DE2809933A1 - Brenner fuer fluessige und gasfoermige brennstoffe - Google Patents

Brenner fuer fluessige und gasfoermige brennstoffe

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DE2809933A1 DE19782809933 DE2809933A DE2809933A1 DE 2809933 A1 DE2809933 A1 DE 2809933A1 DE 19782809933 DE19782809933 DE 19782809933 DE 2809933 A DE2809933 A DE 2809933A DE 2809933 A1 DE2809933 A1 DE 2809933A1
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D11/00Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/40Mixing tubes or chambers; Burner heads
    • F23D11/406Flame stabilising means, e.g. flame holders

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Description

  • Brenner für flüssige und gasförmige Brennstoffe
  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner für flüssige und gasförmige Brennstoffe mit mindestens einer Düse die konzentrisch in einem Luftführungsrohr angeordnet ist, mit einem zwischen der Mündung des Luftführungsrohres und der Mündung der Brennerdüse angeordnet topfartigen, zum Brennraum hin offenen Körper, dessen mit Radialbohrungen versehener Mantel sich bis zur Mündung des Luftführungsrohres erstreckt und diese abschließt, und dessen Boden als ein, eine Mittelöffnung und von dieser ausgehende Drallschlitze aufweisender Drallschaufelring ausgebildet ist. Stromauf des Drallschaufelrings ist ein weiterer topfartiger Körper angeordnet, der den die Düse umfassenden Raum stromauf abschließt. Der Durchmesser des Topfes ist kleiner als der durch die äußeren Enden der Drallschlitze festgelegte Durchmesser und größer als der Durchmesser der Mittelöffnung des Drallschaufelrings. Der Rand des Topfes bildet mit dem Drallschaufelring im Bereich der Drallschlitze Radialöffnungen.
  • Ein Ölbrenner dieser Art ist zum Patent angemeldet P 2712564.0 Bei dem erwähnten Brenner wird durch den Abschluß des die Zerstäuberdüse umschließenden Raumes, und die durch den äußeren Bereich der Drallschlitze hindurchströmende Luft, eine rotierende hohle Luftsäule erzeugt, in deren Innenraum stromab des Drallschaufelrings ein verhältnismäßig großer Unterdruck entsteht.
  • In dieses Unterdruckgebiet werden durch die, von den Drallschlitzen zwischen dem Mantel des weiteren Topfes und dem Drallschaufelring gebildeten Radialöffnungen, Luftstrahlen radial auf die Düsenmündung geblasen. Die durch die Radialbohrungen des Luftführungsrohres eingeführte Verbrennungsluft durchströmt die heißen Verbrennungsprodukte und wird mit diesen in Richtung auf die Zerstäuberdüse zurückbewegt. Damit wird bei Ölverbrennung bei einer verhältnismäßig stabilen Flamme eine rußfreie Verbrennung erzeugt.
  • Wird dieser Ölbrennerkopf zur Verbrennung von Gas eingesetzt, dann zeigt sich jedoch, daß an verschiedenen Feuerräumen das Anfahren sehr hart ist und insbesondere bei höheren Geblsepressungen die Flamme instabil wird.
  • Bei dem erwähnten Brenner vermischt sich bei der Verbrennung von Gas, das aus der Düse austretende Gas sofort intensiv mit den Radialluftstrahlen, die zwischen dem Mantel des weiteren topfes und dem Drallschaufelring auf die Düsenmündung geblasen werden. Nenn dieses Gas-Luftgemisch anschließend auf Zündtemperatur gebracht wird verlauft die Verbrennungsreaktion explosionsartig unter Schallabstrahlung. Fallt nun eine Schallfrequenz mit einer Feuerraumresonanzfrequenz zusammen, treten im Feuerraum derartige Druckschwingungen auf, die zum Erlöschen der Flamme führen können.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den erwähnten ölbrenner so weiter zu entwickeln, daß er auch zur Verfeuerung gasförmiger Brennstoffe bei ruhiger stabiler Flamme und guten Verbrennungswerten an allen Feuerräumen eingesetzt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ölzuführrohr mit Öldüse gegen ein Gaszuführrohr mit oder ohne Gasdüse ersetzt wird und daß die Verbindung des Mantels des stromauf an den Drallschaufelring anschließenden Topfes mit dem Drallschaufelring derart ausgebildet wird, daß keine Radialluft entlang des Drallschaufelrings auf die Düsenmündung einströmen kann.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen darin, daß der gasförmige Brennstoff nun in die rotierende hohle Luftsaule eingeblasen wird, ohne sich vorher mit Verbrennungsluft zu vermischen, dort die heißen rückströmenden Verbrennungsprodukte durchstößt und dadurch aufgeheizt wird. Die durch die Radialbohrungen des Luftführungsrohres eingeführte Verbrennungsluft durchströmt radial die heißen rückströmenden Verbrennungsprodukte, wird ebenfalls aufgeheizt und mit den Verbrennungsprodukten in Richtung auf die Gasdüse zurückbewegt, wo sie auf die erwärmten Gasstrahlen trifft, Da beide Heaktionspartner, also Luft und gasförmiger Brennstoff vor ihrer Vermischung auf Zündtemperatur gebracht worden sind, kann nun die Verbrennungsreaktion relativ langsam entsprechend dem Mischungsvorgang ablaufen. Damit wird eine sehr stabile ruhige Verbrennung aller gasförmiger Brennstoffe bei einem hohen C02-Gehalt und sehr niedrigem CO-Gehalt auch an kritischen Kesseln erzielt.
  • Auf das Anfahrverhalten und die Stabilität bei Verbrennung von flüssigen Brennstoffen wirkt sich diese Maßnahme auch sehr positiv aus.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der mehrere Ausführungs beispiele schematisch veranschaulichenden Zeichnungen erläutert.
  • Fig. 1 zeigt den Querschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Brennerkopf, und zwar zeigt die obere Hälfte der Fig.1 die Ausbildung des Brennerkopfes für die kleinste Brennerleistung, während die untere Hälfte den Brennerkopf mit seiner größten Leistung zeigt. Im Halter (1) ist konzentrisch das Düsenrohr (2) angebracht. Der Halter (1) trägt ein Luftführrohr (3) welches im Bereich seiner Mündung auf einen kleineren Durchmesser eingezogen ist und dadurch dort einen Hohlzylinder (4) bildet. Im Mantel dieses Hohlzylinders (4) sind mehrere Radialbohrungen(5) vorgesehen und zwar in der Nähe der Mündung des Luftführungsrohres (3). Der Hohlzylinder (4).geht stromauf in einen divergierenden Endkegel (6) über. An diesem Endkegel schließt stromauf ein Hohlzylinder (7) an, der mit dem Drallschaufelring (8) einen topfartigen Körper bildet. Der Drallschaufelring (8) weist außer einer Mittelöffnung (9) Drallschlitze (10) auf, wie sie bei sogenannten Stauscheiben bekannt sind. Der Drallschaufelring (8) bildet den Boden des vorerwähnten topfartigen Körpers. Boden und Mantel bestehen hier aus einem Stück. An den Drallschaufelring (8) ist stromauf ein weiterer Topf (11) angeschweißt.
  • Der Durchmesser des Mantels des Topfes (11) ist kleiner als der durch die äußeren Enden der Drallschlitze festgelegte Durchmesser und größer oder gleich dem Durchmesser der durch die Mittelöffnung des Drallschaufelrings gegeben ist. Der Mantel des Topfes (11) ist im Bereich der Drallschlitze (10) mit sägezahnartigen Fortsätzen (12) versehen. Diese mit der Kontur der Drallschlitze (10) ausgebildeten Fortsätze (12) sind derart in die Drallschlitze eingeführt, daß im Bereich -der Drallschlitze keine Radialluft auf die Düsenmündung strömen kann. Stromauf wird durch den Boden (13) des topfes (11) der die Gasdüse (14) umgebende Raum (15) abgeschlossen.
  • Die Gasdüse (14) ist austauschbar um durch Änderung des Gasaustrittswinkels die Flammenform an den jeweiligen Brennraum anpassen zu können. Die Zündelektroden (16) sind derart angeordnet, daß der Zündfunken im Bereich eines austretenden Gasstrahls gebildet wird. Die Fühlerelektrode (17) zur Flammenüberwachung ist durch die Mittelöffnung des Drallschaufelrings hindurch in die Flamme geführt.
  • Fig.2 zeigt ein Luftführungsrohr bei dem der mit Radialbohrungen (5) versehene Hohlzylinder (4) stromauf nicht in einen divergierenden Endkegel übergeht. In diesem Hohlzylinder (4 ) ist verschiebbar ein stromauf konvergierender Hohlkegel (18) angeordnet, der der Verbrennungsluft-Regelung dient.
  • Die obere Hälfte der Fig.2 zeigt die Stellung des Hohlkegels (18) für die kleinste Brennerleistung, während die untere Bildhälfte die Stellung des verschiebbaren Hohlkegels für die größte Brennerleistung zeigt. Der Hohlkegel (18) bildet mit dem Drallschaufelring (19) und dem Topf (11) einen Raum (20) durch den dem Drallschaufelring (19) die Verbrennungsluftzugeführt wird. Der Hohlkegel (18) bildet an eeinem kleinsten Durchmesser mit dem Boden (13) des Topfes (11) einen Ringspalt (21) der der Vordrossellung der dem Drallschaufelring zugeführten Verbrennungsluft dient.
  • Am Drallschaufelring (19) steht somit bei Kleinlast ein geringerer Verbrennungsluftdruck an, als an den Radialbohrungen des Luftführungsrohres. Das Anfahren wird dadurch an kritischen Kesseln noch weiter verbessert. Die Hutzen (22) des Drallschaufelrings (19) sind auf dem Durchmesser des stromauf an den Drallschaufelring anschließenden Mantels des Topfes (11) derart eingeprägt, daß die stromab gerichtete Stirnfläche des Topfes (11) an ihrem gesamten Unfang am Drallschaufelring (19) anliegt. Es kann somit auch in diesem Ausführungsbeispiel keine Radialluft entlang des Drallschaufelrings auf die Düsenmündung strömen.
  • In diesem Beispiel wird zur Erzeugung einer längeren Flamme, keine Gasdüse eingesetzt.
  • Fig. 3 zeigt einen sogenannten Kombinationsbrenner mit dem Öl oder Gas, oder beides gleichzeitig verbrannt werden kann.
  • Die Hutzen (23) des Drallschaufelrings (24) sind an ihrem kleinsten Durchmesser, stromauf derart abgekantet, daß sie am Mantel des stromauf an den Drallschaufelring angeschweißten Topfes (25) anliegen. Es kann somit auch in diesem Beispiel keine Radialluft zur Düsenmündung strömen. Der vom Durchmesser der Mittelöffnung des Drallschaufelrings (24) stromauf divergierende Mantel des Topfes (25) geht in einen Hohlzylinder (26) über. Im Hohlzylinder (26) sind mehrere verhältnismäßig kleine Bohrungen (27) angebracht die dem, durch den Topf (25) gebildeten Raum (28) gerade soviel Luft zuführen, daß dort eine Luftbewegung stromab erzielt wird, um zu verhindern, daß rückströmende Ölverbrennungsprodukte in den Raum (28) gelangen und sich dort niederschlagen. Konzentrisch in dem Gaszuführrohr (29) das an seiner Mündung mit mehreren Gasaustrittbohrungen und einer größeren Mittenbohrung versehen ist, verläuft das Ölzuführrohr (30), dessen Düse die Mittenbohrung des Gaszuführrohres abschließt.
  • Fig. 4 zeigt einen Brenner, bei dem Luftführungsrohr und Drallschaufelring denen der Fig.3 entsprechen. Der stromauf des Drallschaufelrings bei den Fig. 1 - 3 vorgesehene, die Düse umschließende Topf, wird bei diesem Ausführungsbeispiel nur noch durch den stromab divergierenden Endkegel (31) des Gasführungsrohres (32) angedeutet. Die stromauf an ihrem kleinsten Durchmesser abgekanteten Hutzen (23) liegen am Rand des Endkegels (31) an, Fig. 5 zeigt einen Brenner bei dem das Luftführungsrohr (35) im Bereich seiner Mündung auf einen kleineren Durchmesser eingezogen ist und dadurch einen Hohlzylinder (36) bildet.
  • Im Mantel dieses Hohlzylinders ind mehrere Diagonalsohlitze (37) vorgesehen. Der Hohlzylinder (36) ist von einem weiteren verschiebbaren Hohlzylinder (38) konzentrisch umgeben, der der Verbrennungsluft-Regelung über die Diagonalschlitze (37) dient.
  • Die Mittelöffnung des Drallschaufelrings (39) wird von dem Gaszuführrohr (40) derart abgedeckt, daß durch den Drallschaufelring (39) nur Yangentialluft der Verbrennung zugeführt wird.
  • Fig. 6 zeigt ein Luftführrohr (41) , dessen Hohlzylinder (42) in einen konvergierenden Endkegel (43) übergeht. Der Drallschaufelring (44) bildet mit dem Endkegel (43), einen durch Verschieben des Drallschaufelrings (44) verstellbaren Ringspalt (45).
  • Die Hutzen des Drallschaufelrings sind auf dem Durchmesser des stromauf am Drallschaufelring angeschweißten Hohlzylinders (46) eingesickt. Der Hohlzylinder (46) bildet mit der stromauf an ihn angeschweißten Honde (47) einen abgeschlossenen Raum (48), der die Düse (49) umfaßt. Der äußere Durchmesser der Ronde (47) bildet mit dem Ringkörper (50) einen Ringspalt (51), der der Vordrosselung der Verbrennungsluft dient und der durch Verschieben des mit Drallschaufelring (44) zusammengeschweißten Hohlzylinders (46) und Ronde (47), in Pfeilrichtung vergrößert werden kann. Der Ringspalt (45) zwischen Drallschaufelring (44) und Endkegel (43) kann bei Vordrosselung der Verbrennungsluft im Ringspalt (51) bei gleicher Brennerleistung größer gewählt werden als ohne diese Vordrosselung. Eine bestimmte Ausdehnung des Drallschaufelrings (44) infolge Erwärmung, ergibt somit mit der Vordrosselung in Ringspalt (51), eine kleinere prozentuale Verkleinerung des Ringspaltes (45) als ohne die Vordrosselung.
  • Patentansprüche: Leerseite

Claims (6)

  1. Patentansprüche X Brenner für flüssige und gasförmige Brennstoffe, mit mindestens einem Brennstoffzuführrohrs das konzentrisch in einem Luftführungsrohr angeordnet ist, mit einem zwischen der Mündung des Luftführungsrohres und der Mündung des Brennstoffzuführrohres angeordneten tofartigen, zum Brennraum hin offenen Körper, dessen mit Radialöffnungen versehener Mantel sich bis zur Mündung des Luftführungsrohres erstreckt und dieses abschließt, und dessen Boden als ein, eine Mittelöffnung und von dieser ausgehende Drallschlitze aufweisender Drallschaufelring ausgebildet ist. Stromauf des Drallschaufelrings ist ein weiterer tppfartiger Körper angeordnet, der den die Mündung des Brennstoffzuführrohres umfassenden Raum stromauf abschließt, dessen Rand einen Durchmesser hat, der kleiner als der durch die äußeren Enden der Drallschlitze festgelegte Durchmesser ist und größer ist, als der Durchmesser der Mittelöffnung des Drallschaufelrings, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel des Topfes (11) im Bereich der Drallschlitze (10) mit sågezahnartigen Fortsätzen (12) mit der Kontur der Drallschlitze versehen ist, die in die Drallschlitze derart eingeführt sind, daß sie diese radial nach innen abschließen, und daß das in dem Topf (11) mündende Brennstoffzuführrohr (2) als Gaszuführrohr mit einschraubbarer Gasdüse (14) ausgebildet ist.
  2. 2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Hohlzylinder (4) des Luftführungsrohres (3) ein axial verschiebbarer, stromauf konvergierender Hohlkegel (18) angeordnet ist, und daß die Hutzen (22) auf dem Durchmesser des stromauf am Drallschaufelring anliegenden Topfes (11) bis zum Hand des Topfes (11) örtlich eingeprägt sind.
  3. 3 Brenner nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hutzen (23) des Drallschaufelrings (24) an ihrem kleinsten Durchmesser stromauf derart abgekantet sind, daß sie an dem stromauf divergierenden Kegel des Topfes (25) anliegen, der in einen mit verhältnismäßig kleinen Radialbohrungen (27) versehenen Hohlzylinder (26) übergeht, und dad in dem im Topf t25) mündenden Gaszuführrohr (29) konzentrisch ein Ölzuführrohr (30) mit Düse verläuft.
  4. 4. Brenner nach Anspruch 1 bis 3,dadurch gekennzeichnet, daß das Gaszuführrohr (32) mit einem stromab divergierenden Endkegel (31) versehen ist, der am Drallschaufelring (24) und an dessen an ihrem kleinsten Durchmesser stromauf abgekanteten Hutzen (23) anliegt.
  5. 5. Brenner nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (36) des Luftführungsrohres (35) mit mehreren Diagonalöffnungen (37) versehen und von einem axial verschiebbaren Hohlzylinder (38) konzentrisch umgeben ist, und daß das Gaszuführrohr denselben Außendurchmesser wie die Mittelöffnung des Drallschaufelrings (39) aufweist und in diese stromab bis zu den Hutzen eingeführt ist.
  6. 6. Brenner nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß der mit Radialöffnungen (5) versehene Hohlzylinder (42) des Luftführungsrohres (41) stromauf einen konvergierenden Endkegel (43) aufweist, und der Außendurchmesser des Bodens (47) des mit dem Drallschaufelring (44) werschweißten und mit diesem axial verschiebbaren Topfes (46) größer ist, als der Manteldurchmesser des Topfes (46) und kleiner ist als der Innendurchmesser des am Luftführungsrohr angebrachten Ringkörpers (50).
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EP0589226A1 (de) * 1992-09-23 1994-03-30 Körting Hannover Ag Brenner für flüssige oder gasförmige Brennstoffe
WO1997046831A1 (en) * 1996-06-07 1997-12-11 Autoflame Engineering Ltd. Improvements in or relating to a burner head
CN110998184A (zh) * 2017-06-14 2020-04-10 韦伯斯特燃烧技术有限责任公司 涡旋再循环燃烧燃烧器头

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