DE2934427A1

DE2934427A1 - Waste gas flaring-off burner - has flaps thrust mechanically into position shutting mixing tube primary air inlets

Info

Publication number: DE2934427A1
Application number: DE19792934427
Authority: DE
Inventors: Johannes Dipl.-Ing. 3500 Kassel Beyer
Original assignee: PREMATECHNIK GES fur VERFAHRE
Current assignee: PREMATECHNIK GES fur VERFAHRE
Priority date: 1979-08-25
Filing date: 1979-08-25
Publication date: 1981-03-26

Abstract

The gas burner is particularly for flaring off waste gas. It has a gas outlet nozzle discharging into a mixing tube extending upwards and containing lateral inlets at the nozzle opening for primary air. These inlets can be shut by flaps thrust by mechanical pressure into the shut position. The flaps are so mounted that the pressure difference generated by the gas flow from the nozzle between the static pressures on outside and inside causes them to move into the open position. The inlets and flaps can be spaced round the periphery of the mixing tube.

Description

Gasbrenner, insbesondere Abgas- Gas burners, especially exhaust gas

fackelbrenner Die Erfindung betrifft einen Gasbrenner gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. oin solcher Brenner wird insbesondere zum Abfackeln von Abgasen verwendet, wobei unter Abgasen hier bei verschiedenen technischen Prozessen anfallende unerwünsachte brennbare Gase verstanden werden, die vor ihrem Ablassen in die Atmosphäre verbrannt werden sollen. Flare burner The invention relates to a gas burner according to the preamble of claim 1. oin such a burner is particularly used for flaring exhaust gases used, with exhaust gases occurring here in various technical processes unwanted flammable gases are understood to be prior to their release into the atmosphere should be burned.

In dem mischrohr des Gasbrenners wird das zu verbrennende Gas zunächst mit Primärluft vermischt, bevor es an Ausgang des tiischrohres verbrannt wird. Bei Kohlenwasserstoffhaltigen Gasen wird mit zunehmender Zumischung von Luft zunächst die Rußbildung vermindert bis schließlich oberhalb der Leuchtgrenze eine stöchiometrische Mischung aus Gas und Luft mit nicht leuchtender Flamme brennt. Diese Verhaltnisse liegen bei dem bekannten Bunsenbrenner vor, der nach dem Venturi-Prinzip als Ejektor arbeitet und Primärluft durch ein einstellbares Register ansaugt und im Mischrohr dem Gas strom beimischt. Beim Überschreiten der oberen Explosionsgrenze und geringer Ausströmgeschwindigkeit erfolgt ein Zurückschlagen der Flamme, die dann unmittelbar über der Gasdüse am unteren Ende des Mischrohres brennt. Dies hat die Zerstörnng des Itischrohres zur Folge.The gas to be burned is first placed in the mixing tube of the gas burner mixed with primary air before it is burned at the outlet of the table tube. at Hydrocarbon-containing gases is initially with increasing admixture of air the soot formation is reduced to a stoichiometric one until it is finally above the luminous limit Mixture of gas and air with a non-luminous flame burns. These circumstances are found in the well-known Bunsen burner, which works according to the Venturi principle as an ejector works and sucks in primary air through an adjustable register and in the mixing tube mixed with the gas stream. When exceeding the upper explosion limit and lower A kickback occurs at the outflow velocity the flame that then burns directly above the gas nozzle at the lower end of the mixing tube. this has the destruction of the Itisch pipe result.

Es sind Packelbrenner bel.annt, bei denen die Primärluft über Gebläse dem Gas zugeführt wird, wobei die Luftmenge durch Pegelorgane in Abhängigkeit-der durchtretenden Gasmenge bzrr.Packel burners are known, in which the primary air is blown through a fan the gas is supplied, the amount of air by level organs depending on the amount of gas passing through bzrr.

Ges Fackelgasdruckes gesteuert wird. Solche Paclelbrenner brennen mit einer erwünschten bläulichen Flamme, jedoch sind die Gebläse und die Regelorgane für die Zuführung der Primarluft sehr aufwendig und störanfällig.Ges flare gas pressure is controlled. Such paclel burners burn with a desirable bluish flame, however, the fans and regulators are for the supply of the primary air very complex and prone to failure.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gasbrenner der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei dem mit einfachen und robusten Mitteln in zuverlässiger Weise die Zufuhr der Primärluft derart gesteuert wird, daß unabhängig vom Gasdurchsatz durch den Brenner stets eine vollständige Verbrennung des Gases erzielt wir, ohne daß die Gefahr eines Rückschlagens der Flamme besteht.The invention is based on the object of providing a gas burner of the initially mentioned to develop named type, in which with simple and robust means in reliable Way, the supply of the primary air is controlled in such a way that regardless of the gas throughput We always achieve complete combustion of the gas through the burner, without that there is a risk of the flame flashing back.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Gasbrenner nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, der erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.A gas burner according to the preamble is used to solve this problem of claim 1 proposed according to the invention in the characterizing part of claim 1 has mentioned features.

Durch die Erfindung erhält man eine einfache und robuste, selbsttätige Steuervorrichtung, die unmittelbar am Brenner angeordnet ist und ohne Zwischenschaltung servobetätigter Regelorgane auskommt. Man erhält eine rußfreie, stöchiometrische Verbrennung speziell von schweren Kohlenwasserstoffgasen, wobei man auf das bekannte Zusetzen von Wasserdampf entweder ganz verzichten kann, bzw.-je nach Gasart - mit wesentlich geringerer Dampfeinmischung arbeiten kann als bei vergleichbaren Brennern bekannter Bauart.The invention provides a simple and robust, automatic one Control device directly on the burner is arranged and manages without the interposition of servo-operated regulating elements. A soot-free, stoichiometric combustion especially of heavy hydrocarbon gases, whereby the well-known addition of steam can either be dispensed with entirely, or depending on the situation according to gas type - can work with significantly less steam mixing than with comparable ones Burners of known design.

Das sehr leichte Ansprechen der gesteuerten Klappen wird durch eine praktisch reibungsfreie Lagerung der Klappen mittels Schneiden und Kerben erreicht. Als Material für die Klappen und die Lagereinrichtung werden möglichst korrosions- und wärmefeste Werkstoffe verwendet.The very easy response of the controlled flaps is made possible by a practically frictionless mounting of the flaps achieved by means of cutting and notching. The material used for the flaps and the storage facility is as corrosion-resistant as possible. and heat-resistant materials are used.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen Fig. 1 eine Ausführungsform eines Brenners gemäß der Erfindung im Schnitt von der Sei+e gesehen, Fig. 2 den Brenner gemäß Fig. 1 im Schnitt längs der Linie 1 - 1 in Fig. 1, Fig. 3 ein Detail der Klappenlagerung in Blickrichtung des Pfeils a in Fig. 1, Fig. 4 eine Klappenanordnung mit durch eine Feder erzeugter Verschlußkraft.Based on the exemplary embodiments shown in the figures, the Invention will be explained in more detail. 1 shows an embodiment of a burner according to the invention in section from the side + e, FIG. 2 shows the burner according to FIG. 1 in section along the line 1-1 in FIG. 1, FIG. 3 shows a detail of the flap mounting in the direction of the arrow a in Fig. 1, Fig. 4, a flap arrangement with through a spring generated locking force.

Fig. 1 zeigt ein Fackelrohr 1, auf dem das Dusenrohr 3 auf geflanscht ist. die Spitze des Düsenrohres mit der Gasaustrittsdüse 5 mündet durch einen Zwischenboden 2 in den unteren Teil es Mischrohres 4, welches aw'.f der. Zwischenboden 2 aufgesetzt ist. Im Bereich der Düse 5 ist das Mischrohr mit vier gleichmäßig über den Umfang verteilten Eintrittsöffnungen Ca bis 5d (Fig. 2) versehen, von denen in Fig. 1 der Einfachheit halber nur die Öffnungen Sa und Bd dargestellt sind. Diese Öffnungen müssen nicht, wie in Fig. 1 dargestellt, oberhalb der Öffnung der Düse 5 liegen; sie können auch etwa in gleicher Nähe oder etwas unterhalb der Düsenöffnung liegen. Die Öffnungen 3a bis @d sind durch je eine Klappe 7 verschließbar, die mittels Schneiden 12 in Kerbenblöcken 13 gelagert sind.Fig. 1 shows a flare tube 1 on which the nozzle tube 3 is flanged on is. the tip of the nozzle tube with the gas outlet nozzle 5 opens through an intermediate floor 2 in the lower part of the mixing tube 4, which aw'.f the. Intermediate floor 2 placed is. In the area of the nozzle 5, the mixing tube with four is evenly around the circumference distributed inlet openings Ca to 5d (Fig. 2), of which in Fig. 1 of For the sake of simplicity, only the openings Sa and Bd are shown. These openings need not, as shown in Figure 1, be above the opening of the nozzle 5; they can also be approximately in the same vicinity or slightly below the nozzle opening. The openings 3a to @d can each be closed by a flap 7, which is cut by means of cutting 12 are mounted in notch blocks 13.

Dies erkennt man insbesondere aus Fig. 3. Die Schneiden befinden sich an einem Scheidenträger 14, der an der Klappe 7 befestigt ist. Der nach unten ausladende Teil 15 des Schneidenträgers 14 verhindert ein seitliches Verrutschen der Klappe 7. Der Öffnungswinkel der Kerben ist bedeutend größer als der Spitzenwinkel der Schneiden, so daß die Klappe 7 um den Fußpunkt der Schneiden 12, also um die Achse b, schwenkbar ist. An der Klappe 7, bzw. dem an ihr befestigen Schneidenträger 14 ist eine Schraubespindel 10 befestigt, auf der ein Gewicht 11 mit einem Innengewinde drehbar aufgesetzt ist.This can be seen in particular from FIG. 3. The cutting edges are located on a sheath carrier 14 which is attached to the flap 7. The downward sweeping one Part 15 of the cutter carrier 14 prevents the flap from slipping sideways 7. The opening angle of the notches is significantly larger than the apex angle of the Cutting, so that the flap 7 around the base of the cutting 12, that is, around the axis b, is pivotable. On the flap 7 or the cutter carrier 14 attached to it a screw spindle 10 is attached, on which a weight 11 with an internal thread is rotatably attached.

Durch das von dem Gewicht 11 um die Achse b ausgeübte Drehnoment wird die Klappe 7 in eine senkrechte Stellung geschwenkt, bei ihr ills oberes Ende an der Innenseite des Mischrohres 4 anliegt und dadurch die Öffnung 3a verschließt.By the torque exerted by the weight 11 about the axis b the flap 7 is pivoted into a vertical position, at its ills upper end the inside of the mixing tube 4 rests and thereby closes the opening 3a.

Beim Ausströmen von Gas aus der Düse 5 wird der auf der Innenseite der Klappe 7 herrschende statische Druck verminde-t, so daß der überschießende statische Druck auf die Außenseite der Klappe 7 diese zu öffnen versucht. Sobald das von dieser Drucdifferenz aufgebaute Drehmoment um die Achse b das von dem Gewicht 11 ausgeübte Drehmoment überwindet, öffnet sich die Klappe 7.When gas flows out of the nozzle 5, the on the inside of the flap 7 prevailing static pressure, so that the excess static Pressure on the outside of the flap 7 tries to open it. Once that from this Pressure difference built up torque about the axis b that exerted by the weight 11 Overcome torque, the flap 7 opens.

Dadurch, daß man das Gewicht 11 so anordnet, daß sein Schwerpunkt oberhalb der Drehachse b liegt, erreicht man, daß die Klappe 7 nur den geschlossenen und den völlig geöffneten Zustand als stabile Betriebslagen einnehmen kann. Sobald die durch die Druckdifferenz aufgebaute Kraft die Klappe nur geringfügig nach innen bewegt, verkürzt sich der Hebelarm, mit dem das Gewicht 11 an der Drehachse b angreift, so daß die Klappe 7 in den voll geöffneten Zustand kippt. Bei einer solchen Anordnung erfolgt die Anpassung des Primärluftstromes an den Gasstrom dadurch, daß die mehreren am Umfang verteilten Klappen mit unterschiedlichen Anspruchschwellen justiert sind, so daß die Zahl der geöffneten Klappen mit zunehmendem Gasstrom steigt. Die Primärluftsteuerung erfolgt in diesem Falle also nach einer stufenförmigen Kennlinie. Fig. 2 zeigt einen Betriebszustand, bei dem die Klappen 8a und 8c geöffnet und die Klappen 8b und 8d geschlossen sind. Die Einstellung der Verschlußkraft einer Klappe wird durch Verschiebung des Gewichtes 11 auf der Schraubspindel 10 erreicht. Alternativ ist es auch möglich, die Einstellung mit aus-tauschbaren Gesichten vorzunehmen.By arranging the weight 11 so that its center of gravity lies above the axis of rotation b, it is achieved that the flap 7 is only closed and can assume the fully open state as stable operating positions. As soon the force built up by the pressure difference only moves the flap slightly inwards moves, the lever arm with which the weight 11 engages on the axis of rotation b is shortened, so that the flap 7 tilts into the fully open state. With such an arrangement the adaptation of the primary air flow to the gas flow takes place in that the several flaps distributed around the circumference with different entitlement thresholds are adjusted, so that the number of opened flaps increases with increasing gas flow. The primary air control in this case takes place according to a stepped characteristic curve. Fig. 2 shows one Operating state in which the flaps 8a and 8c are open and the flaps 8b and 8d are closed. The adjustment of the closing force of a flap is made by shifting of the weight 11 on the screw spindle 10 is reached. Alternatively, it is also possible the attitude with interchangeable faces to undertake.

Die maximale Öffnung der Klappe wird durch einen Anschlag 9 bestimmt, der ebenfalls einstellbar sein kann.The maximum opening of the flap is determined by a stop 9, which can also be adjustable.

ird das Gewicht 11 so angebracht, daß sein Schwerpunkt un+erhalb der Drehachse b liegt, dann arbeitet die Klappe 7 mit einer unendlichen Vielzahl von stabilen Betriebszuständen.If the weight 11 is attached so that its center of gravity is below the Rotation axis b lies, then the flap 7 works with an infinite number of stable operating conditions.

Um dies zu erreichen, braucht der Anschlußpunkt iOa der Schraubspindel nur auf dem Schneidenträger 14 nach unten unter die Drehachse b verschoben zu werden (siehe Fig. 3).Da sich in diesem Falle das in Verschlußrichtung der Kuppe wirkende Drehmoment beim Öffnen der Klappe vergrößert, stellt sich der Öffnungszustand der Klappe entsprechend der Stärke des aus der DEse 5 austretenden Gasstromes ein.In order to achieve this, the connection point needs the screw spindle to be shifted only on the cutter carrier 14 down below the axis of rotation b (See Fig. 3). Since in this case the acting in the direction of closure of the dome If the torque is increased when the flap is opened, the opening state of the Fold in according to the strength of the gas flow exiting the DEse 5.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die die Klappe schließende Kraft durch eine Feder 21 aufgebracht wird. Die in ihrer Vorspannung einstellbare Feder 21 befindet sich in einem ortsfesten Federtopf 22. Die Federkraft wird mittels eines Gestänges 23 über eine Schneiden- Kerbenlagerung 24 auf einen Stift 25 übertragen, der am unteren Ende des Schneidenträgers 14 befestigt ist. Auch bei dieser Anordnung hängt der Grad der Klappenöffnung von der Stärke des Gasstromes ab.Fig. 4 shows an embodiment of the invention in which the flap closing force is applied by a spring 21. The ones in their bias adjustable spring 21 is located in a stationary spring pot 22. The spring force is by means of a linkage 23 on a cutting notch bearing 24 on a Transfer pin 25, which is attached to the lower end of the cutter carrier 14. With this arrangement, too, the degree of flap opening depends on the strength of the gas flow away.

Zum Schutz der Klappen und ihres Rückstellmechanismus is eine Schutzhaube 16 am Mischrohr angebracht. Das Mischrohr hat an seinem oberen Ende in bekannter Weise einen eingeschnürten Brennermund 6. Außerdem zeigen die Figuren 1 und 2 eine an sich bekannte Einrichtung, um im Bedarfsfall der Flamme zusätzlich Wasserdampf zumischen zu können. Zu diesem Zweck wird unterhalb des Zwischenbodens 2 von einem Dampfverteilermantel 17 eine Kammer gebildet, an die eine Anzahl Dampfrohre 18 mit Dampfeinspritzdüsen 14 angeschlossen sind.A protective hood is used to protect the flaps and their reset mechanism 16 attached to the mixing tube. The mixing tube is on his upper End in a known manner a constricted burner mouth 6. They also show Figures 1 and 2 a device known per se to, if necessary, the flame to be able to add steam as well. For this purpose, it is placed underneath the false floor 2 formed by a steam distribution jacket 17, a chamber to which a number of steam pipes 18 are connected with steam injection nozzles 14.

Die Dampfzufuhr erfolgt durch das Anschlußrohr 20.The steam is supplied through the connecting pipe 20.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Claims: 1. Gas burners, in particular flue gas burners, with a gas outlet nozzle that opens into an upwardly extending mixing tube, which has lateral inlet openings for primary air in the area of the nozzle opening, which mixes with the gas in the mixing tube, characterized in that the inlet openings (8a-8d) for primary air can be closed by flaps (7) which are mechanically operated Force to be pressed into the locking position and which are mounted so that they are through the pressure difference resulting from the gas flow from the gas outlet nozzle (5) between the static pressures sn of the outside and inside of the flaps (7) in the open position can be moved.

2. Gas burner according to claim 1, characterized in that a number of inlet openings (8a - 8d) with flaps (7) evenly over the circumference of the Mixing tube (4) are distributed in the region of the gas outlet nozzle (5).

3. Gas burner according to claim 1 or 2, characterized in that the mechanical forces of weights (11) holding the flaps (7) closed are generated, which attack the flaps (7) via lever arms (1n).

4. Gas burner according to claim 1 or 2, characterized in that ne gekennzeic the mechanical forces of pre-tensioned forces that hold the flaps (7) closed Springs (21) are generated which are fastened between the flaps (7) and a fixed point are.

5. Gas burner according to one of the preceding claims, characterized in that that the flaps (7) are designed such that they only have the closed position and able to assume the fully open position as stable operating states, and that di gas flow rate at which the flaps tilt into the fully open position, is dimensioned differently for each flap.

5. Gas burner according to claim 5, characterized in that the mechanical Force, which holds the flaps in the closed position, generated by weights (11) are connected in such a way m) t the flaps (7) that the weights generated torque acting on the flaps in the closing direction when opening the flap becomes smaller.

7. Gas burner according to claim 6, characterized in that the focal points dan the weights 11 are higher than the axis of rotation b of the flaps (7).

8. Gas burner according to one of claims 3, 6 or 7, characterized in that that the weights (11) are interchangeable or in such a way, e.g. via screw threads, are displaceable that the distance between the axis of rotation b of the flaps (7) from the Vertical changed by the centers of gravity of the weights (11).

9. Gas burner according to one of the preceding claims, characterized in that that the flaps (7) are practically frictionless by means of cutting (12) in notches (13) are pivotably mounted.

10. Gas burner according to one of claims 4 or 9, characterized in that that the spring (21) via a gas rod (23) and a cutting-notch storage on one Lever (25) engages, @@ connected to the flap (7) or to the cutter carrier (14) is.

11. Gas burner according to one of the preceding claims, characterized in that that the maximum opening position which can be taken up by the flaps (7) is adjustable.