DE29708561U1

DE29708561U1 - Gasbrenner

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Publication number: DE29708561U1
Application number: DE29708561U
Authority: DE
Original assignee: MAN B&W Diesel GmbH
Current assignee: MAN B&W Diesel GmbH
Priority date: 1997-05-14
Filing date: 1997-05-14
Publication date: 1997-07-17
Anticipated expiration: 2007-05-15

Description

I* ·

Beschreibung: Gasbrenner

Die Neuerung betrifft einen Gasbrenner mit einem an eine Luftversorgungseinrichtung anschließbaren Brennerrohr, in dem ein zentral angeordnetes, an eine Brennstoffversorgungseinrichtung anschließbares Düsenrohr mit Verbrennungsluft axial umströmt ist, das Düsenrohr im Bereich des vorderen Brennrohrendes von einer mit ringförmig angeordneten Durchtrittsbohrungen versehenen Stauscheibe, der in Strömungsrichtung ein Brennraum nachgeordnet ist, aufgenommen ist, und das Düsenrohr eine gestufte Brennstoffzuführung zuläßt.

Ein solcher Gasbrenner ist beispielsweise durch die DE-U 92 08 993 bekannt geworden. Dort werden konzentrisch um die zentrale Düse Einzeldüsenrohre vorgesehen, die von dieser zentralen Düse abzweigen, um eine sekundäre Brennstoffzuführung auf den Bereich der Flamme hinter dem Austritt der zentralen Düse zu richten. Durch diese Maßnahme soll ein reduzierter Stickoxidaustritt erreicht werden.

Bei der Verbrennung von Gas-Luft-Gemischen werden Stickoxyde hauptsächlich durch den in der Verbrennungsluft enthaltenen Stickstoff- und Sauerstoffanteil gebildet (thermische NO-Biidung). Dieser Büdungsmechanismus (Zeldovic-Mechanismus) findet hauptsächlich bei Flammentemperaturen über 1300 ⁰C statt und wird mit zunehmenden Flammentemperaturen erheblich verstärkt.

Deshalb liegt der Neuerung die Aufgabe zugrunde, einen Gasbrenner der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem die Verbrennung des Gas-Luft-Gemisches bei möglichst geringen Flammentemperaturen ablaufen kann.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Gasbrenner mit sämtlichen Merkmalen des Schutzanspruchs 1.

Die Neuerung wird im folgenden anhand einer Ausführungsform unter Hinweis auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben.

Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Gasbrenner.

Der Gasbrenner umfaßt ein in bekannter Weise an eine Luftversorgungseinrichtung anschließbares Brennerrohr 1. Ein im Brennerrohr 1 zentral angeordnetes, ebenfalls in bekannter Weise an eine Brennstoffversorgungseinrichtung anschließbares Düsenrohr 2 wird im Betrieb mit Verbrennungsluft axial umströmt und im Bereich des vorderen Brennrohrendes von einer mit ringförmig angeordneten Durchtrittsbohrungen 11 für den Durchtritt eines zündfähigen Gas-Luft-Gemisches in einen nachfolgenden Brennraum 10 versehenen Stauscheibe 4 aufgenommen, so daß das aufgenommene Ende des Düsenrohres 2 gasdicht abgeschlossen ist. In Strömungsrichtung ist der Stauscheibe 4 der Brennraum 10 nachgeordnet.

In besonders vorteilhafterweise wird der Brennraum 10 mittels eines auf dem Brennerrohr 1 verschiebbaren Brennerrohraufsatz 5 umfaßt. Der verschiebbare Brennerrohraufsatz 5 ermöglicht ein Anpassen der Flamme an verschiedene Feuerraumdurchmesser.

Desweiteren kann der Brennerrohraufsatz 5 in Strömungsrichtung mit einem gezackten Ende 13 ausgeführt sein. Versuche haben gezeigt, daß diese Maßnahme maßgeblich zur Stabilisierung der Flamme beiträgt.

im Brennerrohr 2 ist in Strömungsrichtung vor der Stauscheibe 4 eine die Durchtrittsbohrungen 11 der Stauscheibe 4 und das Düsenrohr 2 koaxial

umfassende Mischkammer 3 zur Teilung der Verbrennungsluft eingebaut, bzw. an der Stauscheibe 4 befestigt. Vorzugsweise ist die Mischkammer 3 konisch ausgebildet, derart, daß zwischen Brennerrohr 1 und der Mischkammer 3 ein düsenartiger Ringquerschnitt 14 ausgebildet ist, in diesem das durchtretende Brennstoff-Luft-Gemisch beschleunigt wird.

Auf dem Umfang des Düsenrohres 2 sind mindestens zwei zum Außenbereich 14 der Mischkammer 3 Brennstoff führende Radialrohre 9 angesetzt, derart, daß eine der Leistung entsprechende Brennstoffmenge austreten kann. Vorzugsweise sind mehr als zwei Radialrohre 9 gleichmäßig beabstandet auf dem Umfang des Düsenrohres 2 angesetzt und sternförmig zwischen Düsenrohr 2 und Brennerrohr 1 angelegt. Dabei ist jedes Radialrohr 9 im brennerrohrnahem, also radial außenliegendem Bereich mit einer auf den düsenartigen Ringquerschnitt 14 gerichteten Durchtrittsbohrung 12 versehen.

Das Düsenrohr 2 ist weiterhin im Stauscheibennahen Bereich mindestens mit einer Zündbrennstoffbohrung 8 ausgeführt, die Brennstoff in den Innenbereich der Mischkammer 3 führt, derart, daß in Strömungsrichtung hinter der Stauscheibe ein zündfähiges Gemisch entstehen kann.

In bekannter Weise sind in Srömungsrichtung hinter Durchtrittsbohrungen 11 der Stauscheibe 4 Zündelektroden 6, bzw. lonisationselektroden 7 angeordnet.

Die höchsten Verbrennungstemperaturen treten bei nahestöchiometrischen Brennstoff-Luft-Gemischen auf. Durch den erfindungsgemäßen Gasbrenner besteht nun die Möglichkeit, ein Gas-Luft-Gemisch zu schaffen, das möglichst weit vom stöchiometrischen Gemisch (&lgr; = 1 ) entfernt ist.

Über die gleichmäßig auf dem Umfang des Düsenrohres 2 angeordneten Radialrohre 9 tritt eine der Leistung entsprechende Gasmenge in den Außenbereich

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14 der Mischkammer 3 aus. Durch diese Art der Gasführung entsteht im Außenbereich 14 der Mischkammer 3 ein unterstöchiometrisches Gemisch (geringer Sauerstoffpartialdruck). Im Innenbereich der Mischkammer 3 wird der Verbrennungsluft nur soviel Gas durch die Zündbrennstoffbohrung 8 zugeführt, daß im Bereich der Zündelektroden 6 ein zündfähiges Gemisch entstehen kann.

Stromab der Stauscheibe 4 bildet sich im Außenbereich eine Zone mit sehr fettem Gemisch und im Innenbereich direkt vor der Stauscheibe 4 eine Zone mit sehr magerem Gemisch. So wird eine gestufte Verbrennung mit relativ niedrigen Flammentemperaturen erreicht, was eben zu einer starken Reduzierung der NOx-Emission führt.

Durch die konische Form der Mischkammer 3 entsteht zwischen Brennerrohr 1 und der Mischkammer 3 ein düsenartiger Ringquerschnitt, in dem das Gas-Luft-Gemisch beschleunigt wird. Die so erreichte höhere Strömungsgeschwindigkeit des Gas-Luft-Gemisches führt zu geringeren Verweiizeiten in Bereichen höherer Temperaturen, wodurch wiederum eine Verminderung der NOx-Emission unterstützt wird.

Aufgrund der radialen Geschwindigkeitskomponente, die das Gemisch durch die konische Ausbildung der Mischkammer 3 erhält, entsteht stromab der Stauscheibe 4 eine sehr stark aufgeweitete Flammenform, bzw. eine relativ großvolumige Flammenausbildung. Die derart vergrößerte Oberfläche der Flamme verstärkt die Wärmeabstrahlung, was zu einer weiteren Kühlung der Flamme führt und somit ebenfalls zur Reduzierung der NOx-Emission beiträgt.

Claims

■ ·· Schutzansprüche:

1. Gasbrenner mit einem an eine Luftversorgungseinrichtung anschließbaren Brennerrohr (1), in dem ein zentral angeordnetes, an eine Brennstoffversorgungseinrichtung anschließbares Düsenrohr (2) im Betrieb mit Verbrennungsluft axial umströmt ist, das Düsenrohr (2) im Bereich des vorderen Brennrohrendes von einer mit ringförmig angeordneten Durchtrittsbohrungen (11) versehenen Stauscheibe (4), der in Strömungsrichtung ein Brennraum (10) nachgeordnet ist, aufgenommen ist, und das Düsenrohr (2) eine gestufte Brennstoffzuführung zuläßt, dadurch gekennzeichnet, daß

in Strömungsrichtung vor der Stauscheibe (4) eine die Durchtrittsbohrungen (11) und das Düsenrohr (2) im vorderen Bereich koaxial umfassende Mischkammer (3) zur Teilung der Verbrennungsluft vorgesehen ist, mindestens zwei auf dem Umfang des Düsenrohres (2) angesetzte, zum Außenbereich (14) der Mischkammer (3) Brennstoff führende Radialrohre (9) vorgesehen sind, derart, daß eine der Leistung entsprechende Brennstoffmenge austreten kann,

und das Düsenrohr (2) mindestens eine Zündbrennstoffbohrung (8), die Brennstoff in den Innenbereich der Mischkammer (3) führt, aufweist, derart, daß in Strömungsrichtung hinter der Stauscheibe ein zündfähiges Gemisch entstehen kann.

2. Gasbrenner nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß

mehr als zwei Radialrohre (9) gleichmäßig beabstandet auf dem Umfang des Düsenrohres (2) angesetzt und sternförmig zwischen Düsenrohr (2) und Brennerrohr (1) angelegt sind,

und jedes Radiairohr (9) im brennerrohrnahen Bereich eine Durchtrittsbohrung (12) aufweist.

3. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (3) konisch ausgeführt ist, derart, daß zwischen Brennerrohr (1) und der Mischkammer (3) ein düsenartiger Ringquerschnitt ausgebildet ist, in dem das durchtretende Brennstoff-Luft-Gemisch beschleunigt wird.

4. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennraum (10) mitteis eines auf dem Brennerrohr verschiebbaren Brennerrohraufsatzes (5) umfaßt ist.

5. Gasbrenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennerrohraufsatz (5) in Strömungsrichtung mit einem gezackten Ende (13) ausgeführt ist.