstehend beschriebener Weise angeordnet, wobei die Hüllenkörper 36 der Brenner 12 bezüglich der Turbinenabgase strömungsabwärts gerichtet sind. Die Zündung der Brenner 12 geschieht durch Zünden der Zünd- oder Glühkerze 154, während ein Gemisch von Gas und Luft hindurchgeleitet wird. Auf diese Weise wird eine Flamme aus der Düse 158 in den Bereich der Öffnung 160 des Hilfsrohres 134 abgesprüht. Gas wird über die Gaseinlassleitung 138 dem Hilfsrohr 134 zugeleitet, um entlang des Rohres eine Ramme aufrechtzuerhalten. Das im Hilfsrohr 134 geführte Gas und die Flamme

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werden durch die vertikal befindlichen Zündrohre oder Zündkörper 140 jeder Säule 22 von Brennern 12 zugeleitet.

Die Brenner 12 werden daraufhin gezündet, indem Brennstoff bzw. Öl durch die Brennstoffeinlassleitungen 120 in die Brennstoffeinlassöffnung 56 eingeleitet und Dampf durch die Dampfeinlassleitungen 126 in die Dampfeinlassöffnungen 62 der Brennstoffdüse 46 zugeführt wird.

Brennstoff und Dampf werden daraufhin innerhalb der Düsenspitze 48 vermischt und werden in fächerförmigem Muster in das Innere des Hüllenkörpers 36 versprüht. Das gleichzeitig die Leitung 6 passierende Turbinenabgas gelangt in die Luft-Widerstandskammer, welche durch die zylindrische Hülle 34 jedes Brenners 12 gebildet ist. Die Luft wird dabei durch die Lufteinlassöffnung 30 jedes Brenners und in den Hüllenkörper 36 geleitet, um mit dem flüssigen Brennstoff bzw. dem Öl und dem Dampf vermischt zu werden, welche in vorstehend erläuterter Weise eingesprüht wurden. Das Gemisch von Brennstoff, Dampf und Luft wird dann durch die Mantel- oder Hüllenöffnung gedrückt und nach aussen versprüht, wobei das Gemisch mit den Öffnungen 142 der Zündleitungen oder Zündkörper in Berührung gelangt.

Das Gemisch wird gezündet, so dass sich eine Flamme im Bereich des Hüllenkörpers 36 jedes Brenners entwickelt. Die Strömung der Turbxnenabgase durch die Einlassöffnungen 30 jedes Brenners wird durch das versprühte Brennstoff-Dampf-Gemisch aus der Düsenspitze 48 unterbrochen, wodurch eine Verwirbelung und ein Verwirbelungsmuster entstehen. Dies führt zur Verbrennung und erneuten

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Verbrennung des Gemisches von Brennstoff, Dampfund Luft, d.h., die Verbrennung vollzieht sich vollständig, weshalb Rauch und Verunreinigungen infolge der Verbrennung des Gemisches nicht anfallen. Während der Zündung kann es erwünscht sein, mit Hilfe der Gassammelleitungen 90 Gas über die Einlassöffnungen 72 und 74 jedes Brenners einzuleiten, um die Zündung aller Brenner zu unterstützen. Die Brenner können auch mittels dieser Gaszufuhr allein, also ohne Verwendung der Flüssigbrennstoff-Düse 46 betrieben werden. Nachdem eine Flamme im Brenner erzeugt ist, ist es nicht länger nötig, die Hilfs- und Zündkörper oder -rohre zu benutzen. Diese können indessen kontinuierlich betrieben werden, falls sich dies als zweckmässig erweist.

Nach der Zündung der Brenneranordnung kann die Anwesenheit einer Flamme in jedem Brenner 12 kontinuierlich mit Hilfe der photosensitiven Einrichtung 108 überwacht werden, die sich jeweils im oberen Ende der Überwachungsrohre 88 befindet. Um zu vermeiden, dass Raucheinwirkung oder elektromagnetische Absorption die Flammenüberwachung beeinträchtigt, wird reinigende Luft über die Leitungen 110 in die Rohre 88 eingegeben, wodurch die Luft nach unten gedrückt und aus dem Inneren des Hüllenkörpers 36 jedes Brenners geblasen wird.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, dass mit Hilfe der vorliegenden Erfindung eine wirtschaftliche und wirksame Brenneranordnung geschaffen wurde, mittels welcher die Temperatur von Turbinenabgasen auf verwendbares Niveau angehoben wird, dergestalt, dass der Betrieb von Dampferzeugern oder dergleichen möglich, ist.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1 . ;■ Brenneranordnung zur Verwendung in Abgasleitungen, insbesondere für heisse Abgase führende Leitungen, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Mehrstoff-Brenner (12) in Reihenformation zur Strömung der Heissluft bzw. des Heissgases innerhalb der Abgasleitung (6) ausgerichtet sind, wobei jeder Brenner eine Flamme erzeugt, die in Strömungsrichtung der Abgase gerichtet ist, dass eine Flammen-Überwachungseinrichtung (88) die Abgasleitung durchsetzt und mit jedem Brenner in Verbindung steht, um das Bestehen einer Flamme am Brenner zu kontrollieren, und dass die Flammen-Überwachungseinrichtung aus mehreren geradlinigen Überwachungsrohren gebildet ist, die sich durch den oberen Teil der Abgasleitung erstrecken und nach unten gerichtet verlaufen, dergestalt, dass der untere Teil jedes Rohres jeweils mit einem Brenner in Verbindung steht.
2. Brenneranordnung zur Verwendung in Abgasleitungen, insbesondere für heisse Abgase führende Leitungen, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Mehrstoff-Brenner (12) in quergerichteter Reihe innerhalb der Leitung (6) so angeordnet sind, dass die an jedem Brenner bestehende Flamme in Strömungsrichtung des Abgases innerhalb der Abgasleitung gerichtet ist, dass die Brennerreihe aus mehreren Säulen (22) von Brennern gebildet ist, von welchen jeder bezüglich des anderen Brenners in der Säule seitlich versetzt ist, dergestalt, dass der obere Teil jedes Brenners gegenüber dem oberen Teil der Leitung freiliegt, dass eine Flammen-Überwachungseinrichtung die Leitung (6)

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durchsetzt und mit jeweils jedem Brenner in Verbindung steht, um das Bestehen einer Flamme am Brenner zu bestimmen, wobei die Flammen-Überwachungseinrichtung aus mehreren geradlinigen Überwachungsrohren gebildet ist, die sich durch den oberen Teil der Leitung nach unten erstrecken, während der untere Teil jedes Überwachungsrohres mit den zugeordneten Brennern in offener Verbindung steht, dass sich am oberen Ende jedes Überwachungsrohres ausserhalb der Leitung (6) eine Flammen-Fühlereinrichtung (108) befindet, und dass eine Luft-Reinigungseinrichtung (110) betrieblich dem oberen Ende jedes Überwachungsrohres nahe der Flammen-Fühlereinrichtung zugeordnet ist, um durch jedes derartige Rohr Luft zu drücken, um das Rohr von Rauch und Gasen zu reinigen, welche die Flammen-Fühlereinrichtung in ihrer Wirkung beeinträchtigen können.
3. Brenneranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flammen-Fühlereinrichtung aus wenigstens einem ultraviolett-photosensitiven Gerät (108) besteht, welches durch die Brennerflamme emittierte, elektromagnetische Strahlung aufzeigt.
4. Brenneranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke der Sicherheit zwei ultraviolett-photosensitive Geräte (108) jedem Rohr zugeordnet sind.
5. Brenneranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Brenner einen zylindrischen Flammen-Mantel (24) besitzt, dessen Mittellinie mit der Strömung der heissen Abgase innerhalb der Abgasleitung (6) fluchtet, wobei am strömungsabwärts befindlichen Ende des Mantels (24) eine zum Zwecke der Flammenemission erweiterte Öffnung ausgebildet ist, dass eine Flüssigbrennstoff-Sprüh-

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einrichtung (46) am Mantel (24) befestigt ist und eine Düse (48) aufweist, die sich in das entgegengesetzte Ende des Mantelkörpers erstreckt, dass sich am Ende des Mantels ein die Düse umgebender Lufteinlass (34) befindet, dass im Mantel ferner eine Gaseinlasseinrichtung (74) vorgesehen ist, um Gas in das Mantelinnere einzuleiten, und dass Flammen-Überwachungsöffnungen im Mantelkörper ausgebildet sind und mit der Flammen-Überwachungseinrichtung in Verbindung stehen.
6. Brenneranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennerreihe einen Rahmen (14, 16, 18, 20) aufweist, dessen Aussenform und Abmessung dem inneren Querschnitt und der Abmessung der Heissluft-Abgasleitung entspricht und an dieser befestigt ist, dass die Reihe von Brennern aus mehreren am Rahmen befestigten Brennersäulen (22) gebildet ist, wobei jeder Brenner seitlich bezüglich des jeweils anderenBrenners versetzt ist, dass die Flammen-Überwachungsöffnung jedes Brenners auf der Oberseite des Mantelkörpers vorgesehen und mit der Flammen-Überwachungseinrichtung in Verbindung ist, und dass der Rahmen eine Gas-Zündeinrichtung (140, 142) trägt, die sich jeweils nahe des Mantels jedes Brenners erstreckt und zur Zündung des Brenners dient.
7. Brenneranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Säulenanordnung von Brennern aus vier einzelnen Brennern gebildet ist, wobei die oberen zwei Brenner sowohl vertikal als auch in Querrichtung gegenseitigen Abstand besitzen, während die unteren zwei Brenner sowohl vertikalen als auch in Längsrichtung bezogenen Abstand bezüglich der zwei oberen Brenner aufweisen.

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8. Brenneranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in Längsrichtung bezogene Versetzung der zwei unteren Brenner strömungsaufwärts bezüglich der oberen zwei Brenner besteht.
9. Brenneranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoff-Düsenanordnung eine Dampfeinlassöffnung, eine Öleinlassöffnung, eine Kammer zum Vermischen von Öl und Dampf als auch eine Düsenspitze umfasst, mittels welcher das mit Dampf vermischte Öl in im wesentlichen konischem Muster in den Flammenmantel versprüht wird.
10. Brenneranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heissluftleitung an den Eingang eines Dampferzeugers angeschlossen ist, und dass sich die Brenneranordnung strömungsabwärts desselben befindet und mehrere Mehrstoff-Brenner umfasst, die sich in einer Reihe innerhalb der Heissgasleitung befinden, dergestalt, dass jeder Brenner mit einer Dampfeinlassvorrichtung ausgestattet ist, und dass eine Dampf-Rückleitungseinrichtung zwischen dem Dampferzeuger und der Dampfeinlasseinrichtung ausgebildet ist.
11. Brenneranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heissluftleitung an den Eingang eines Dampferzeugers angeschlossen ist, dass sich die Brenneranordnung strömungsabwärts dazu befindet, wobei jeder einzelne Brenner mit einer Dampfeinlasseinrichtung versehen ist, und dass eine Dampf-Rückleitungseinrichtung zwischen dem Dampferzeuger und der Dampfeinlasseinrichtung angeschlossen ist.

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12. Brenneranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennerreihe aus mehreren Säulenanordnungen von Brennern besteht, wobei jeder Brenner seitlich versetzt bezüglich der anderen Brenner in der Säule ausgebildet ist, während der obere Teil jedes Brenners bezüglich des oberen Teils der Heissgasleitung freiliegt.
13. Brenneranordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Brenner einen zylindrischen Flammen-Mantel (24) besitzt, dessen Mittellinie mit der Strömung der heissen Abgase innerhalb der Abgasleitung (6) fluchtet, wobei am strömungsabwärts befindlichen Ende des Mantels (24) eine zum Zwecke der Flammenemission erweiterte Öffnung ausgebildet ist, dass eine Flüssigbrennstoff-Sprüheinrichtung (46) am Mantel (24) befestigt ist und eine Düse (48) aufweist, die sich in das entgegengesetzte Ende des Mantelkörpers erstreckt, dass sich am Ende des Mantels ein die Düse umgebender Lufteinlass (34) befindet, dass im Mantel ferner eine Gaseinlasseinrichtung (74) vorgesehen ist, um Gas in das Mantelinnere einzuleiten, und dass Flammen-Überwachungsöffnungen im Mantelkörper ausgebildet sind und mit der Flammen-Überwachungseinrichtung in Verbindung stehen.
14. Brenneranordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennerreihe einen Rahmen (14, 16, 18, 20) aufweist, dessen Aussenform und Abmessung dem inneren Querschnitt und der Abmessung der Heissluft-Abgasleitung entspricht und an dieser befestigt ist, dass die Reihe von Brennern aus mehreren am Rahmen befestigten Brennersäulen (22) gebildet ist, wobei jeder Brenner seitlich bezüglich des jeweils anderen Brenners versetzt ist, dass die Flammen-Überwachungsöffhung jedes Brenners auf der Oberseite des

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Mantelkörpers vorgesehen und mit der Flammen-Überwachungseinrichtung in Verbindung ist, und dass der Rahmen eine Gas-Zündeinrichtung (140, 142) trägt, die sich jeweils nahe des Mantels jedes Brenners erstreckt und zur Zündung des Brenners dient.
15. Brenneranordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass jede Säulenanordnung von Brennern aus vier einzelnen Brennern gebildet ist, wobei die oberen zwei Brenner sowohl vertikal als auch in Querrichtung gegenseitigen Abstand besitzen, während die unteren zwei Brenner sowohl vertikalen als auch in Längsrichtung bezogenen Abstand bezüglich der zwei oberen Brenner aufweisen.
16. Brenneranordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die in Längsrichtung bezogene Versetzung der zwei unteren Brenner strömungsaufwärts bezüglich der oberen zwei Brenner gebildet ist.
17. Brenneranordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoff-Düsenanordnung eine Dampfeinlassöffnung, eine Öleinlassöffnung, eine Kammer zum Vermischen von Öl und Dampf als auch eine Düsenspitze umfasst, mittels welcher das mit Dampf vermischte Öl in im wesentlichen konischem Muster in den Flammenmantel versprüht wird.
18. Brenneranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Flammen-Abfühleinrichtung am oberen Ende des Flammen-Überwachungsrohres ausserhalb der Heissgasleitung befindet, um eine Flamme innerhalb des Brenners abzufühlen, und dass eine Luft-Reinigungseinrichtung jedem Überwachungsrohr im

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Bereich der Flammen-Abfühleinrichtung zugeordnet ist, um Luft durch das Rohr nach unten zu drücken, so dass dieses von Rauch und anderen Gasen gereinigt wird, welche die Wirkung der Flammen-Abfühleinrichtung beeinflussen können.
19. Brenneranordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Flammen-Fühlereinrichtung aus wenigstens einem ultraviolett-photosensitiven Gerät (108) besteht, welches durch die Brennerflamme emittierte elektronnagnetische Strahlung aufzeigt.
20. Brenneranordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke der Sicherheit zwei ultraviolett-photosensitive Geräte (108) jedem Rohr zugeordnet sind.

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