DE2716460A1 - Universalbrenner - Google Patents
UniversalbrennerInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D17/00—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel
- F23D17/002—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel gaseous or liquid fuel
Description
6000 Frankfurt/Main 1 1 3. Ap ri 1 Kaisersfrasse 41 WK./he.
Telefon (0611) 235555 i. J 1 6 4 b Ü
Telex: 04-16759 mapot d
Postscheck-Konto: 282420-602 Frankfurt/M.
Postscheck-Konto: 282420-602 Frankfurt/M.
Bankkonto: 225/0389
1977
1190-J 7MT-2'197
1 River Road SCHENECTADY, N.Y./υ.S.A.
Universalbrenner
709843/0927
ORK3INAL INSPECTED
S
ς i 7 1 6 4 fc
ς i 7 1 6 4 fc
Die Erfindung betrifft allgemein ein Gerät zur Steigerung der Temperatur eines Gasstroms und besonders betrifft die
Erfindung Brenner des auch als Wandbrenner oder in eine Wand eingesetzte Brenner bezeichneten Typs.
Ein besonderer Anwendungsfall fUr die Brenner gemäß der vorliegenden Erfindung besteht in demjenigen Teil eines
Kraftwerks mit kombiniertem Zyklus, welcher auch als Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerator
(HRSG) bezeichnet wird. Ein Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerator ist im allgemeinen ein
freistehender Schacht oder Kanal, welcher ein BUndel von Kesselrohren umschließt. Die Abgase einer Gasturbine werden
durch den Kanal zum Wärmeaustausch mit der Flüssigkeit in dem Rohrbündel geleitet, um die Temperatur der Flüssigkeit
im Rohrbündel anzuheben und Dampf zum Antrieb einer Dampfturbine zu erzeugen. Es ist manchmal wichtig, die Temperatur
des Abgasstroms stromaufwärts von dem Rohrbündel dadurch zu erhöhen, daß Brenner benutzt werden, und in diesem
Falle wird der Wärmerückgewinnungs-Dampferzeuger (HRSG) auch als ein "beheizter" Dampferzeuger dieses Typs bezeichnet.
Ein Beispiel für einen Dampferzeuger dieses Typs wird
in der U.S. Patentschrift 3.830.620 beschrieben. Es wird dort ein Gitter-Brennersystem dargestellt, welches ein Netz
von mit Brennstoff versorgten Brennerrohren enthält, die in und auf dem Querschnitt des Kanals des WärmerUckgewinnungs-Dampferzeugers
angebracht sind. Jedes Brennerrohr enthält eine Vielzahl von Brennstoffauslaßöffnungen an den
bezüglich des Abgasstroms stromabwärts gelegenen Oberflächen der Rohre. Der Brennstoff wird den Auslaßöffnungen
über die Gitterrohre zugeführt und von Zündbrennern gezündet, welche quer zu den Gitterrohren und stromabwärts von
denselben befestigt sind.
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ORIGINAL INSPECTED
Eine inhärente Beschränkung bei solchen Gitterbrennersystemen besteht darin, daß nur bestimmte Arten von Brennstoffen
verbrannt werden können, um ein Verstopfen der Rohre zu vermeiden. Die Gitterbrennersysteme benötigen im
allgemeinen für ihren Betrieb Erdgas oder destillierte Brennstoffe. Gitterbrennersysteme sind schwierig bezüglich
der Herstellung und des Einbaus. Weiterhin ist auch die Instandhaltung und Wartung von solchen Gitterbrennersystemen
schwierig.
Ein Faktor, welcher zu den vorgenannten Nachteilen des Gitterbrenners beiträgt, besteht darin, daß das Gittersystem
innerhalb des Schachtes des WärmerUckgewinnungs-Dampferzeugers
angeordnet ist, wo die heißen vorbeiströmenden Gase eine Zersetzung der flüssigen Brennstoffe bewirken
können. Eine Alternativlösung zu diesem Gitterbrennersystem besteht in einem in die Wand eingesetzten Brenner
oder Wandbrenner, der sich außerhalb des Abgaskanals befindet. Die Flamme des Wandbrenners brennt in den Kanal
hinein durch eine Öffnung, Welche in einer der Kanalwände ausgebildet ist. Daher ist dieser Wandbrenner nicht der
Verstopfung unterworfen und ist zur leichten Wartung zugänglich. Ein Beispiel fUr einen vorbekannten Wandbrenner
wird in der U.S.-Patentschrift 3.367.384 gegeben. Dieser
Brenner ist ein Brenner fUr Flüssigbrennstoff und die Gesamtmenge
des Brennstoffes wird Über eine FlUssigbrennstoff-ZerstäuberdUse zugeführt, welche stromaufwärts von einer
Vor-Haupt-Brennkammer angeordnet ist.
Der Wandbrenner gemäß der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet
durch einen einzigartigen Aufbau, welcher neuartige und nicht zu erwartende Resultate liefert. Ein Haupt
punkt des einzigartigen Aufbaus besteht in der Einfügung
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eines Beschleuniger-Rings am stromabwärts gelegenen Ende einer Vor-Haupt-Brennkammer und weiterhin in dem Vorhandensein
von Hauptbrennstoffeinlässen an der stromabwärts gelegenen Seite des Beschleuniger-Ringes. Die einzigartige
Konstruktion zeigt sich weiterhin bei einer bevorzugten Betriebsweise, bei welcher der Vorbrennkammer nur eine
geringe Brennstoffmenge zugeführt wird und der Überwiegende
Anteil der Gesamtbrennstoffzufuhr über die Hauptbrennstof feinlässe stromabwärts von dem Beschleuniger-Ring
erfolgt. Weiterhin ist der Brenner ein Doppelbrennstoff-Universalbrenner,
da er wirksam sowohl mit flüssigen kohlenstoffhaltigen
Brennstoffen einschließlich der schwereren Brennstoffklassen (Öl Nr. 6) als auch mit gasförmigen
Brennstoffen betrieben werden kann, einschließlich solcher Brennstoffe mit geringem Wärmemengengehalt. Der Brenner
kann weiterhin einfach aufgebaut werden und kann in seiner Größe so bemessen werden, daß eine wirksamere Anpassung
an die verschiedenen systembedingten Erfordernisse für die Konstruktion möglich ist.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wandbrenner zu schaffen, welcher wirkungsvoll mit flUssigen
und gasförmigen Brennstoffen arbeitet.
Ein besseres Verständnis der Erfindung ergibt sich aus der nachstehenden Beschreibung einer bevorzugten beispielhaften
Ausführungsform im Zusammenhang mit den Abbildungen.
Die Figur 1 zeigt eine Ansicht eines Wandbrenners als AusfUhrungsform
der vorliegenden Erfindung, teilweise im Schnitt.
Die Figur 2 ist eine Endansicht des Wandbrenners von den Wandbefestigungsflanschen aus in den Brenner gesehen.
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I / 1 b 4 ö
Gemäß den Figuren 1 und 2 ist ein Wandbrenner 11 so angeordnet,
daß er über eine Durchlaßöffnung 15 in einen Kanal hinein brennt, welche in der Kanalwand 17 ausgebildet ist.
Der Kanal kann irgendein Teil eines Wärmerückgewinnungs-Dampferzeugers
sein (HRSG), in dem ein durch den Kanal strömender Gasstrom durch eine oder mehrere Wandbrenner
erhitzt wird, um Wärme einem Kesselrohr-Abschnitt (nicht gezeigt) zuzuführen, welcher bezüglich des Gasstroms stromabwärts
von den Brennern in dem Strömungsweg des erhitzten Gases angeordnet ist. Eine solche Anordnung von Brennern
in einem Dampferzeuger wird beispielsweise in der U.S.-Patentschrift 3.934.553 beschrieben. Ein- Kegelstumpf-Diffusor
und Wärmeabschirmung 19 ist an der Kanalwand unmittelbar stromabwärts von der Durchlaßöffnung 15 befestigt
und zwischen der Wärmeabschirmung 19 und der Kanalwand 17 ist eine geeignete Wärmeisolation 21 eingefügt.
Der Wandbrenner 11 enthält einen praktisch zylindrischen Außenmantel 23. Eine praktisch zylindrische Innenverkleidung
25 ist innerhalb des Außenmantels so befestigt, daß ihre Mittelachse mit der Mittelachse des Außenmantels zusammenfällt.
Der Raum 31 in der Innenverkleidung bildet eine Vor-Haupt-Brennkammer. Die Innenverkleidung ist von
dem Außenmantel beabstandet zur Bildung einer Ringkammer zwischen den beiden Teilen. Die Innenverkleidung ist mit
einer An/ahl von Durchlässen 35 ausgestattet, welche in
Ringreihen Über die Länge der Innenverkleidung angeordnet werden können. Der Außenmantel enthält weiterhin eine Lufteinlaßleitung
37, welche mit einer Quelle für Druckluft verbunden werden kann. Die Lufteinlaßleitung, die Ringkammer
und die perforierte Innenverkleidung bilden eine Vorrichtung zur Zulieferung von Druckluft in die Vor-Haupt-Brennkammer.
Als Druckluftquelle kann irgendein an sich bekannter Luftkompressor dienen.
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JO ^ 7 1 6 4, ο
Der erfindungsgembße Wandbrenner enthält weiterhin Einrichtungen
zur Zuführung einer relativ geringen Brennstoffmengefoptimal
ein bis zwei Prozent der gesamten Brennstoffzufuhr, in die Innenverkleidung oder Vor-Han t-Brennkammer.
Die Einrichtung zur Zufuhr von Brennstolf in die Innenverkleidung
kann aus einer Brenngasdüse, einem Flüssigkeitszerstäuber oder einer Doppel-Brennstoffdüse bestehen.
In einer gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist die Einrichtung zur Brennstoffzuführung eine Dual-Brennstoffdüse
41. Die Dual-Brennstoffdüse 41 umfaßt eine Zuleitung
oder ein Rohr 43 für den Flüssigbrennstoff, das zur Bildung eines Ringraums 47 zwischen den beiden Teilen
konzentrisch in einem Außenrohr 45 befestigt ist. Dem Ringraum 47 kann entweder beim Betrieb mit gasförmigem Brennstoff
der gasförmige Brennstoff oder beim Betrieb mit Flüssigbrennstoff die Zerstäuberluft zugeführt werden. Ein Einlaßansatz
49 ist auf dem Außenrohr ausgebildet, um eine Strömungsmittelverbindung in den Ringraum 47 herzustellen.
An dem Auslaßende der Doppel-Brennstoffdüse ist ein Drallring
51 mit einem äußeren Umfang an dem Außenrohr und mit einem inneren Umfang an dem inneren Rohr 43 oder der Flüssigbrennstoff-Zuleitung
befestigt. Eine Flüssigbrennstoff-Zerstäuberdüse 53 ist in das Auslaßende des Flüssigbrennstoffrohrs
43 eingeschraubt, und der Drallring 51 enthält eine Anzahl von Durchlässen 55 (nur ein Durchlaß gezeigt).
Die Durchlässe 55 sind radial nach innen auf die Mittelachse des Brenners und tangential zur Seite gerichtet, um
einen Drall oder eine Verwirbelung in den durchfließenden Gasen (Luft oder Brenngas) zu erzeugen.
Eine Zündeinrichtung besitzt die Form einer Zündkerze 61 und ist über eine im Außenmantel gebildete Öffnung 65 in
die Innenverkleidung 25 eingeschraubt. Die Zündkerze und
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AA
ihre zugehörige elektrische Zuleitung 67 ergeben eine Vorrichtung zur Zündung eines brennbaren Gemisches aus Brenngas
und Luft oder Flüssigbrennstoff und Luft, welches in
der Vor-Haupt-Brennkammer 31 gebildet wird.
Am stromabwärts gelegenen Ende der Vor-Haupt-Kammer ist
zwischen der Kanalwand und dem Außenmantel und der Innenverkleidung ein Beschleuniger angebracht. Die Beschleunigungsvorrichtung
umfaßt einen Beschleuniger-Ring 71, welcher an seinem inneren Umfang eine Hyperbel-Düse enthält.
Der Beschleuniger-Ring ist an der Wand des Kanals mit Hilfe von Befestigungsplatten oder -laschen 73 so befestigt, daß
er angenähert mit den Durchlaßöffnungen 15 übereinstimmt. Ein Halte-Ring 75 wird zur Befestigung des Außenmantels
an den Befestigungsplatten 73 verwendet und das stromabwärts gelegene Ende der Innenverkleidung wird am Beschleuniger-Ring
mit Hilfe von Schrauben 77 befestigt.
Der Brenner gemäß der vorliegenden Erfindung enthält weiterhin Haupt-Brennstoff-Einlässe an der stromabwärts gelegenen
Seite des Beschleuniger-Rings. Aus der Figur 2 zusammen mit der Figur 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ersichtlich, bei der ein erster Satz
von Brennstoff-Einlässen 81 in einem Kreisring an der stromabwärts
gelegenen Seite des Beschleuniger-Rings angeordnet ist zur Einleitung von Brenngas in das beschleunigte
verbrennbare Gemisch, welches aus dem Beschleuniger-Ring austritt. Das Brenngas wird den Brennstoff-Einlässen 81
Über Leitungen 85 aus einem Gasverteiler 83 zugeführt. Die Brenngas-Einlässe 81 sind nach innen in Richtung der Mittelachse
des Brenners gerichtet. Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten AusfUhrungsform der Erfindung ein zweiter Satz
von Brennstoff-Einlässen 91 in einer ringförmigen Verteilung
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an der stromabwärts gelegenen Seite des Beschleuniger-Rings angeordnet. Diese Brennstoff-Einlässe 91 sind Einlasse
für Flüssigbrennstoff zur Zufuhr von flüssigem Brennstoff in das beschleunigte brennende Gemisch, welches aus
dem Beschleuniger-Ring austritt. Der Flüssigbrennstoff wird
über Leitungen 95 den Brennstoff-Einlässen 91 aus einem
Flüssigbrennstoff-Verteiler 93 zugeführt. Die Flüssigbrennstoff-Einlässe
91 sind nach innen in Richtung der Mittelachse des Brenners gerichtet. Die vorstehend beschriebene
Ausführungsform zeigt die allgemeinsten Gesichtspunkte der Erfindung; es ist jedoch selbstverständlich, daß entweder
die Einlasse für Brenngas und die zugeordnete- Vorrichtung zur Brennstoffzuführung oder die Einlasse für Flüssigbrennstoff
und die zugeordnete Vorrichtung zur Brennstoffzufuhr
beseitigt werden könnten, um den bevorzugten Doppelbrennstoff-Brenner
entweder in einen Flüssigbrennstoff-Brenner oder einen Brenngas-Brenner umzuwandeln, ohne dabei den
Umfang der Erfindung zu verlassen. Im optimalen Falle werden etwa 99 oder 98 Prozent des gesamten Brennstoffbedarfs
durch diese Hauptbrennstoff-Einlässe zugeführt. Der Düsenteil
des Beschleuniger-Ringes wird luftgekühlt mit Hilfe einer Anzahl von Kühlöffnungen 99 (nur eine Öffnung ist
gezeigt), welche eine Strömungsmittelverbindung zwischen der mit Druckluft gefüllten Ringkammer 33 und der Düsenfläche
des Beschleuniger-Rings herstellen. Weiterhin erfolgt eine Luftkühlung des Beschleuniger-Ringes durch Durchlässe
97, welche durch den Beschleuniger-Ring zur stromaufwärts gelegenen Seite des Rings und zur Herstellung einer
Strömungsmittelverbindung mit der Ringkammer 33 geführt sind. Diese Luft spült auch noch die stromabwärts gelegene
Seite des Beschleuniger-Rings und beseitigt jegliche Stagnation von rezirkuliersnden Gasen in diesem Bereich.
Weiterhin ergibt die Injektion oder Einführung des Haupt-
709843/0927 _ni^
ORJG/NAL INSPECTED
brennstoffes (gasförmig oder flüssig) durch den Beschleuniger-Ring
eine zusätzliche Kühlung des Ringes.
Die grundsätzliche Gestaltung der Verbrennung in dem erfindungsgemäßen
Brenner bewirkt inhärent einen minimalen Ausstoß bei der Verbrennung für Teile zur Luftverschmutzung.
Die Konstruktion ergibt jedoch auch noch einen leichten Zugang zum Einbau eines Hilfszuleitungssystems für Luft,
Dampf und/oder andere Zusatzstoffe zur Verringerung dieser Emission. Beispielsweise können die Luftkühldurchlässe
benutzt werden, um eine Hilfszufuhr von Luft zur Beherrschung der Emission zu erhalten. Alternativ hierzu kann
das System zur Einleitung von Brenngas benutzt werden zur Zufuhr von Zusatzstoffen zur Verringerung der Emission bei
einem Betrieb mit Flüssigbrennstoffen.
Nachstehend wird die allgemeine Arbeitsweise der Erfindung beschrieben.
Eine geringe Menge des gesamten benötigten Brennstoffes wird über die Doppelbrennstoff-Düse 41 der Vor-Haupt-Brennkammer
31 zugeführt. Der Anteil des in der Kammer 31 zugeführten Brennstoffes liegt vorzugsweise im Bereich von
1 bis 5 Prozent des gesamten für den Brenner erforderlichen Brennstoffes. Der optimale Bereich ist ein bis zwei
Prozent. Wenn der Brenner auf Brenngas arbeitet, dann tritt das Brenngas in die Kammer 31 durch die Durchlässe 55 im
Drallring ein. Wenn der Brenner mit Flüssigbrennstoff arbeitet (öl),dann tritt der Flüssigbrennstoff durch die FlUssigbrennstoff-DUse
53 in die Kammer 31 ein. In Kombination mit dem Betrieb mit Flüssigbrennstoff wird Zerstäuberluft
durch die Durchlässe 55 im Drallring in die Vor-Haupt-Brennkammer
eingeführt. Obwohl dies nicht ausdrücklich
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^7164b
dargestellt ist, können entweder Luft oder gasförmiger
daß stromabwärts von dem Einlaßansatz 49 ein Dreiweg-Ventil vorgesehen wird.
In die Kammer 31 wird auch noch eine Menge von Oxydationsmittel proportional zum an der Düse 41 zugeführten Brennstoff
von einer äußeren Quelle (welche nicht gezeigt ist) durch die Leitung 37, die Ringkammer 33 und die perforierte
Verkleidung 25 zugeführt. Als Oxydationsmittel kann beispielsweise Luft mit gleichen Einlaßbedingungen wie die
Zerstäuberluft in der Doppelbrennstoff-ZerstäuberdUse zugeführt werden. Da in die Vor-Haupt-Brennkammer nur ein
geringer Anteil des Brennstoffes eingeleitet wird, ist auch nur eine entsprechend kleine Menge der Hilfsluft erforderlich
und hierdurch werden die erforderlichen Verbrennungsluftmengen verringert, welche bisher im Stand der Technik
erforderlich waren.
Eine Energiequelle, beispielsweise eine Zündkerze 61, liefert
einen Funken zur Zündung der Verbrennung des in der Kammer 31 gebildeten brennbaren Gemisches. Die Zündkerze
kann eine ganz normale Automobilzündkerze sein und wird nur zum Anfahren benötigt. Die Energiezufuhr zur Zündkerze
kann beim Erreichen der stationären Verbrennung beendet werden. Gewöhnlich wird zuerst durch den Raum innerhalb
der Innenverkleidung der gewünschte Luftzustrom eingestellt gefolgt von einer Auslösung des elektrischen ZUndfunkens.
Unmittelbar danach wird der Brennstoffzufluß in der Vor-Haupt-Brennkammer
eingestellt. In der Vor-Haupt-Brennkammer vermischen sich Brennstoff und Luft im richtigen Verhältnis
und das resultierende brennbare Gemisch zUnded zunächst mit Hilfe der Entladungsenergie des elektrischen
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164ου
Funkens und später durch die inhärente Wärmeenergie, welche in den rezirkulierenden gasförmigen Verbrennungsprodukten
enthalten ist, die benachbart zu der Öffnung fUr die Dual-BrennstoffdUse in der Innenverkleidung enthalten ist.
Das gezündete verbrennende Gemisch expandiert durch den DU-senteil
des Beschleunigungs-Rings 71, welcher die Druckenergie
des heißen verbrennenden Gemisches in der Innenverkleidung in einen höchst kräftigen Strahl mit hoher Geschwindigkeit
und hohem Impuls umwandelt. Nach dem Bilden des Verbrennungsflammenstrahls wird der Vorgang der Hauptbrennstoffzufuhr
eingeleitet. Der Hauptteil des gesamten benötigten Brennstoffes, beispielsweise 95 bis 99 Prozent,
optimal 99 oder 98 Prozent, kann durch die Hauptbrennstoff-Einlässe
81 oder 91 an der stromabwärts gelegenen Seite des Beschleuniger-Rings eingeleitet werden. Das Brenngas
strömt durch Rohre 85 in die Einlasse 81 und tritt als Strahl mit hoher Geschwindigkeit in das verbrennende Gemisch
ein,welches aus dem Beschleuniger-Ring austritt. Wenn der Hauptbrennstoff ein Flüssigbrennstoff ist (Öl), dann
fließt der Flüssigbrennstoff durch Rohre 95 in die Einlasse
91 und wird in Form von Strahlen mit hoher Geschwindigkeit in Richtung des verbrennenden Gemisches injiziert,
welches aus dem Beschleuniger-Ring austritt. Der Hauptbrennstoff (flüssig oder gasförmig) wird in feinste Teilchen
zerstäubt, sobald er in Wechselwirkung mit dem Strahl des verbrennenden Gemisches gelangt.
Von dem verbrennenden Gemisch erfolgt ein Austausch von Wärme und Impuls auf die Teilchen des Hauptbrennstoffes
während der Zeitdauer des Kontaktes und der Wechselwirkung zwischen diesen beiden strömenden Komponenten. Als Ergebnis
der physikalisch-chemischen Prozesse zünden die Brennstoff-
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ORIGINAL INSPECTED
teilchen und werden auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigt, welche sie in den Abgasstrom hineinträgt, in dem die
Hauptverbrennung erfolgt. Die Verbrennung der Brennstoffteilchen hält dabei während ihres immer tieferen Eindringens
in den Abgasstrom so lange an, bis alle Brennstoffteilchen verbrennen und den Sauerstoff des Abgasstroms aufzehren.
Das Verbrennungssystem eines beheizten Wärmerückgewinnungs-Dampferzeugers
kann eine oder mehrere Wandbrenner umfassen, welche an günstigen Stellen an den Außenwänden des
Dampferzeugerschachtes auf der Grundlage der Abmessung, der Heizerfordernisse und der Gesamtkriterien für die Konstruktion
angeordnet sind. Es ist denkbar, daß Flammenhalter innerhalb des Abgasstroms verwendet werden können, um
das Eindringen, die Verteilung und die Stabilität der Flamme zu steigern. Ein Beispiel für einen geeigneten Flammenhalter
wird in der U.S.-Patentschrift 3.934.553 beschrieben.
Die typischen Betriebsverhältnisse für den Brenner können nach dem Anwendungsfall verschieden sein. Gemäß den durchgeführten
Untersuchungen wurden jedoch die folgenden Parameter benutzt.
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OBiQiNAL
Innenverkleidung
Zündung;
Zündung;
2 716 4 6 -)
Luftdurchflußbereich 0,885 bis 1,416 m3/min
Einlaßluftdruck 0,105 bis 0,246 atü Brennstoffzufluß 11,36 bis 15,14 l/h
Einlaß-Brennstoffdruck 7,03 bis 10,55 atü
Luftdurchflußmenge 0,885 bis 1,416 m /min Einlaß-Luftdruck 0,21 bis 2,1 atü
Brennstoffzufluß 11,36 bis 22,72 l/h
Einlaß-Brennstoff druck |
4,9 bis 21,1 at | |
Hauptbrennstoff: | ||
Druck | Durchflußmenge | |
Erdgas | 0 bis 1,75 atU | 0 bis 764 m3/h |
öl Nr. 2 | 0 bis 22,72 atu | 0 bis 25,21 l/min |
öl Nr. 6 | 0 bis 10,55 atü | 0 bis 20,82 l/min |
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>P!OINAL INSPECTED
Claims (10)
1. Vorrichtung zur Steigerung der Temperatur eines durch
einen Kanal fließenden Abgasstroms, wobei die Vorrichtung im wesentlichen quer zu dem Abgasstrom und außerhalb des
Kanals befestigt ist und mit dem Abgasstrom Über eine Durchlaßöffnung
in der Kanalwand in Strömungsmittelverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt:
ein im wesentlichen zylindrischer Außenmantel (23) mit einem stromabwärts gelegenen Ende benachbart zum Kanal (13),
eine im wesentlichen zylindrische perforierte Innenverkleidung (25), die innerhalb des Außenmantels (23) angeordnet
ist, wobei zwischen der Innenverkleidung (25) und dem Außenmantel (23) eine Ringkammer (33) gebildet ist,
eine Vorrichtung zur Zuführung von Druckluft in die Innenverkleidung
(23),
eine Vorrichtung zur Zuführung eines relativ geringen Brennstoffanteils
in die Innenverkleidung (25) zur Vermischung mit der Luft zur Bildung eines brennbaren Gemisches,
eine Einrichtung (61) zur Zündung des Brennstoff-Luftgemisches
in der Innenverkleidung (25),
eine Vorrichtung (71) am stromabwärts gelegenen Ende der Innenverkleidung (25) zur Beschleunigung der Durchflußgeschwindigkeit
des Brennstoff-Luftgemisches, und
Brennstoffeinlasse (81,91) an der stromabwärts gelegenen
Seite der Beschleunigungseinrichtung (71) zur Zuführung eines relativ großen Anteils des Brennstoffes in das gezUndete
Genisch zur Verlängerung des Verbrennungsvorgangs in den Abgaskanal (13) hinein.
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ORDINAL INSPECTED
L Ί 1 6 4 ~ α
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einrichtung zur Zuführung von Druckluft in -lie Innenverkleidung
(25) enthält:
eine Quelle für Druckluft in Strömungsmittelverbindung mit der Ringkammer (33), und
eine Vielzahl von Offnungen, welche auf der Innenverkleidung
(25) angebracht sind, zum Einlaß von Druckluft in die Innenverkleidung.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Zuführung einer relativ geringen Brennstoffmenge
eine Doppelbrennstoff-ZerstäuberdUse (41) am stromaufwärts gelegenen Ende der Innenverkleidung (25) enthält.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Doppelbrennstoff-Zerstäuberdüse (41) selektiv mit Brenngas und Flüssigbrennstoff betreibbar ist, wobei die Doppelbrennstoff-Zerstäuberdüse umfaßt:
ein Rohr (43) für Flüssigbrennstoff mit einer Düse (53)
für Flüssigbrennstoff am stromabwärts gelegenen Ende des Rohrs,
ein Außenrohr (45), welches um das Rohr (43) für Flüssigbrennstoff
herum konzentrisch so befestigt ist, daß zwischen den beiden Rohren ein Ringraum (47) gebildet ist,
ein Drallring (51) am stromabwärts gelegenen Ende des
Außenrohrs (45) zwischen dem Rohr (43) für Flüssigbrennstoff und dem Außenrohr (45), zur Zuführung von Brenngas
zu der Innenverkleidung (25) durch den Ringraum (47) und den Drallring (51) beim Betrieb mit gasförmigem Brennstoff
und zur Zuführung von Flüssigbrennstoff zu der Innenverkleidung
(25) durch die Düse (53) und von Druckluft durch
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ORX3/NAL INSPECTED
den Ringraum (47) und den Drallring (51) beim Betrieb mit Flüssigbrennstoff.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Beschleunigungseinrichtung einen im wesentlichen hyperbolischen Düsenring (71) umfaßt, welcher zwischen dem stromabwärts
gelegenen Ende der Innenverkleidung (25) und der Durchlaßöffnung (15) im Kanal (13) angeordnet ist, wobei
die Mittelachse des Düsenringes (71) etwa koinzident mit der Mittelachse der Innenverkleidung (25) ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
sie weiterhin eine Vielzahl von ringförmig beabstandet angebrachten Luftlöchern zur Strömungsmittelverbindung der
Ringkammer (33) mit der gekrümmten inneren Ringfläche des Beschleunigerringes (71) enthält.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin Brenngaseinlässe (81) und FlUssigbrennstoffeinlässe
(91) an der stromabwärts gelegenen Seite des Beschleunigers (71) enthält zur wahlweisen Einfuhrung von
Flüssigbrennstoff oder Brenngas in den beschleunigten Strom
des verbrennenden Brennstoff-Luftgemisches.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie noch eine Anzahl von Luftkanälen (37) zur Verbindung
der Ringkammer (33) mit der stromabwärts gelegenen Seite des Beschleunigers (71) enthält, wobei diese Luftkanäle
durch den Beschleuniger hindurch verlaufen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die relativ geringe Menge des in die Innenverkleidung (25) eingeführten Brennstoffes im Bereich von 1 bis 5 Prozent
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des Gesamtbrennstoffsverbrauchs der Vorrichtung liegt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der relativ große Anteil des Brennstoffs aus den stromabwärts gelegenen Brennstoffeinlässen (81,91) im Bereich
von 95 bis 99 Prozent des Gesamtbrennstoffverbrauchs der Vorrichtung liegt.
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ORIGINAL INSPECTED
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