DE3025948C2 - Flächenbrenner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Flächenbrenner für die direkte, gasbeheizte thermische Nachverbrennung von unvollständig verbrannten Abgasen, dessen mit schräg in Strömungsrichtung der Abgase verlaufenden, eine Anzahl von öffnungen aufweisenden Mischplatten versehenes Brennergehäuse im Abgasstrom angeordnet ist, wobei das Brenngas über ein das Brennergehäuse freitragendes Brenngasrohr und das Zündgas sowie der Zünddraht über Rohre von außerhalb des Abgasrohres zugeführt bzw. zugeleitet werden.

Derartige Flächenbrenner sind aus der US-PS 97 259 bekannt. Sie arbeiten nach dem Düsen-Mischprinzip. Der Brenner ist dabei im Abgasstrom angeordnet, wobei mittels einer Profilblende das Abgas durch die öffnungen der Mischplatten des Brenners hindurchgeleitet wird. Bei den dadurch auftretenden starken Turbulenzen ist eine intensive Vermischung des Abgases mit dem Brenngas gewährleistet Über die Mischplatten wird weiter eine genaue Proportionierung des Brenngases im Verhältnis zu den durchströmenden Abgasen erreicht, wobei die Länge der Flamme und die

Temperatur über den öffnungswinkel der Mischplatten beeinflußt werden kann.

Bei den bekannten Flächenbrennern wird die Zündenergie, die Luft und das Zündgas von außen her quer zur Strömungsrichtung des Abgases in das Brennergehäuse eingeleitet Dabei sind sowohl für das Brenngas wie für das Zündgas-Luftgemisch getrennte Leitungen vorgesehen, svährend die Zündenergie durch ein Kabel der Zündkerze oder dem sonstigen Zündmittel zugeführt wird. Abgesehen davon, daß aufgrund der gesonderten Zuleitung des Brenngases und des Zündgas-Luftgemisches sowie der Zündenergie über ein Kabel getrennte Rohre vorgesehen sein müssen, die damit den auftretenden Temperaturschwankungen unterworfen sind, ist bei einer derartigen Ausbildung die Flammenüberwachung nicht einwandfrei möglich, da bei der Überwachung von der Seite her leicht ein falscher Eindruck vermittelt wird, der dann zu falschen Rückschlüssen und Einstellungen führen kann. Da auch das Überwachungsrohr den Temperaturschwankungen im Abgasrohr unterworfen ist, können zusätzliche Fehlinterpretationen und Fehleinstellungen eintreten. Die Fehleinstellungen kommen unter anderem aufgrund der auftretenden Temperaturschwankungen vor, die die Einhaltung einer ausreichend großen und stabilen

Zündflamme erschweren bzw. unmöglich machen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Flächenbrenner zum Nachbrennen von Abgasen zu schaffen, der dem — gegenüber eine große und stabile Zündflamme, vor allem auch bei Temperaturschwan kungen gewährleistet und eine einwandfreie Flammen überwachung ermöglicht.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das in Strömungsrichtung von der hinteren Anschlußplatte des Abgasrohres verlaufende Brenngas rohr das Zündgasrohr und den Zünder bzw. Zünddraht aufnimmt, wobei der Zünddraht in einem parallel zum Zündgasrohr verlaufenden Flammenrohi angeordnet ist, das ebenfalls Zündgas führt und innerhalb der Hauptdüse in das Zündgasrohr einmündet.

so Mit einem derartigen Flächenbrenner kann die erfindungsgemäße Aufgabe vorteilhaft sicher gelöst werden. Durch die getrennte Anordnung von Zündgasrohr und Zündgas innerhalb des Brenngasrohres sind diese vor Temperaturschwankungen weitgehendst geschützt angeordnet und können, ohne den gesamten Brenner demontieren zu müssen, gewartet bzw. demontiert und ersetzt werden. Eine große und stabile Zündflamme ist aufgrund der Vorzündung und der Verwendung eines gleichen Gases für die Vor- und die eigentliche Zündung gewährleistet. Aufgrund der Trennung von Zündgasrohr und Flammenrohr bzw. Zünder sowie der Anordnung parallel zur Strömungsrichtung des Abgases ist eine immer sichere und einfache Flammenüberwachung gegeben. Bei der aus der US-PS 30 07 084 bekannten Einrichtung verläuft das Brenngasrohr zwar ebenfalls in Strömungsrichtung des Brennstoffes und nimmt das Zündgasrohr bzw. den Zünder auf, es handelt sich allerdings dabei nicht um

einen Flächenbrenner mit relativ aufwendigem und schwerem Brennergehäuse, sondern um einen einfachen Brenner, der an der Spitze einer Lanze angeordnet ist Die den Zünder tragende Lanze ist nur innerhalb des die Kohle heranführenden Rohres angeordnet, um die Zündflamme im Mittelpunkt der Kohlenstaubwolke zu haben, nicht aber um den Zünder bzw. das Zündgasrohr vor Temperaturschwankungen zu schützen. Darüber hinaus ist das mit dem Brenngasrohr der vorliegenden Erfindung vergleichbare Rohr für das Kohle-Luftgemisch praktisch nur außerhalb des Kessels angeordnet, so daß von einem freitragenden Brennergehäuse nicht die Rede sein kana Temperaturschwankungen können somit bei einer derartigen Einrichtung keine Rolle spielen.

Zur weiteren Erhöhung der Zündsicherheit ist nach einer Ausbildung der Erfindung vorgesehen, daß das Flammenrohr in Strömungsrichtung des Gases hinter der Düse des Zündgasrohres aber noch innerhalb des Düsenauslaufes in das Zündgasrohr eingeführt ist Die durch die Düse bewirkte Verwirbelung des Zündgases fördert den Zündvorgang und führt damit zu einer weiteren Stabilisierung der Zündflamme. Hierzu ist es weiter vorteilhaft, daß der Flammenrohr und Zündgasrohr verbindende Krümmer einen 40 bis 50° betragenden Winkel aufweist Hierdurch ist ein kontinuierlicher Übergang und eine gute Zündung sichergestellt, da die das Flammenrohr verlassende Zündflamme schräg in das Zündgasrohr hineinweist.

Ebenfalls der Erhöhung der Zündsicherheit und der Stabilisierung der Zündflamme dient eine Ausbildung der Erfindung, nach der der Düsenauslauf einen Durchmesser aufweist, der geringer ist als der Durchmesser von Flammenrohr und Zündgasrohr zusammen.

Zur Erleichterung des Auswechselns des Zünddrahtes ist vorgesehen, daß der Zünddraht an der Flammenrohr und Zündgasrohr tragenden Endplatte des Brenngasrohres im Flammenrohr verschraubt ist, wobei die Endplatte lösbar mit dem Kniestück des Brenngasrohres verbunden ist. Durch Lösen der entsprechenden Schrauben kann dann der Zünddraht bzw. Zündstab entfernt und durch einen neuen ohne Schwierigkeiten ersetzt werden. Der hierfür erforderliche Zeitaufwand ist gering und bei entsprechend vorgefertigten Zünddrähten auch einfach zu handhaben, da diese innerhalb des Flammenrohres geführt sind. Treten Schaden am Brenner bzw. an den Zuleitungen auf, so können diese ohne großen Aufwand behoben werden, da die Endplatte lösbar mit dem Kniestück des Brenngasrohres verbunden ist. Durch Lösen der entsprechenden Verschraubungen können die einzelnen Teile überprüft werden, ohne daß der gesamte Brenner aus dem Abgasrohr entfernt werden muß.

Eine gute Überwachung sowohl der Vorzündflamme als auch der Zündflamme und nicht zuletzt auch der Brennflamme ist gegeben, indem der Anschluß für das Zündgasrohr in der Endplatte ein Gewinde für eine UV-Zelle aufweist. Das Zündgasrohr kann somit gleichzeitig für die Beobachtung der einzelnen Flammen verwendet werden. Das Zündgasrohr selbst ist zentral angeordnet, so daß alle drei Flammen mit einem und demselben Rohr bzw. derselben UV-Zelle zu überwachen sind.

Eine Versorgung mit einem immer gleichen Gas-Luftgemisch wird erfindungsgemäß dadurch sichergestellt, daß den Anschlüssen des Zündgas- und des Flammenrohres ein einstellbarer Gas-Luftmischer vorgeschaltet ist Vorzündflamme und Zündflamme werden somit gleichmäßig versorgt, wobei die Konzentration bzw. Zusammensetzung des Gas-Luftgemisches jeweils den Bedürfnissen entsprechend eingestellt werden kann.
Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß unabhängig vom Temperaturbereich mit dem erfindungsgemäßen Flächenbrenner eine große und stabile Zündflamme erreicht wird, die wiederum eine sichere Zündung des Brenngas-Abgasgemisches sichert ίο Auch beim Anfahren, wo die Brennerteile und die Teile des Abgasrohres noch eine geringere Temperatur aufweisen, kann die Zündflamme stabil- und großgehalten werden. Vorteilhaft ist weiter, daß die einzelnen Flammen jeweils mit ein und derselben UV-Zelle zu beobachten und zu überwachen sind. Der sowieso verminderte Reparaturaufwand wird weiter verringert indem die einzelnen Teile innerhalb des Brenngasrohres leicht zugänglich und von außen lösbar angeordnet sind. Die für den Zündvorgang vorteilhaft langen Zünddrähte können ohne weiteres bei dem erfindungsgemäßen Flächenbrenner eingesetzt werden, da sie innerhalb des Flammenrohres angeordnet und somit geschützt gelagert sind. Verschiebungen und Schaden durch Temperaturschwankungen sind erheblich reduziert bzw. können nicht auftreten.

Weitere Merkmale und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen näher erläutert ist. Es zeigt

F i g. 1 eine Schemazeichnung eines in ein Abgasrohr eingebauten Flächenbrenners,

F i g. 2 einen Brenner mit Versorgungsrohren und Versorgungsaggregaten in Seitenansicht,
F i g. 3 das Versorgungsrohr teilweise im Schnitt

F i g. 4 eine Kopfansicht des Versorgungsrohres von den Versorgungsanschlüssen her gesehen,
F i g. 5 die Hauptdüse im Schnitt und
F i g. 6 die Zündeinrichtung in Seitenansicht
Das durch das Abgasrohr 1 nach F i g. 1 abströmende Abgas wird über die Abschlußplatte 2 abgelenkt und über die Zuleitungen 3,4 herangeführt. Im Abgasrohr 1 ist der Flächenbrenner angeordnet, der allgemein mit 5 bezeichnet ist. Der Flächenbrenner 5 besteht aus dem Brennergehäuse 6, das mittig zwischen den Blenden 7 im Abgasrohr 1 angeordnet ist. Die mit verschiedenen öffnungen versehenen Mischplatten 8 sind in einem vorgegebenen Winkel angestellt, und zwar, je nachdem wie lang die Flamme sein soll und welche Temperaturen sie aufweisen soll.

An der Rückwand 9 des Brennergehäuses 6 ist über

den Flansch 11 das Brenngasrohr tO angelenkt. F i g. 2 zeigt die Anordnung, wobei die Verbindung zwischen Flansch 12 und der Abschlußplatte 2 des Abgasrohres 1 nicht angestellt ist.

An den Flansch 12 schließt das Kniestück 15 an, an das einmal die Brenngaszuleitung 13 und zum anderen die Endplatte 14 angeschlossen ist. Das Kniestück 15 stellt gleichzeitig den Raum dar, in den das über die Brenngaszuleitung zugeführte Brenngas rechtwinklig umgeleitet wird.

Die Endplatte 14 trägt die Anschlüsse 17, 18 für das Z'indgasrohr 19 und das Flammenrohr 20 sowie den Anschluß 21 für den Funkenzünder 22. Gegenüber dem vom Kniestück 15 gebildeten Raum 16 ist die Außenatmosphäre durch die Dichtung 28 abgedichtet, so daß Brenngas nicht in die Außenatmosphäre hineingelangen kann. Zündgasrohr 19 und Flammen-

rohr 20 sind ihrerseits wieder über Verbindungsrohre, Kniestücke und einen Gasluftmischer mit den Gas- und Luftzuleitungen verbunden. Über Verstellschrauben 24 kann die Gas-bzw. Gas-Luftgemisch-Zufuhr geregelt werden.

In dem Zündgasrohr 19 ist ein Gewinde vorgesehen, über das eine UV-Zelle 25 in den vorstehenden Teil des Zündgasrohres hineingedreht werden kann. Da das Zündgasrohr 19 genau mittig angeordnet ist, kann über die UV-Zelle die Vorzündflamme, die Zündflamme und die endgültige Flamme überwacht werden. Die UV-Zelle ist gut zugänglich, was die Überwachung des Brennvorganges erleichtert

In das Flammenrohr 20 ist der Anschluß 21 für den Funkenzünder 22 eingeschraubt. Zur Arretierung dient der Zapfen 23, so daß ein Herausschrauben bzw. Herausnehmen bei notwendig werdendem Austausch wesentlich erleichtert ist.

Am vorderen Ende von Zündgasrohr 19 und Flammenrohr 20 ist die Hauptdüse 30 angeordnet, wie aus Fig.3 zu ersehen ist. Bei einem Lösen der Verschraubungen 32 kann die Endplatte 14 mit dem Zündgasrohr 19 und dem Flammenrohr 20 aus dem Brennergehäuse 6 durch das Brenngasrohr 10 herausgezogen werden. Gleichzeitig wird dabei auch der Funkenzünder 22 mit herausgezogen, so daß eine Reparatur aller in Frage kommenden Teile wesentlich erleichtert ist Falls auch der am Brenngasrohr 10 befestigte gesamte Flächenbrenner 5 herausgenommen bzw. überprüft werden soll, kann dies einfach durch Entfernen der Verschraubung 31 und Herausziehen des Brenngasrohres 10 erreicht werden. Aus dieser Beschreibung ist unschwer zu ersehen, daß damit die gesamten Wartungsarbeiten wesentlich erleichtert sind und wesentlich schneller durchgeführt werden können.

F i g. 5 zeigt die Hauptdüse 30 im Schnitt wobei das Zündgasrohr 19 bzw. das Flammenrohr 20 in die Hauptdüse 30 hineingesteckt oder gegebenenfalls auch hineingeschraubt sind. Flammenrohr 20 und Zündgasrohr 19 sind über den Krümmer 36 miteinander verbunden, wobei dieser vorzugsweise einen Winkel von 45° aufweist, so daß die Vorzündflamme schräg in den über die Düse 34 beschleunigten Zündgasstrom hineinragt. Die plötzliche Erweiterung und die Führung im Düsenauslauf 35 ergibt eine sichere Zündflamme, wobei deren Größe und Stabilität durch die Formgebung des Düsenauslaufs 35 gewährleistet ist Der Durchmesser des Düsenauslaufs 35 ist, wie aus F i g. 5

ίο unschwer zu ersehen ist kleiner als die Durchmesser von Zündgasrohr 19 und Flammenrohr 20 zusammengenommen. Der Düsenauslauf 35 übernimmt somit eine gewisse Düsenwirkung. Fig.6 zeigt die Zündeinrichtung, wobei die Ver-

schraubung 45 mit dazu verwendet wird, die Einschubtiefe des Zünddrahtes 40 zu bestimmen. Der Zünddraht 40 selbst ist innerhalb des Flammenrohres 20 verlegt und dabei jeweils über Isolatoren 41 an der Innenwand des Flammenrohres abgestützt. Über Elastikteile 42 ist gewährleistet daß Schäden bei Temperaturbeanspruchungen nicht eintreten können. Der Zünddraht 40 ist an seinem vorderen Ende durch die Düsenbuchse 44 innerhalb der Düse 43 geführt Die Düse 43 ist im in Fig.5 dargestellten Schraubanschluß im Bereich des

noch parallel zum Zündgasrohr 19 verlaufenden Teil des Flammenrohres 20 angeordnet. Die Düse 43 besteht aus Porzellan und beläßt gegenüber der Wandung ausreichend Platz für das durchströmende Zündgas. Über die Zündeinrichtung erfolgt die Vorzündung, die ihrerseits dann die eigentliche Zündflamme zündet. Nachdem dann die Zündflamme die Brennflamme, die über die Blende 7 hinausragt gezündet hat wird sowohl die Vorzündung als auch die Zündung abgestellt die aber jederzeit durch entsprechende Betätigung von

Ventilen und Einstelleinrichtungen wieder nachvollzogen oder erneut durchgeführt werden kann. Denkbar ist es, daß nur die Vorzündung abgestellt wird und statt dessen die Zündflamme durchbrennt Dies wird aber in der Regel nicht erforderlich sein.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Flächenbrenner für die direkte, gasbeheizte thermische Nachverbrennung von unvollständig verbrannten Abgasen, dessen mit schräg in Strömungsrichtung der Abgase verlaufenden, eine Anzahl von öffnungen aufweisenden Mischplatten versehenes Brennergehäuse im Abgasstrom angeordnet ist, wobei das Brenngas über ein das Brennergehäuse freitragendes Brenngasrohr und das Zündgas sowie der Zünddraht über Rohre von außerhalb des Abgasrohres zugeführt bzw. zugeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß das in Strömungsrichtung von der hinteren Abschlußplatte (2) des Abgasrohres (1) verlaufende Brenngasrohr (10) das Zündgasrohr (19) und den Zünder bzw. Zünddraht (40) aufnimmt, wot«i der Zünddraht in einem parallel zum Zündgasrohr verlaufenden Flammenrohr (20) angeordnet ist, das ebenfalls Zündgas führt und innerhalb der Hauptdüse (30) in das Zündgasrohr einmündet

2. Flächenbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flammenrohr (20) in Strömungsrichtung des Gases hinter der Düse (34) des Zündgasrohres (19) aber noch innerhalb des Düsenauslaufes (35) in das Zündgasrohr eingeführt ist.

3. Flächenbrenner nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flammenrohr (20) und Zündgasrohr (19) verbindende Krümmer (36) einen 40 bis 50° betragenden Winkel aufweist.

4. Flächenbrenner nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenauslauf (35) einen Durchmesser aufweist, der geringer ist, als der Durchmesser von Flammenrohr (20) und Zündgasrohr(19) zusammen.

5. Flächenbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zünddraht (40) an der Flammenrohr (20) und Zündgasrohr (19) tragenden Endplatte (14) des Brenngasrohres (10) im Flammenrohr (20) verschraubt ist, wobei die Endplatte lösbar mit dem Kniestück (15) des Brenngasrohres verbunden ist.

6. Flächenbrenner nach Anspruch 1 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß (17) für das Zündgasrohr (19) in der Endplatte (14) ein Gewinde für eine UV-Zelle (25) aufweist.

7. Flächenbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Anschlüssen (17, 18) des Zündgas- (19) und des Flammenrohrs (20) ein einstellbarer Gas-Luftmischer (26) vorgeschaltet ist