DE2708630A1 - Brenner - Google Patents

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PATENTANWÄLTE Dipl.-Ing. R. BEETZ sen. Dipl.-Ing. K. LAMPRECHT Dr.-Ing. R. BEETZ Jr. Dlpl.-Phya. U. HEIDRICH Auch f*«cMs«nwalt Dr.·Ing. W. TIMPE DIpI.-Ing. J. SIEGFRIED

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HTTACHT , LTD., Tokio (Japan)

Brenner

Die Lr find uns bezieht sich auf einen Brenner, der sich 7WV Hemmung eier Bildung von StLckot-offoxiuen ü

Bisher· wurden Vorsehläge pjerrwjht, einen Brenner cle.¹ 7wn I stufenverbrennunppsyntems, \><-l dem -las Voiuinoii der S'rlmärlufL verringert wird, oder einen Brenner zu verwenden, in dem ein ein f.vöiiP.res /\nte i 1 sverhäl tr Ir, df r
PrlmKrluft /,um Pi-ipfrirmlgen Firennntofr dui'wi.iiiendeü niet et; Bf-nnütoil -Luf t-Vorgeniiach verbrannt wird, um die f, von iitlokstof f'oxlden zu hemrren. Jedn^h w?i rfn

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diese FiöRiinpen des Pi'oblems der möglichst we Itgehervler. Verringerung der· Erzeugung von rtickiitoffox Id^n ungeeignet, befriedigende Ergebnisse zv\ Prilelen, da dLe Erzeugung von ΓI Irikstoffox Iden ° i π Schorles Anwftohr.r-n In f!nK'!D [;-;relch zeigt, v.o Φη; Volumen der Prlrnärluf t da.' Niveau des ♦"h^nretiiicht.Ti Lu f'tvo lumens erreicht, und die Flache eine?. Bereichs, wn die Erzeugung von Stickst nffnxt,Jen verringert· wird, be L öi'erine'ri rJe»-· bok; nritt.-ii Λ r·'. <i\c.nx· klein i^t .

Kin geweinm lcri verwpnd'-t.er iJaribrwnnwtorr-rurt.-Vurriil::.·:.uiigs-Verbrennungnbroriner bekiinnf'fr Ar¹I coil Miihar>d ■ I-if Fig. 1 blr ί iirLaui.ert werden. V.'i\ erkennt in Fi.,. ι e I r,f ilpr ririi-1" C L-diimeruiiiindMnr ! , Mtf v;lri '/orgf'mi:^.')! vcri Γ:μ· Ui¹LiJ tt und ρ--·ί^:: TUr^ ige·,-. L i-enrir. to Cf vi//» r/.urL wird iitni an der SlroT^itfseitt; der Urenner^litinmenniiitidung 1 V; r^%-brnnnt . So M Lden sich In dfi¹ Flainmf: »iln e.rrter ίΐ,.ί ,dion.'; \;<:Γ'Ί~:\\ Λ und ein mp, f^r· i; ι roiimbsy 11^ -Jer.so Ltien ί Iegcnd.-i· ;wt.il(jr f{e;ikt l.or.r.b'; rv Ich B fius. ^:^kurid.ir IuTt .-' wlt-d Ii ι t¹ l.;tmmo π ;.--. der 'Jrngoburur.'-'ii monp¹ art; Γη-· I ?i;ge r^rihr^f . Ir. dor. Γ L;;¹. it en lr;t (U.'-? :--e ►•igt.K ϊί,ιχ i mn Η,Γ-τρ'Τί-. t u· die: Jen i c»· ο1ιι·-ι' Kl .-!PHDf, df^reri uno mus '-''¹^ bort.'l ..

WIi fig. 1' x.ei^t., Is·, a.f erste H^-M'' L·- ti:..oer>· ich A '.in bereich, wo .-.lt.· π cu.-r Brenn' ' ^r'f Γ }■ > .i^tsiich L ich In Cu und '!, "ργ'.-.'.'^λ, und d^r .st :'.;maL de:, ersteri M''-ιί-. t I >r,: VeT'lcri:; Λ liegende zweite !',Crik t ionsbere I rh lb^v, i.'ia Bcrelon, wo dM- ^Γ· uriu der H... r'le 17. '^:ira^en heaktlor;: bore ich Λ ^f fzout.t wur'den, >'*■ nf-t :;afM» L Lon zu CAK, bzv/. 'LO

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oyydl^rt werden.

r.Fe" XvA, die brve'igungüger.ehw Indigke I.r der. T , d;i.^t: dl η grcuten Teil de»· «Ί t lckütof fox Idf a'KSiiucht, viel

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geringer als die Oxydationsgeschwindigkeit von Cü und H.,, und die NO-Menge wächst auch in einem Bereich der Flamme weiter, der Jenseits des zweiten Reaktionsbereichs B liegt, bis sie schließlich eine Gleichgewichtskonzentration erreicht.

Es ist bekannt, daß die Gleichgewichtskonzentration so hoch wie 3000 - 5000 ppm wird, wenn das Volumen der Primärluft auf dem Niveau des theoretischen Luftvoluinens ist, falls man eine Flamme thermisch isoliert, um eine Wärmeabführung von der Flamme zu verhindern, und die Temperatur der Flamme auf der bei Wärmeisolation geltenden theoretischen Verbrennungstemperatur hält. Jedoch erreicht in der wirklichen Praxis die Temperatur einen Höchstwert in einom etwas stromab des ersten Reaktionsbereichs A liegenden Bereich, und die Niaximaltemperatur wird hier im wesentlichen gleich der bei Wärmeisolation geltenden theoretischen Verbrennuncstemperatur. Da aber die Temperatur aufgrund der Wärmeabfuhr von der Flamme allmählich niedriger wird, beträgt die schließlich erzeugte NO-Menge nur einige 100 ppm. So verursacht ein verlängertes Halten der Flammt! auf erhöhten Temperaturen einen Anstieg der NO-Endmenge. Auch steigert, wie Fig. 3 zeißt, ein Anstieg der Temperatur die Geschwindigkeit, mit der NO gebildet wird, so daß eine große NO-Menge auch dann erzeugt wird, wenn die Flamme für nur kurze Zeit auf erhöhten Temperaturen gehalten wird. Ein Anstieg der Temperatur der Flamme um etwa 30 ⁰C steigert die NO-Erzeugungsgeschwindigkeit zweifach. Da die durch Verbrennung erzeugte Flammentemperatur in einem Bereich auf einen Maximalwert kommt, wo das Volumen der Primärluft nahe dem Niveau des theoretischen Luftvolumens ist, wird eine große NO-Menge auch erzougt, wenn die erhöhtenTeniperatüren nur für kurze Zeitdauer beibehalten werden. Bei den bekannten Brennern war es bisher unmöglich, die Erzeugung von Stickstoffoxiden

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in einem Bereich zu hemmen, wo das Volumen der Primärluft nahe dem theoretischen Luftvolumen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brenner zu entwickeln, bei dem die Erzeugung von Stickstoffoxiden nicht nur in Bereichen, wo das Volumen der Primärluft kleiner oder größer als das theoretische Luftvolumen ist, sondern auch in der Nähe eines Bereichs des theoretischen Luftvolumens auf einen möglichst geringen Wert gebracht werden kann.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist ein Brenner mit Zuführung eines Gasbrennstoff-Luft-Vorgemisches, mit dem Kennzeichen, daß er eine Einrichtung zum Blasen von Sekundärluft auf den Maximaltemperaturbereich der Gasbrennstoff-Luft-Vorgemisch-Verbrennungsflamme aufweist.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 1 eine Vertikalschnittansicht einer Flamme eines Gasbrennstoff-Luft-Vorgemisch-Verbrennungsbrenners der schon erläuterten bekannten Art zur Darstellung der Temperaturverteilung in der Flamme;

Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung

zwischen der Höhe einer Flamme von der Flammenmündung des Brenners einerseits und der Temperatur der Flamme und den Anteilen verschiedener Bestandteile andererseits;

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Fig. 3 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen der Temperatur einer durch die Verbrennung eines Gasbrennstoff-Lul't-Vorgemisehes des theoretischen Mis^hnr.frsverha Itnisses erzeugten Flamme und der Geschwindigkeit der NO-Erzeugung durch diese Verbrennung;

Fig. *\ eine Vertikalschnittansicht des Brenners nach einem AusfUhrungsbe ispie I der Erfindung;

Flg. 5 eine Vert lkalsehnittarislent der Flamme der; Brenners nach Flg. 4 zur Darstellung der Tempera tür der Flamme, wenn keine Sekundärluft gegen die Flamme gebinGen wird;

Fig. 6 ein Diagramm zur Darstellung d°r Beziehung zwischen der Höhe von der¹ Flammeniniindung dos Brenners nach Fig. k und ^ oder der Zeit einerseits und der Temperatur der Flamme sowie der NO-Konzentration andererseits;

Flg. 7 eine Vertikalschnltt«nsloht des Brenners nach einem anderen AusfUhrungsbelspiel der Erfindung;

Flg. 8 eine Schnittdarstel lunp; nach Φ?γ Linie VIII-Viii in Fig. 7;

Fig. 9 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen der Abkühlungogeschwindigkeit. einer Flamme und der Neigung der· Verringerung der C—Konzentration aufgrund dessen Oxydation im Verlauf dor ZeIu bei zwei Arten von Abkühlungsgeschwindigkeit der Flamme;

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Fig. Io die Verteiiung, in der Sekundärluft aus den Sekundärluftblasöffnungen des in Fig. 7 dargestellten Brenners strömt: und

Fig. 11, \? und 1) Vorderansichten von Varianten der

SekundärLuftblasöffnungen gemäß der Erfindung.

Es soll nun ein Ausf'ührungsbelspiel eier Erfindung anhand der Fig. 4 und 5 beschrieben werden; in Fig. 4 ist eine BrennerflammenmUndung 1 neben einer Künlwand J angeordnet, durch die Wärme auf die Luft oder eine Flüssigkeit übertragen wird, hin Vorgernlsch von Primärluft und gasförmigem Brennstoff strömt aus der Brennerflammenmiindurig 1 aus und streicht an der Kühlwand ^ entlang, um eine Flamme mit einem ersten Reaktionsbereich Λ und einem stromab des Bereichs A liegenden zweiten KeaktJonsbereich B zu erzeugen, wobei beide Bereiche im Kontakt mit der Kiihiwand l> sind. Die Bezugsziffer 4 bezeichnet eine Sekundärluftblasöffnung, durch die Sekundärluft gegen einen Teil der Flamme, wo deren Temperatur den Maximalwert hat (im folgenden als Maximaltemperaturbereich C bezeichnet), oder dessen Nähe geblasen wird. Wie in Fig. 5> gezeigt ist, existiert der Maximaltemperaturbereich C in der Mitte eines Teils der Flamme, der sich etwas nach dem ersten Keaktionsbereich A befindet. In Fig. 5 ist eine Temperaturverteilung einer Flamme gezeigt, die, wie es die bisherige Praxis war, eine Zufuhr von Sekundärluft aus der Umgebungsatmosphäre erhält, ohne daß dagegen Sekundärluft durch die SekundärluftbLasöffnung 4 nach Fig. 4 geblasen wird. Das Gas besteht aus CIk.

Durch Anordnen der Brennerflammenniündung 1, wie sie in fig. 4 und 5 gezeigt ist, wird die Maximaltemperatur· der Flamme gemäß Fig. 5 um etwa 100 ⁰C Jm Vergleich mit der einer Flamme des bekannten Brenners nach Fig. 1 gesenkt, da Wärme von der Flamme durch die Kiihlwand 3 rasch

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abgeführt wird, und die Geschwindigkeit der NO-Erzeugung wird auf 1/7 derjenigen der Flamme des in Fig. 1 dargestellten bekannten Brenners reduziert. Auch ist, da die Temperatur eines an die Kühlwand j5 angrenzenden Teils der Flamme geringer als die deren restlichen Teils ist, der Anteil eines Hochtemperaturbereichs gegenüber dem eines Niedrigtemperaturbereichs in der Flamme kleiner als in der Flamme des in Fig. 1 dargestellten Brenners, so daß sich die erzeugte NO-Menge verringern läßt.

Außerdem wird, falls keine Sekundärluft gegen die Flamme geblasen wird, die Temperatur der Flamme zum Gtromabbereich hin, wie Fig. 6 zeigt, nur allmählich gesenkt, so daß die erzeugte NO-Menge weiter wächst und ein hohes Niveau erreicht. Wenn jedoch Sekundärluft gegen den Maximal temperaturbereich C geblasen wird, der sich etwas nach dem ersten Reaktionsbereich A befindet, dann wird die Temperatur der Flamme rasch gesenkt, so daß die NO-Erzeugung aufhört und die erzeugte NO-Menge erheblich verringert ist. Es wurde gefunden, daß sich das beste Ergebnis erzielen läßt, wenn Sekundärluft gegen den Maximaltempera tür be reich C geblasen wird, der etwas anschließend an den ersten Reaktionsbereich A folgt. Durch solches Blasen von Sekundärluft gegen die Flamme ist es möglich, die erzeugte NO-Menge auch in einem Bereich der Flamme zu reduzieren, der stromab des Maximaltemperaturbereichs C liegt, doch die Wirkung der Senkung der erzeugten NO-Menge wird bei weiterer Entfernung vom Maximaltemperaturbereich C in Stromabrichtung verringert. Wenn Sekundärluft gegen den ersten Reaktionsbereich A geblasen wird, der vor dem Maximaltemperaturbereich C liegt, ergibt sich die Störung, daß die Flamme instabil wird oder ein Verbrennungsgeräusch erzeugt (Wirbelströmungsverbrennungsgerausch).

Auch neigt, wenn die Flamme gekühlt wird, ein Hoch-

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temperaturteil der Flamme dazu, sich von der Kühlwand $ zu entfernen. Durch Blasen von Cekundärluft gegen die Flamme lassen sich Jedoch alle Teile der Flamme in Kontakt mit der Kühlwand 3 unter günstigen Bedingungen bringen, so daß die Kühlung befriedigend durchführbar ist.

Wenn eine Sekundarluftblasöffnung 4a,wie in Fig. 4 gestrichelt dargestellt ist, so angeordnet wird, daß die Zufuhr der Sekundärluft von der Stromaufseite der Flamme zu ihrer Stromabseite gerichtet ist, erfüllt die Sekundärluft die Funktion des Streckens der Flamme längs der Kühlwand 3. So läßt sich die durch Ausnutzung der Kühlwand .5 vorgenommene Kühlung der Flamme wirksamer erreichen, und die Erzeugung von Stickstoffoxiden kann weiter gehemmt werden.

Fig. 7 und 8 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Aufbau des Bronners in konkreterer Form als beim AusfUhrungsbeispiel in Fig. 4 ersichtlich ist. Die Bezugsziffer 5 bezeichnet Kühlwände, deren jede an ihrer Außenseite im Kontakt mit einem zu erhitzenden Körper 5a, wie z. B. Wasser, gehalten wird. Die Bezugsziffer 6 bezeichnet eine Brennstoff-Luft-Vorgemischeinlaßleitung, und die Bezugsziffer 7 bezeichnet eine Sekundärlufteinlaßleitung. HauptflammenmUndungen 8 sind jeweils in der Form eines Schlitzes zwischen einer Innenfläche einer der Kühlwände 5 und einer von zwei Flammenhochplatten 9 angeordnet. HilfsflammenmUndungen 10 in diesen Platten 9 bestellen je aus einer Mehrzahl von Schlitzen einer engeren Weite als der Weite der Hauptflammenschlitze 8 und sind neben den Hauptflammenschlitzen 8 an der den KUhlwänden 5 gegenüberliegenden Seite angeordnet. Die Hilfsflammenschlitze 10 sind so angeordnet, daß sich ihre Längsachsen unter rechten Winkeln zu den Längsachsen der Hauptflammenschlitze 8 befinden. Eine

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Mehrzahl von Sekundär! uf tbLaööffnungen Il sLnd Im rnitt'ereti Teil des Brennern derart vorgesehen* daß κΙ" in Jer ^Strömlings richtung der Klammen und ?u den :'iii:i.*änden 5 hin ausgerichtet aind. Die Sekundär! ;fi.blnsolfnungen Π sind so geformt, daß sich Ihre IJi ng-säe η se η In elne^ !(Ic!·,¹: uhg von dnr Stronnurne L te zur ötr-omabsei .*■.·"· der· 'Flammen erstr«^jcken. L¹Ie oekundärluf tb I a.->c i"f'nuiig<-.ti il »Lnd durrl· r.frr.ne L (Jon vom Scheitel einer ^berabdeckunp; elnea 3'. k.<ndäf·- luftkanals l"', dvr einen ilr-eLecklgen ^'ior.^:,.:,i LH. aufweist, in die beiden schrägen Flnnkenn« Lter, der Oberabdeckung f^re- !illdet. Die Bezuirszl ffer¹ \j DezoLchriet zwei Kndpla'. te:i, die die L-? ng send en des Bronners absch I Iei3en . L-bwoni nicht da rger.l.el Lt, öind /\bstandssti!r>k.? ό > vorgesehen, da!.« die jt f LamrnenschJ I tr-re °· nlr^; geeignece Weite und e'.n·.. κλ-Ver-t Ika U- te I Lung auf we I sen.

üet· nach vorotehenciot- Erläuterung aufgebaute Brenner arbeitet dnrart, daf3 ein Vorgemlnch fmr, gaaforniitsein Brennstoff und Prlmäi'Luft, das durch die ürennstof f-L.uft-^orgemloc'iiein LaijLe Lt.unp; h η In-'.e f^!i:irt wird, aus den Hnupt f'iati.ineii sohLLtzen 8 und len U LI fsf Laminenschl I t^en l'J uuuuLrÖint. D'-i die fIL I fs flaminenschl I tze IO JewoIU; eine 'weite auf we I r.er d Le (ietinger als (Ue der liauptf Lanmiennchl 1 t?.e 8 lr,K , ergibt sich durch die K I L fs iLanunenrich I Lt^e \'.j l.\r den Iiiirohstrom dos BrennstofV-LvTt-Vor*gemlschs ein großer WlJersland, und die Geschwindigkeit von Htrörnen des uir. >lt.*ri Hilfsflammennchl Ltzen iu ausströmenden E)r-ennstof f'-Luft Vor^emlnchs Lst gerLnger als die vnn !tröinen des aus den Hiiuptt lammenschl Uzen R a:.i:-..st röinenden BrenriPt.of f-I, ■·, f« •AirgemlschP . ^o U'?>nnen lie ti L L ff» f lammerinch I 11 .·,(.> l'j k Lo Ine »*'himmon liefern, dLi-r von stabiler Form ;;lnd. Dan aus den ii'iiptf LimtnensehLl tze η M 'Hi.s^trumende [k-ennst.off-I uft-Vor-ge inlsch streicht In otrümen Jt;rart entlang der Kühi/vänue ^, da« Fl?unmen gel>LLdet worden, die Im Kontakt mit den Kühl-

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wänden 5 ge ha L ten werden; und zwar wird eier erste Meaktlonsberelch A an der Stromabseite ,jedes der HaupM'lammensohiiLze H gebildet, und ;ler /.weite Herkl! nrir brr ; i r h ^ri wird an der S trornabselte dew ersten heakt lonsbüre lcihs A gebildet, l'ie durch dLe Sekundär] uftel η Lau leitung 7 eingeführte Sekundärluft wird durch die In dor· Nähe der Hl¹ "sf lammendenLI tze 10 ausgebildeten r.uKuritläfi ui tulasoiTriungb-ii gegen den Stromabte I I des brennenden Gases zu den K.üb I wänden ^lj hin derart geblasen, dn£ die Flammen Ln Hirer Γ. tr on.; ^ richtung gestreckt werden. So werden dife Klammen Ln d<:r gleichen V/p J se, wie anhand der KIg. ü beseht· leben, gekühlt-, und die Erzeugung von St ic',: ?:> to ff <■>■< 1:1er, wh'd gehemmt.

Venn Jedoch die Klammen zu sehr gekühlt, werden, kühlt, r-lc.h CI ab, ohne zu CO, _j oxydiert z\\ werdci, I¹Ie '--yd^tt I τη von CO findet viel schneLler alf dLe ti0-l·,rzeugung statt. Wenn Lpd»ssen, wie Fig. 9 zeLgl-, C(> mit, g^eLgneher fiesohwi id lgke Lt abgek'ihl t wird, nxyrliert sli;'u wO '/ii 7.0. _t falLs jedoch dLe AbkUhLur:gsgeschwlndigkeJ.t buch Ist, kühlt sich CO als solches ab, da es nur eine ungenügende Oxydat Lonsreakt Lon durchmacht.

In dem in KIg. 7 und H veranschaulichten Aus ueLsplel r, i rid eine ^ehrznhl von oekundürl ι f'.bi ar.y ΓΓηιι.'!-'/ π 1 die dLo Form von SchLLtzen aufwoiiit-n, derart angeordtif.-1, dafj Ihre Längsachsen unter rechten Winkeln ?ur St.i ömungsrlciitunf; der· F¹'lammen gerichtet und gegenseitig durch geeigneten Abstand getrennt oLrid. Durch uLt-ijfa Anordnung strömt die Sekunrlärluft von den Öffnungen Il In einer Mehrzahl von Strahlst rörren, dLe I,^vingsachsen haben, die Im 'iu'-rschnitt in der Strümungsr'Lchtung der F Lamme ti gerLchtet olnu und die Klammen kreuzweise In eine Mehrzahl von FIammeη-♦ Ml'-" ■·; r?"'"'hne t den . PIr-f· ->:i ty^-spa l( prien Teile d--r I·¹1 ίγριγ-τι sLnd durch die,· ijtrahLströme von «iekundäi'luft, in eLnzuLne Schichten unterteilt unrl vierden mlfc Of)t lma igeschwLnd Lgke I t.

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allmählich abgekühlt, so daß die Flammen nicht schnell erkalten und CO ausreichend zur Umwandlung in CO_p oxydiert wird.

Die Art, in der Sekundärluft durch die Sekundär!uftblasöffnungen 11 der In Fig. 7 gezeigten Form geblasen wird, soll nun erläutert werden. Wie Fig. 10 zeigt, ist jede der Sekundärluftblasöffnungen 11 im Scheitel der dreieckförmigen Oberabdeckung des Sekundärluftkanals ausgebildet und reicht in Schlitzform längs der gegenüberliegenden Flankenseiten der Überabdeckung des Kanals 12. Das Volumen der durch den Scheitelteil geblasenen Sekundärluft ist gering, und die Sekundärluft wird überwiegend durch die Flankenteile angenähert vertikal zu den Flankenteilen ausgeblasen, so daß es möglich ist, die überwiegende Menge der zugeführten Sekundärluft gegen den bestimmten Bereich jeder der längs der Kühlwandoberflächen vorhandenen Flammen zu blasen. So lassen sich die fiekundärluftblasöffnungen 11 ohne weiteres durch Anlegen eines Schneidgeräts am Schejtel der Oberabdeckung des Sekundärluftkanals 12 fertigen, wenn die Oberabdeckung einstückig mit dem Kanal in Form eines Gußstücks ausgebildet Ist. Auch können, wenn die Oberabdeckung des Sekundärluftkanals 12 durch Verarbeitung einer dünnen Platte hergestellt wird, die Blasöffnungen 11 ohne weiteres durch Biegen der Abdeckung in der Mitte der länglichen Schlitze gebildet werden. Der Dreiocksoberteil weist einen Winkel 0 auf, der im dargestellten und beschriebenen Ausführungsnfilspiel 1OU° ist. Wenn der Winkel 0 größer als 100°, beispielsweise 150 wird, erhöht sich der Anteil der duroh den Scheitelteil geblasenen Sekundärluft im Verhh'lUiis zu dem Anteil der durch die Flankenteile geblasenen Sekundärluft.

Das Ergebnis eines bezüglich der Stickstoffoxid-

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erzeugung mit dem gemäß vorstehender Erläuterung aufgebauten Brenner durchgeführten Versuchs soll nun erläutert werden. Bei diesem Versuch waren die erzeugte Stickstoffoxidmenge 35 ppm (NO als 0 % Sauerstoff) und CO/CO_p 0,0005, wenn das Gas CH₂. war, der Wärtneeingang 10 000

ρ kcal/h, die Belastung der Flammenmündungen 7 kcal/h.mm , das Primärluftverhältnis 1,0, das Überschußluftverhältnis 1,6 und die Temperaturen der dem ersten Reaktionsbereich und dem zweiten Reaktionsbereich der Flammen zugeordneten Teile der Kühlwände unter 300 °C. Da die Stickstoffoxidbildung mittels der Kühlwände und der Zufuhr von Sekundärluft gehemmt wird, läßt sich die erzeugte Stickstoffoxidmenge auf einem im wesentlichen konstanten Niveau auch dann halten, wenn das Primärluftverhältnis verringert oder erhöht wird.

Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Sekundärluftblasöffnungen 11 in der Art angeordnet, daß die Strahls,tröme von Sekundärluft über den HiIfsflammenschlitzen 10 strömen. Bei dieser Anordnung können, wenn die Sekundärluftblasöffnungen 11 und die Hilfsflammenschlitze 10 so angeordnet sind, daß jede der öffnungen 11 für Jeden anderen (zweiten) Schlitz 10 vorgesehen ist, die Flammen in Einzelflammenteile großer Zahl aufgetrennt werden.

Zusätzlich sind bei dem genannten AusfUhrungsbeispiel die unteren Enden aller Sekundärluftblasmündungen 11 auf dem gleichen Niveau angeordnet, so daß die Sekundärluft der gleichen Stelle jeder Flamme zugeführt wird. Jedoch können auch, wie Fig. 11 zeigt, zwei Arten von Sekundärluftblasöffnungen 14 und 15 abwechselnd unterschiedlicher Länge an Stelle der Sekundärluftblasöffnungen 11 gleicher Länge vorgesehen werden. Dies ermöglicht ein Blasen

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der Sekundärluft gegen unterschiedliche Teile der Flammen, wodurch eine Steuerung der Kühlung der Flammen und eine Erzielung der CO-Oxydation mit besseren Ergebnissen ermöglicht werden.

Weitere Abänderungen der Sekundärluftblasöffnungen sind in den Fig. 12 und 13 gezeigt. In Fig. 12 sind Luftausblasöffnungen l6 und 17 in der Form großer und kleiner Kreise an Stellen vorgesehen, die den Stromab- bzw. Stromaufteilen der Flammen entsprechen. Die Sekundärluftblasöffnungen l8 nach Fig. 13 weisen eine umgekehrte Dreiecksform auf. Außerdem können die Sekundärluftblasöffnungen so ausgebildet sein, daß sie in verschiedenen Richtungen, Jedoch auf gleichem Niveau angeordnet sind.

Bei dem in Flg. 7 und 8 dargestellten Ausführungsbeispiel haben die HauptflammenmUndungen 8 jeweils die Form eines Schlitzes, der sich Längs einer der KUhlwände 5 erstreckt. Es versteht sich, daß auch die Hilfsflammenmündungen 10 als Hauptflammenauslaßöffnungen verwendet werden können, indem man die Hauptflammenrnündungen 8 eliminiert. Wenn dies der Fall ist, kann man eine Mehrzahl von die HauptflammenmUndungen bildenden und sich unter rechten Winkeln zu den Kühlwänden 5 erstreckenden Schlitzen in der Weise vorsehen, daß Jedes Ende jedes der Schlitze in Berührung mit einer der Kühlwände 5 ist. Die Abkühlungsgeschwindigkeit der Flammen läßt sich steuern, indem man jede der Sekundärluftblasöffnungen für jeden anderen (zweiten) Hauptflammenschlitz vorsieht. Weiter wird in diesem Fall, wenn eine Flammenhochplatte, die mit den Flammenmündungen ausgestattet ist, an der Seite der Kühlwand von geringerer Dicke als an der Seite der Sekundärluftmündung gemacht wird, ein Flammenteil an der Seite der Kühlwand eine Haupt flamme, während ein anderer Flammen-

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teil an der Seite der Sekundarluftöffnung eine Hilfsflamme wird.

Bei dem oben erwähnten AusfUhrungsbeispiel ist die Hauptflammenmündung im Kontakt mit der Kühlwand vorgesehen, wobei der zweite Reaktionsbereich im Kontakt mit der Kühlwand ist, und die Sekundärluft wird dagegen geblasen. Jedoch kann die Flammenmündung in der Nähe der Kühlwand vorgesehen werden, wobei dann die Flamme durch die Wirkung der Sekundärluft in Kontakt mit der Kühlwand gebracht wird.

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Claims (14)

1. Patentansprüche

   \ΐΛBrenner mit Zuführung eines Gfisbrennstof f-Luft-Vorgemisches, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Einrichtung (z. B. 4) zum Blasen von Sekundärluft gegen den Maxima L-temperaturbereich (C) der Gasbrennstoff-Luft-Vorgemlsch-VernrennungsfLamme aufweist.
2. 2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Sekundärluft gegen den maximalen Temperaturbereich (C) und gegen einen Teil der Flamme stromab des maximalen Temperaturbereichs blasbar ist.
3. }, Brenner mit Zuführung eines Gasbronnstoff-Luft-Vorgemisches, dadurch gekennzeichnet, daß Sekundärluft gegen wenigstens einen Maximaltemperaturbereich (C) wenigstens einer üasbrennstoff-Luft-Vorgemisch-Verbrennungsflamme blasbar 1st und daß wenigstens ein FLammentell, gegen den keine Sekundärluft geblasen wird. In einer Richtung vertikal zur Ausströmrichtung der Yerbronnungüflamme vorgesehen 1st.
4. U. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gashrennstoff-Luft-7-.M'geinlsch-Verbrennungsflamme so angeordnet Ist, daß sie sich kontinuierlich In einer Richtung mit einer zusammenhängenden Anordnung erstreckt, und daß eine Mehrzahl von geeignete Abstände aufweisenden Pskundärlufbstrah!strömen In der gleichen Richtung wie die zusammenhängende Anordnung der Flamme rlohtbar- aind.
5. S. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlströme der Sekundärluft, die in der Strömungs-

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   rLchtung der Flamme richtbar· sind, derart gestaltet sind, daß sie Längsachsen aufweisen, die im Querschnitt in der Strömungsrichtung der Flamme gerichtet sind.
6. 6. Brenner nach Anspruch h oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß Jeder der Strahlströme der Sekundärluft In Kontakt mit einem Stromauf te 11 der Gasbrennstof f-Luf t-Vorpiemisch-Verbrennungsflamme an einer Stelle riohtbar ist, die von einer Stelle unterschieden ist, an der Jec benachbarte Strahlstrom der Sekundärluft In Kontakt mit dem Stromauftell der Flamme richtbar ist.
7. 7. Brenner nach Anspruch j>, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von unter· geeigneten Abständen befindlichen Gasbrmnstof f-Luf t-Vorgemisch-Verbrennungs flammen in e Iner Richtung und Sekundärluftblasöffnungen (Ll) entsprechend den Flammen unter einem bestimmten Teilungsmaß in der gleichen Richtung wie JIe Flammen angeordnet sind.
8. 8. Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil jedes der Strahlströme der gegen einen Stromabteli der Flamme geblasenen Sekundärluft von größerer Menge alt; der Teil Jedes der Strahlströme, der gegen einen Stromaufteil der Flamme In der· Strömungsrlchtimg der Flamme geblasenen Sekundärluft einstellbar Ist.
9. 9. Brenner mit wenigstens einer· Gasbrennstoff-Luft-Vorgemisch-Verbrennungsflamme, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus wenigstens einem Hauptflammente11 und wenigstens einem HllfsfLammenteil besteht und daß Sekundärluft gegen wenigstens einen Maximaltemperaturbereich (C^ fies Hauptflammente LIs unter Strömen stromab der Nähe des HlI fs flammen teils blasbar ist.
10. 10. Brenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptflammenteii kontinuierlich In einer Richtung ange-

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    ordnet 1st und eine Mehrzahl von Hilfsflammenteilen In der gleichen Richtung wie der Hauptflammenteil angeordnet sind, wobei die Mehrzahl von Hilfsflammenteilen und Strahlströmen der Sekundärluft einander mit einem bestimmten Teilungsmaß in der Richtung entsprechen.
11. 11. Brenner, dadurch gekennzeichnet, daß er längliche öffnungen (11) aufweist, die unter Erstreckung von einem Scheitel längs gegenüberliegender Flankenseiten einer Oberabdeckung eines Sekundärluftkanals (12) von dreieckiger Querschnittsform ausgebildet sind, und eine Mehrzahl von Gasbrennstoff-Luft-Vorgemisch-Verbrennungsflammen jeweils zu beiden Seiten des Sekundärluftkanals (12) vorgesehen sind, wodurch Sekundärluft gegen wenigstens einen Maximaltemperaturbereich (C) jeder der Flammen blasbar ist.
12. 12. Brenner, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühlwand (3; 5) an einer Seite bezüglich der Vertikalrichtung zur Strömungsrichtung einer Brennstoff-Luft-Vorgemisch-Verbrennungsflamme und eine Sekundärluftblasöffnung (4; 11) an der anderen Seite gegenüber der einen Seite vorgesehen sind, womit Sekundärluft gegen wenigstens einen Maximaltemperaturbereich (C) der Vorgemischverbrennungsflamme zur Kühlwand hin blasbar ist und der zweite Reaktionsbereich (B) der Vorgemischverbrennungsflamme zur Berührung mit der Kühlwand (3; 5) bringbar ist.
13. 13. Brenner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammenmündung (1; 8) der Vorgemischverbrennungsflamme in Berührung mit der Kühlwand (3; 5) vorgesehen ist.
14. 14. Brenner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammenmündung der Vorgemischverbrennungsflamme in der NHhe der Kühlwand vorgesehen ist.

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    15· Brenner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet., daß die Strömungsrichtung der Sekundärluft zwei Komponenten aufweist, wovon eine zur Kühlwand (5; 5) und die andere in Strömungsrichtung der Vorgemischverbrennungsflamme gerichtet sind.

    709837/0R96