DE3032119C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner mit den im Oberbegriff des An­ spruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Ein Brenner dieser Art ist durch die GB-PS 12 31 012 bekannt gewor­ den. Dieser Brenner weist eine Mischkammer in Form eines divergenten Kanals auf, der in eine Vielzahl von benachbarten Zonen aufgeteilt ist. Die einzelnen Zonen sind mit Öffnungen zum Einströmen der Verbren­ nungsluft versehen, wobei die Gesamtfläche der Öffnungen von einer Zone zur nächsten stromabwärts zunimmt. Daher stehen die Flußmengen der in zwei Zonen eingeführten Verbrennungsluft in demselben Verhält­ nis wie die gesamten Öffnungsflächen der beiden Zonen. Ferner stammen sowohl der Brenngasstrom als auch der Verbrennungsluftstrom aus Hauptstromkanälen, deren Durchsatzmengen in einem festen Verhältnis stehen. Dies geschieht durch verbundene Ventile, die jeweils den Einlaß für das Brenngas und die Verbrennungsluft regulieren. Diese Einrichtung verhindert eine Anpassung der Einstellung an sehr geringe Strömungs­ mengen von Brenngas. Wenn nämlich eine sehr geringe Brenngasmenge strömt und die in die Zonen eingelassene Verbrennungsluft von der letzten Zone bis zur ersten Zone hin abnimmt, kann eine genügende Vermischung von Gas und Luft in der ersten Zone nicht mehr gewähr­ leistet werden. Eine Veränderung der Durchflußmengen in weiten Gren­ zen ist daher ebensowenig möglich wie eine Druckluftzufuhr mit sehr niedrigen Durchsatzwerten.

Aus der DE-PS 4 76 614 ist ferner ein Gasbrenner bekannt, bei dem die Regelung der Gaszufuhr und die Regelung der Luftzufuhr in zwei hinter­ einander angeordneten Einlaßstufen unabhängig voneinander erfolgen. Für die Regelung der Gaszufuhr ist ein drehbarer Kolbenschieber vorgesehen, welcher Schlitze in einem verschiebbaren Kolbenschieber mehr oder weniger abdeckt. Die Luftzufuhr wird dadurch geregelt, daß in der ersten Einlaßstufe der verschiebbaren Kolbenschieber in einer Zylinderwand befindliche Öffnungen von innen mehr oder weniger abdeckt und in der zweiten Einlaßstufe ein Ring­ schieber in einer Zylinderwand angeordnete Öffnungen von außen mehr oder weniger abdeckt. Zwischen dem verschiebbaren Kolbenschieber und dem mit Schlitzen versehenen Zylinderwand ist ein divergierender Abschnitt vorhanden, der aber für die Zufuhrregelung nicht genutzt wird. Es wird also die Regelung der Gas- und Druckluftzufuhr mit miteinander zusammenwir­ kenden Zylinderflächen erreicht, was für die Anwendung bei einem divergenten Kanal nicht möglich ist.

Die DE-OS 27 42 393, insbesondere Fig. 2, zeigt einen Brenner, der zwei Lufteinlaßstufen aufweist, deren Strömungsquerschnitt unabhängig voneinander einstellbar ist. In der ersten Stufe wird Luft seitlich in ein Rohr geführt, in das stromabwärts der Auslaß des Brennstoffes mündet. In der zweiten Stufe sind außen am Rohr Einlaßkanäle für die Luft angeordnet, die stromabwärts durch eine vom Außenumfang des Rohrs und einem Flansch gebildete Öffnung in eine Brenneröffnung münden. In der genannten Druckschrift wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die unabhängige Einstellung zur Steuerung der Verbrennungsluftstufen umständlich und unerwünscht ist. Eine Einstellung des Strömungsquer­ schnitts der Brennstoffzufuhr findet nicht statt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen gattungsgemäßen Brenner zur wirtschaftlichen Herstellung chemischer Erzeugnisse zu schaffen, der auch bei sehr niedrigen Durchsätzen einwandfrei arbeitet, so daß er als einziger Brenner in Feuerungsanlagen angeordnet werden kann, in denen bislang eine Mehrzahl von Brennern vorgesehen werden mußte.

Die Lösung dieser Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 abgegebenen Merkmalen erreicht.

Dadurch, daß unabhängig voneinander arbeitende Einstellmittel für den Strömungsquerschnitt der Brenngaszufuhr und für die Einlaßstufen für die Luft vorgesehen sind, ist es möglich, mit innerhalb sehr weiter Grenzen veränderlichen Durchsatzwerten, insbesondere mit sehr niedrigen Durch­ satzwerten, zu arbeiten. Es kann daher bei jeder Art von Feuerungsanlagen nur ein Brenner eingesetzt werden, was einen wesentlichen Vorteil insbesondere dann darstellt, wenn es sich um Feuerungsanlagen handelt, die zur Herstellung von Schwefel durch Verbrennen von Schwe­ felwasserstoff nach dem Claus-Verfahren handelt. Dies hat seinen Grund darin, daß gemäß der Erfindung über die gesamte Länge des Strömungs­ wegs eine hohe Gasgeschwindigkeit aufrechterhalten wird, wodurch eine bessere Mischung von Luft und Gas erzielbar ist. Durch die Schaufelgit­ ter wird bei jeder Einlaßstufe eine Unabhängigkeit der Einlaßmittel von der Form des Mischkanals erreicht.

Vorteilhafte Ausführungsformen des Brenners nach Anspruch 1 sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 4.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines in der einzigen Zeich­ nungsfigur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Der Brenner hat einen Gaseinlaß 1 zur Zufuhr des Brenngases in der durch den Pfeil A angedeuteten Richtung sowie einen Lufteinlaß 2 zur Zufuhr von Verbrennungsluft in der durch die Pfeile B angedeuteten Richtung.

Das durch den Gaseinlaß 1 eintretende Gas und die durch den Luft­ einlaß 2 eintretende Luft werden in einem nachstehend im einzelnen beschriebenen divergenten Kanal 3 gemischt, aus welchem dann das auf diese Weise erzeugte Luft/Gasgemisch ausströmt.

Der unter Druck arbeitende Gaseinlaß 1 umfaßt eine Düse 4, deren stromabwärts gerichtetes Ende 5 in den divergenten Kanal 3 mündet, wobei ein verstellbares Verschlußelement 6 in Richtung der Längsachse I-I der Düse 4 beweglich angeordnet ist. Die Verstellung des Verschluß­ elements 6 in Längsrichtung, durch welche der Einlaßströmungsquerschnitt reguliert wird, erfolgt vermittels einer Bedienungsvorrich­ tung 7, die mit dem Verschlußelement 6 durch eine Stange 8 verbunden ist.

Der Lufteinlaß 2 weist einen Kastenbauteil 9 auf, aus dem die Luft austritt, um durch ein aus schwenkbaren Leitschaufeln 11 bestehendes Schaufelgitter 10, im Strömungsquerschnitt der Verbrennungsluft hindurch und sodann in den divergenten Kanal 3 zu strömen, wobei die Schwenkstellung der Schaufeln vermittels von Bedienungshebeln 12 regu­ lierbar ist.

Der divergente Kanal 3 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Einlaßstufen 30 und 31 für die Verbrennungsluft auf, die es ermöglichen, den Brenner mit innerhalb sehr weiter Grenzen veränderlichen, insbesondere mit sehr niedrigen Durchsatzmengen zu betreiben. Dabei wird die Gesamtmenge des einströmenden Brenngases durch die erste Einlaßstufe 30 eingelassen, während die Verbrennungsluft in aufeinanderfolgenden Etappen durch die beiden Einlaßstufen 30 und 31 eingeführt wird.

Selbstverständlich kann der divergente Kanal 3 mehr als zwei Einlaßstufen aufweisen.

Zwecks Zuführung der Verbrennungsluft durch die Einlaß­ stufe 30, 31 ist der Kastenbauteil 9 in zwei Abteile 90, 91 unterteilt, wobei jedes dieser Abteile an eine der Einlaßstufen 30, 31 des divergenten Kanals 3 angeschlossen ist.

Jedes dieser Abteile 90, 91 weist ein Schaufelgitter 10 auf, das aus schwenkbaren Leitschaufeln 11 besteht, mittels welcher der Einlaßströmungsquerschnitt mit Hilfe von Bedienungshebeln 12 verändert werden kann.

Im nachfolgenden Beispiel werden genauere Angaben hinsichtlich einer praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brenners mitgeteilt.

Der Brenner besitzt ein Düsenende 5 mit einem Innendurchmesser von 75 mm und ein Verschlußelement 6 zur Einstel­ lung der Menge des die Düse 4 durchströmenden gasförmigen Mediums.

Bei einer Temperatur von 40°C des sauren, etwa 60% Schwefelwasser­ stoff und 40% Kohlensäure (CO₂) enthaltenen Gases, das unter einem um 60 mbar über dem in der Feuerungsanlage herrschenden Druck liegenden Gasdruck steht, beträgt die zulässige Strömungsmenge (Durch­ satz) 1641 m³/h. Bei einer Strömungsmenge von ca. 160 bis 540 m³/h des sauren Gases wird eine dieser Strömungsmenge proportio­ nale Luftströmungsmenge von 240 bis 810 m³/h aus dem Abteil 90 in die erste Einlaßstufe 30 eingeleitet. Unter diesen Bedingungen erhält die zweite Einlaßstufe 31 nur einen geringen Kühl-Luftstrom, und in der ersten Einlaßstufe 30 bildet sich eine stetige Flammenfront aus.

Wenn die Strömungsmenge des eingeleiteten sauren Gases einen Wert von 540 m³/h übersteigt, wird die Strömungsmenge der eingeleiteten Luft in der ersten Einlaßstufe 30 auf ihrem Maximalwert gehalten, während die zwecks einwandfreier Verbrennung erforderliche zusätzliche Luft vom Abteil 91 aus in die zweite Einlaßstufe 31 zugeführt wird. Die Flammen­ front verschiebt sich dann und stabilisiert sich in der zweiten Einlaßstufe 31.

Claims (4)

1. Brenner zum Betrieb mit Brenngas und Druckluft als Verbren­ nungsluft für industrielle Feuerungsanlagen, mit einer Brenngas­ einlaßdüse (4), einem Verbrennungslufteinlaß (2) und zugeord­ neten Einstellmitteln für deren Durchsätze sowie mit einem divergenten Kanal (3) zur Vermischung der Luft und des Gases, der wenigstens zwei Einlaßstufen (30, 31) für die Luft aufweist und bei dem der kleinste Innendurchmesser einer stromab liegenden Einlaßstufe (31) dem Endinnendurchmesser der vorgeschalteten Einlaßstufe (30) wenigstens annähernd gleich ist, dadurch gekennzeichnet, daß unabhängige Einstellmittel für die Strömungsquerschnitte der Brenngaseinlaßdüse (4) und der getrennt voneinander regulier­ baren Einlaßstufen (30, 31) für die Luft vorgesehen sind, wobei in jeder Einlaßstufe (30, 31) ein Schaufelgitter (10) mit durch einen Bedienungshebel (12) schwenkbaren Schaufeln (11) vor­ gesehen ist.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellmittel der Brenngaseinlaßdüse (4) ein an deren Mündung angeordnetes, von Hand oder durch Antriebsmittel bedientes, verstellbares Verschlußelement (6) bist.

3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel in Abhängigkeit von dem innerhalb des Kanals (3) herrschenden Druck gesteuert sind.

4. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der divergente Kanal (3) zur Bildung der ersten Einlaßstufe (30) einen engen Hals aufweist, dessen Abmessungen gewählt sind nach Maßgabe des Mindestdurchsatzes der Luft.