DE3048201C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner zur Verbrennung von stickstoffhaltigen Brennstoffen der im Oberbe­ griff des Anspruchs 1 genannten Art.

Ein solcher Brenner geht aus dem fingierten Stand der Technik gemäß der DE-OS 30 40 830 hervor. Bei diesem Brenner ist die Anzahl der auf einem einzigen Teilkreis angeordneten Luftdüsen für die Stufenluft unbestimmt und weist der Teilkreis einen Durchmesser auf, der dem doppelten Durchmesser des Mantelluftrohrs entspricht.

Aus der DE-OS 29 08 448 ist ein Brenner zur Verbrennung von stickstoffhaltigen Brennstoffen bekannt, bei dem um den Brennerkelch herum in konzentrischer Anordnung mindestens zwei, maximal sechs Luftdüsen vorgesehen sind, die über Kanäle mit dem Hauptluftkanal verbunden sind und deren Gesamtluftstrom über eine Klappe regelbar ist, und bei dem die Luftdüsen auf einem Teilkreis angeordnet sind, dessen Durchmesser mindestens das 1,5fache und maximal das 3fache des Durchmessers des Mantelluftrohrs besitzt. Durch Zugabe eines Teils der Sekundärluft über die außerhalb des Mantelluftrohrs des Brenners befindlichen Luftdüsen in die Nachverbrennungszone im Feuerraum erfolgt der Verbrennungsablauf des zur Verbrennung gelangenden stickstoffhaltigen Brennstoffes so, daß die NO _x -Werte auf ein Minimum herabgesetzt sind, ohne daß dabei die Zündung des Brenners über den gesamten Lastbereich gefährdet wird, Verschlackungen und Korrosionen an den Feuerraumrohren entstehen und der Ausbrand beeinträchtigt wird. Bei diesem Brenner, bei dem den Feuerraum mit der Brennluftzuführung verbindende rauchgaszuführende Kanäle nicht vorhanden sind, hat sich herausgestellt, daß bei seiner Anwendung zur Verbrennung von hochmolekularen, gasförmigen und flüssigen Kohlenwasserstoffen zwar eine NO _x -Minderung erreicht wird, jedoch über die in der unterstöchiometrischen primären Verbrennungszone ablaufenden Pyrolysereaktionen die Bildung von Ruß und Flugkoks erhöht wird.

Außerdem ist aus der US-PS 40 05 977 eine Verbrennungs­ einrichtung mit einer den Flammenbereich mit der Brennluft­ zuführung verbindenden Rauchgasrückführung bekannt, bei der ein Gemisch von Rauchgas mit der gesamten Verbrennungsluft dem Brennstoffstrahl als Mantelströmung zugeführt wird.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, einen Brenner der gattungsgemäßen Art so aus­ zubilden, daß bei Verbrennung von stickstoffhaltigen hochmolekularen, gasförmigen und flüssigen Kohlenwasser­ stoffen eine niedrigere Bildungsrate von NO _x erreicht wird, ohne die Emissionen von Ruß und Flugkogs unzuverlässig zu erhöhen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgesehen, daß mindestens zwei, maximal sechs Luftdüsen auf dem einen oder mehreren konzentrisch zum Mantelluftrohr liegenden Teilkreisen angeordnet sind und daß der oder die Teilkreis­ durchmesser mindestens das 1,5fache und maximal das 3fache, mit Ausnahme des 2fachen, des Durchmessers des Mantelluftrohrs besitzen.

Vorzugsweise sind die Luftdüsen als Loch- oder Schlitz­ düsen ausgebildet, wobei z. B. die schlitzartigen Öffnungen durch Entfernen der Flossen zwischen den Rohren der Feuer­ raumwand hergestellt werden können.

Weiterhin ist es von Vorteil, daß der Rauchgasstrom in den rauchgasrückführenden Kanälen regelbar ist. Damit kann das Mischungsverhältnis zwischen Rauchgas und Luft in den durch die Luftdüsen in den Feuerraum eintretenden Gasstrahlen eingestellt werden.

Anhand der Figuren wird der erfindungsgemäße Brenner in zwei Ausführungsformen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Brenner mit Rauch­ gaseinmischung in die Mantelluft,

Fig. 2 eine Ansicht auf den Brenner nach Fig. 1 in Pfeilrichtung F und

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Brenner mit Rauch­ gaseinmischung in die Gesamtluft.

Der Brenner besteht aus Brennstofflanzen 1, einem Kern­ luftrohr 2 und einem koaxial um das Kernluftrohr 2 an­ geordneten Mantelluftrohr 3. Das Kernluftrohr 2 ist mit einem Hauptluftkanal 4 über eine Klappe 5 verbunden. Ein von der Mantelluft axial durchströmter Drallschaufel­ ring 6 ist über Spindeln 7 axial verschiebbar. Das Mantel­ luftrohr ist über einen sich konisch erweiternden Brenner­ kelch 8 mit dem Feuerraum verbunden. Aus dem Hauptluft­ kanal 4 werden über Kanäle 9 Stufenluftdüsen 10 mit Luft versorgt, die über einen oder mehrere gedachte Teilkreise gleichmäßig um das Mantelluftrohr 3 verteilt sind. Die Stufenluftdüsen 10 können entweder als Lochdüsen oder als Schlitzdüsen ausgebildet sein. Die Schlitzdüsen können z. B. durch Entfernen der Stege der aus Rohr-Steg-Rohr gebildeten Berohrung der Feuerraumwand entstehen. Der Stufenluftstrom, der über den Kanal 9 mit den Stufenluft­ düsen 10 in den Feuerraum gelangt, ist über Klappen 11 regelbar. Mit dem aus den Brennstofflanzen 1, Kernluft­ rohr 2 und Mantelluftrohr 3 bestehenden Brenner wird eine Teilverbrennungszone (Primärzone) 12 erzeugt, deren Luftzahl zwischen dem 0,9 bis 0,5fachen der Stöchiometrie liegt und der über den Rückführkanal 13 aus dem Feuerraum durch Beimischung zur Verbrennungsluft (Primärluft) zuge­ führt wird (Fig. 1).

Hierdurch wird die NO _x -Bildung herabgesetzt und die Ruß- und Flugkoksbildung vermindert.

Bei dem Brenner nach Fig. 3 wird das Rauchgas der Gesamtluft beigemischt. Der rückzirkulierende Rauch­ gasstrom ist über Klappe 14 regelbar.

Der Brenner ist so ausgebildet, daß durch bestimmte Maßnahmen (Drall der Mantelluft, konisch erweiterte Brennermündung) im Inneren der Flamme eine Zone intensiver Rückströmung 15 aus einem Gebiet bereits fortgeschrittener Verbrennung erzeugt wird. Hierdurch wird das Brennstoff-Luftgemisch rasch aufgeheizt und gezündet. Die Aufheizung und Zündung kann durch Zugabe von Kernluft beeinflußt werden.

Die für den Restausbrand erforderliche Luft wird als Stufenluft über einige Düsen am Umfang so eingeblasen, daß sie erst nach Ausbildung der Primärflamme die Sekundär­ flamme oder auch Nachverbrennungszone 16 mit Sauerstoff versorgt. Die Stufenluftdüsen sind hierfür so angeordnet, daß die Stufenluft erst nach einer Strecke von etwa ein bis zwei Mantelluftrohrdurchmessern die Flamme stromab der Brennermündung erreicht.

An den Abschnitten 17 der Umfangsfläche der Flamme, die nicht der Stufenluftströmung dienen, werden durch Impulsaustausch Rauchgase aus dem Feuerraum eingesogen. Hierdurch wird die Flammen­ temperatur erniedrigt.

Claims (3)

1. Brenner zur Verbrennung von stickstoffhaltigen Brennstoffen, bestehend aus einem Kernluftrohr, in dem ein oder mehrere Brennstoffzufuhrrohre angeordnet sind, einem das Kernluftrohr koaxial umgebenden Mantel­ luftrohr mit einem am Lufteintritt angeordneten axial verschiebbaren Drallschaufelkranz, einem hierzu ko­ axialen, sich zum Feuerraum hin konisch erweiternden Brennerkelch, um den Brennerkelch auf einem Teilkreis konzentrisch angeordneten Luft­ düsen, einem oder mehreren um den Brennerkelch an­ geordneten rauchgasrückführenden Kanälen, die an außerhalb des Teilkreises der Luftdüsen liegenden Stellen an den Feuerraum angeschlossen sind und den Feuerraum mit der Brennluftzuführung verbinden, sowie einem mit dem Kernluftrohr, dem Mantelluftrohr und den Luftdüsen verbundenen Hauptluftkanal, wobei der aus den Luftdüsen austretende Luftstrom regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei, maximal sechs Luftdüsen (10) auf dem einen oder mehreren konzentrisch zum Mantel­ luftrohr (3) liegenden Teilkreisen angeordnet sind und daß der oder die Teilkreisdurchmesser mindestens das 1,5fache und maximal das 3fache, mit Ausnahme des 2fachen, des Durchmessers des Mantelluftrohrs besitzen.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft­ düsen (10) als Loch- oder Schlitzdüsen aus­ gebildet sind.

3. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rauch­ gasstrom in den rauchgasrückführenden Kanälen (13) regelbar ist.