DE3124986A1

DE3124986A1 - Verbrennungsverfahren mit niedrigem no(pfeil abwaerts)x(pfeil abwaerts)-pegel in einem strahlrohrbrenner und hierfuer bestimmte verbrennungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3124986A1
Application number: DE19813124986
Authority: DE
Inventors: Yanagishima Fumiya; Sato Kuniaki; Muto Chiba Shinichiro; Shimoyama Ichihara Yuji
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1980-06-27
Filing date: 1981-06-25
Publication date: 1982-03-04
Also published as: JPS5714106A; DE3124986C2; GB2082313A; JPH0114481B2; FR2485692A1; FR2485692B1; GB2082313B; US4531904A

Description

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Verbrennungsverfahren in einem Strahlrohrbrenner mit geringem NO -Pegel und eine Verbrennungsvorrichtung, die für das Verfahren verwendbar ist. Auch befaßt sich die Erfindung mit einer Art und Weise, bei der die Erzeugung von NO

unterdrückt wird, indem eine gleichmäßige zweistufige Verbrennung im Innenraum eines Strahlrohrs durchgeführt wird.

Wenn im allgemeinen ein Brenngas in einem Brenner verbrannt werden soll, der in einem Strahlrohr zur Verwendung in einer Glühanlage angeordnet ist, muß in einem schmalen Rohr eine Hochleistungs-Verbrennung ablaufen und daher hat die Verbrennung durch den Brenner in dem Strahlrohr einen Nachteil, der darin zu sehen ist, daß die bei der Verbrennung in dem Strahlrohrbrenner erzeugte Menge an NO -Gas

größer als die Menge an NO -Gas ist, die bei der Verbrennung mittels eines üblichen Industrieofens erzeugt wird, bei dem Brennstoff in einem großen Raum verbrannt wird. Ferner ist es schwierig, den NO-

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Pegel in einem Strahlrohrbrenner dadurch herabzusetzen, daß man lediglich eine Verbrennungseinrichtung für einen niedrigen NO -Pegel vorsieht, die bei einem üblichen Industrieofen verwendet wird und diese Verbrennungseinrichtung bei einem Strahlrohrbrenner anwendet. Auch ist es schwierig, eine Düse zu bilden, die derart beschaffen und ausgelegt ist, daß sie in einem Strahlrohr mit kleinem Durchmesser Verwendung finden kann und eine solche Auslegung hat, daß eine Verbrennung mit einem niedrigen NO -Pegel ausgeführt werden kann. Eine Verbrennung mit niedrigem NO -Pegel

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kann man daher kaum erreichen, wenn man nur die Brenner-

auslegung in dem Strahlrohr ändert, und bisher ist kein Strahlrohrbrenner bekannt, der fähig ist, eine zufriedenstellende Verbrennung mit niedrigem ΝΟ_χ-Ρβ-gel zu erreichen.

Die Erfindung gibt eine technische .Verfahrensweise an, die frei von den zuvor beschriebenen Nachteilen üblicher Verfahrensweisen ist, und schafft ein Verbrennungsverfahren, bei dem eine gleichmäßige und gleichförmige zweistufige Verbrennung im Innenraum eines Strahlrohrs durchgeführt wird, um den NO -Pegel

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im Abgas auf einen zufriedenstellenden niedrigen Pegel herabzusetzen. Auch schafft die Erfindung eine Verbrennungsvorrichtung, die bei der Verbrennung mit niedrigem NO -Pegel verwendbar ist.

Nach der Erfindung wird daher ein Verbrennungsverfahren in einem Strahlrohrbrenner mit niedrigem NO -Pegel geschaffen, bei dem ein innerer Luftstrom in einer inneren Luftleitung strömt und in eine zweite Verbrennungszone über eine innere Luftstrahldüse gestrahlt wird. Ein Brenngasstrom in Form eines hohlen Rohrs, das den inneren Luftstrom umgibt, wird über Brenngasdüsen in eine erste Verbrennungszone ausgestrahlt, wobei die Brenngasdüsen in einem Kammerboden derart angeordnet sind, daß sie die innere Luftstromleitung umgeben. Ein äußerer Luftstrom, der den zuvor beschriebenen Brenngasstrom umgibt, wird in die erste Verbrennungszone über den äußeren Umfangsabschnitt der Kammer in Strahlenform ausgegeben. Das Brenngas wird primär durch den äußeren Luftstrom und dann sekundär durch den zuvor beschriebenen inneren Luftstrom verbrannt. Bei der Weiterbildung wird ein Brenngasstrahl mit Hilfe von drei bis sechs Brenngas-

düsen gebildet/ die in der zuvor beschriebenen Kammer angeordnet sind. Eine primäre Verbrennung des Brenngases erfolgt dadurch, daß das Verhältnis der Menge von innerem Luftstrom zur Gesamtmenge der eingeleiteten Luft auf 35 bis 80 % eingestellt wird und daß das Bewegungsgrößenverhältnis von Brenngasstrahl zu äußerem Luftstrom auf nicht kleiner als 0,40 eingestellt wird. Die zweite Verbrennung des zuerst verbrannten Brenngases erfolgt dadurch, daß die Länge der inneren Luftstromleitung derart eingestellt wird, daß sie nicht kleiner als 200 mm ist.

Ferner gibt die Erfindung eine Verbrennungsvorrichtung in einem Strahlrohrbrenner mit einem niedrigen NO -Pegel an, die eine innere Luftstromleitung hat, durch den ein innerer Luftstrom strömt, die Brenngasdüsen hat, die derart angeordnet sind, daß sie

die innere Luftstromleitung umgeben, und die eine Düse hat, die einen äußeren Luftstrom in Strahlenform ausgibt. Diese Düse ist derart angeordnet und beschaffen, daß sie die Brenngasdüsen umgibt. Bei der Weiterbildung ist eine innere Luftstromleitung vorgesehen, die im Mittelteil eines Strahlrohrs angeordnet ist und die an ihrer Spitze eine innere Luftstromdüse und eine Länge hat, die nicht kleiner als 200 mm ist. Ferner ist eine Kammer um die innere Luftstromleitung angeordnet und die Kammer hat einen Rand, der vom Umfangsrand vorsteht und drei bis sechs Brenngasstromkanäle, die auf einem Kreis im Boden angeordnet sind. Die Brenngasstromkanäle münden in die Kammer unter Bildung von Brenngasdüsen. Hierbei bildet sich eine äußere Luftstromdüse zwischen dem Rand der Kammer und der Innenwandfläche des Strahlrohrs.

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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:

Figur 1 eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung der Regelung eines Verbrennungsverfahrens mit/niedrigem NO„-Pegel und

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einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens,

Figur 2OC eine Längsschnittansicht einer Ausführungsform des Strahlrohrbrenners nach der Erfindung,

Figur 2b eine Querschnittsansicht des Strahlrohrbrenners nach Figur 2a längs der Linie II-II¹ in Pfeilrichtung,

Figur 3 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Zusammenhangs zwischen dem inneren Luftstromverhältnis und dem NO -Pegel im Abgas,

Figur 4 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Zusammenhangs zwischen der Anzahl von Öffnungen der Brenngasdüsen und dem NO -Pegel im Abgas,

Figur 5 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Zusammenhangs zwischen dem Bewegungsgrößenverhältnis des Brenngasstrahls zum äußeren Luftstrom und dem NO -Pegel im Abgas,

Figur 6 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Zusammenhangs zwischen der Länge der inneren Luftstromleitung und dem NO -Pegel im Abgas,

Figur 7a eine Längsschnittansicht einer weiteren Ausfuhrungsform eines Strahlrohrbrenners nach der Erfindung,

Figur 7b eine Querschnittsansicht des Strahlrohrbrenners nach Figur 7a längs einer Linie VII-VII' in Pfeilrichtung, und

Figur 8 ein Diagramm als Vergleich für den Strahlrohrbrenner nach der Erfindung mit einem üblichen Strahlrohrbrenner hinsichtlich der Temperaturverteilung in einem Glühofen.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 8 näher erläutert. Figur 1 zeigt die gesamte Regeleinrichtung zur Ausführung der Verbrennung nach der Erfindung mit niedrigem NO -Pegel. In Figur 1 ist mit 1 eine Versorgungsleitung für Brenngas, mit 2 ein Strahlrohrbrenner, mit 3 ein Strahlrohr, mit 4 eine Vorwärmeinrichtung für die Verbrennungsluft, die an der Auslaßseite des Strahlrohrs angeordnet ist, mit 5 ein Lufteinlaß, mit 6 eine Luftleitung, mit 7 eine Abgasleitung, mit 8 ein Gebläse zum Absaugen von Abgas und mit 9 ein Schornstein bezeichnet. Bei dieser Regelanordnung wird eine vorbestimmte Verbrennungsluftmenge in das System über einen Lufteinlaß 5 mit Hilfe eines Saugdrucks des Abgases angesaugt. Der Saugdruck ist in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit bzw. dem Durchsatz des Brenngases bestimmt und die Verbrennungsluft wird in der

Vorerwärmungseinrichtung 4 vorgewärmt und dann dem Strahlrohrbrenner 2 über die Luftleitung 6 zugeführt. Mit 10 ist ein Sichtfenster zum Beobachten der Flamme bezeichnet.

In den Figuren 2a und 2b ist eine Ausführungsform eines Strahlrohrbrenners nach der Erfindung gezeigt. In dem in den Figuren 2a und 2b gezeigten Strahlrohrbrenner 2 ist eine Vielzahl von Brenngasleitungen 11 auf einem Kreis in einem Strahlrohr 3 angeordnet und jede Brenngasleitung öffnet sich zum Boden einer Ringkammer 14, die einen Rand 14a hat, der die Kammer an ihrem Umfang umgibt und diese Brenngasleitungen 11 münden über die Brenngasdüse 12 in den Boden der Ringkammer 14. Ein Zwischenraum mit einer vorbestimmten Breite ist zwischen der Innenwandfläche des Strahlrohrs 3 und dem Rand 14a vorgesehen, der am Umfang der Kammer 14 ausgebildet ist und der Zwischenraum wird als eine äußere Luftstromdüse 13 verwendet, über die_: ein äußerer Verbrennungsluftstrom in Strahlenform in eine erste Verbrennungszone 0C₁ ausgegeben wird. Ferner ist eine innere Luftstromleitung 15 im Mittelteil der Kammer 14 angeordnet, die von der Kammer in Strömungsrichtung des Brenngases längs der Rohrachse derart in Vorwärtsrichtung vorsteht, daß in ihr ein innerer Verbrennungsluftstrom strömen kann. Die Spitze der inneren Luftstromleitung 15 ist als eine innere Luftstromdüse 16 ausgebildet.

Die Luftleitung 6 ist mit einem Luftversorgungsrohr 19 verbunden, das in dem Strahlrohr 3 ausgebildet ist und die Verbrennungsluft, die in das Strahlrohr 3 über die Luftversorgungsöffnung 19 eingeleitet wird, wird in zwei Ströme durch die Kammer 14 aufgeteilt.

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von denen einer in Strahlenform über die zuvor beschriebene äußere Luftstromdüse 13 in die erstevver— brennungszone cL ₁ und als äußerer Verbrennungsluftstrom eingeleitet wird und der andere durch die innere Luftleitung 15 durchgeht und in Strahlenform über die innere Luftstromdüse 16, die einen inneren Verbrennungsluftstrom liefert/ der zweiten Verbrennungszone OCy zugeführt wird. Das Verhältnis von äußerer Verbrennungsluft-Strömungsgeschwindigkeit zu innerer Verbrennungsluft-Strömungsgeschwindigkeit bzw. den entsprechenden Durchsatzwerten ist durch das. Verhältnis der Querschnittsflächen von Düse 13 zu Düse 16 bestimmt. In Figur 2a ist mit 18 eine Trennwand bezeichnet, die einen Raum abteilt, um Verbrennungsluft von der Brenngasleitung 11 in das Strahlrohr 3 einzuleiten, wobei die Brenngasleitung mit der Versorgungsleitung 1 für Brenngas verbunden ist.

Wie bereits beschrieben, ist die vorstehende Längserstreckung der Spitze P der Kammer 14, d.h. der äußeren Luftstromdüse, vom Boden der Kammer 14 kleiner als die vorstehende Längserstreckung der Spitze Q der inneren Luftstromdüse 16 vom Boden der Kammer Daher wird Brenngas zuerst durch den äußeren Luftstrom Ao in einem Ringspalt verbrannt, der zwischen der inneren Luftstromleitung 15 und dem Strahlrohr 3 gebildet wird und das Brenngas wird dann in einer zweiten Stufe vom Mittelbereich des Brenngasstrahls G durch den inneren Luftstrom Ac an einem Teil außerhalb der Spitze Q der inneren Luftstromdüse verbrannt.

Bei Versuchen haben sich zufriedenstellende Resultate ergeben, wenn man einen Strahlrohrbrenner verwendet, der in den Figuren 2a und 2b gezeigt ist. Die Zusammen-

hänge zwischen den Brennerkenngrößen des Strahlrohrbrenners nach der Erfindung und der Bildung von NO wird nachstehend, basierend auf den Versuchswerten erläutert. Auch werden nachstehend noch die Brennerkenngrößen näher erläutert, mit denen man eine Verbrennung mit niedrigem NO -Pegel erreichen kann.

Als wesentliche Brennerkenngrößen bei einem Strahlrohrbrenner haben sich die folgenden vier Einflußgrößen ergeben.

1. Verhältnis des inneren Luftstroms Ac:

Verhältnis von Ac/(Ac+AÖ), das durch die Querschnittsflächen der Öffnungen der inneren Luftstromdüse 16 und der äußeren Luftstromdüse 13 bestimmt ist.

2. Anzahl der Öffnungen der Mehrgas-Düsen:

3. Bewegungsgrößenverhältnis von Brenngasstrahl zu äußerem Luftstrom Ao:

Verhältnis von MG/MAo, das durch die Strahlgeschwindigkeit des Brenngases und die Strahlgeschwindigkeit des äußeren Luftstroms bestimmt ist,

4. Länge der inneren Luftstromleitung, d.h. die Länge der ersten Verbrennungszone .%.. : 1 _

Die Versuche wurden unter Verwendung eines kontinuierlich arbeitenden Glühofens bei folgenden Bedingungen ausgeführt. Temperatur im Ofen: 900⁰C, Abgastemperatur: 950⁰C, mittlere Temperatur des Strahlrohrs: 950 bis 1000^pC, Brenngas: Koksofengas mit einem Wärmewert von 182 126 kJ/Nm³ (= 4350 kCal/Nm³), Brennerleistung:

etwa 128 χ 10³ W (110 χ 10³ kCal/h) , Durchmesser des Strahlrohrs: 6B (Bezeichnung nach JIS), Luftvorerwärmungstemperatur: 350 bis 400⁰C, und O_-Überschußmenge: 2 bis 3 %. Bei dem zuvor beschriebenen Versuch wurde zusätzlich zu der Messung des NO -

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Pegels der Plammenzustand über ein Sichtfenster 10 mit den bloßen Augen beobachtet, das in dem Strahlrohr in einem dem Brenner gegenüberliegenden Abschnitt angeordnet war. Der Zusammenhang zwischen dem Flammenzustand und dem Verbrennungsverhalten des Brenngases wurde hierbei untersucht. Die Ergebnisse sind nachstehend aufgeführt.

Die Figuren 3 bis 6 verdeutlichen die Zusammenhänge zwischen dem Einfluß der zuvor beschriebenen Brennerkenngrößen auf die Bildung von NO und dem Brennverhalten des Brenngases. Wenn nach Figur 3 ein inneres Luftstromverhältnis (Ac-Verhältnis), das durch Ac/(Ac+Ao) bestimmt ist, innerhalb eines Bereiches von 35 bis 80 % liegt, läßt sich eine Verbrennung mit niedrigem NO -Pegel ausführen. Wenn das Ac-Verhältnis nicht größer als 30 % ist, verbrennt das Brenngas unter Bildung einer blauen Flamme in der ersten Verbrennungszone OG₁ schnell und die zweite Verbrennung durch den inneren Luftstrom Ac ist nicht gleichmäßig. Somit läßt sich die nach der Erfindung angestrebte zweistufige Verbrennung nicht in der gewünschten Weise durchführen. Wenn aber das Ac-Verhältnis größer als 80 % ist, wird die primäre Verbrennung in sehr kleinem Ausmaß in der ersten Verbrennungszone X-.. durchgeführt und der Großteil des Brenngases wird im wesentlichen in der zweiten Verbrennungszone 0&2 durch den inneren Luftstrom_jVc_

Randbereich rot. Wenn hingegen das Ac-Verhältnis inner-

halb des Bereiches von 35 bis 80 % liegt, ergibt sich eine Verbrennung mit niedrigem NO„-Pegel und man erhält eine dünne trübe Flamme. Dies bedeutet, daß das Brenngas mit der Luft sowohl in der ersten Verbrennungsstufe durch den äußeren Luftstrom Ao als auch in der zweiten Verbrennungsstufe durch den inneren Luftstrom Ac vermischt wird.

Figur 4 zeigt den Zusammenhang zwischen der Anzahl von öffnungen von Gasdüsen 12 und dem NO -Pegel im Abgas. Die Bildung von NO wird stark durch die Anzahl von öffnungen der Gasdüesen 12 beeinflußt. Wenn die Anzahl von Düsenöffnungen sich auf 3 bis 6 belauft, läßt sich eine Verbrennung mit niedrigem NO-Pegel ausführen. Der Flammenzustand bei diesen Versuchen unter Verwendung von 2 bis 8 öffnungen wurde beobachtet. Bei der Verwendung von 2 öffnungen ergab sich ein gasreicher roter Flammenanteil neben einem luftreichen blauen Flammenanteil in .Umfangsrichtung des Flammenbereichs. Bei der Verwendung von 8 öffnungen hingegen bildete sich eine Flamme mit einer intensiven Blaufärbung am äußeren Umfangsbereich der ersten Verbrennungszone Od₁, d.h. im zu Beginn liegenden Verbrennungsbereich des Brenngases durch den äußeren Luftstrom Ao. Diese Tatsache bedeutet, daß bei der Verwendung von zwei öffnungen das von den zwei Öffnungen ausgegebene Brenngas nicht gleichmäßig um die innere Luftstromleitung 15 in umfangsrichtung verteilt wird und daß sich Teile mit großem ©„-Gehalt sowohl in der ersten Verbrennungszone 0Cj als auch in der zweiten Verbrennungszone -X₂ bilden, so daß sich sowohl in der ersten Verbrennungszone OC₁ als auch in der zweiten Verbrennungszone χ_ eine Verbrennung mit hohem N0„-Pegel ergibt. Bei der Verwen-

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dung von acht öffnungen hingegen ist die Anzahl von Düsenöffnungen ausreichend groß und daher wird eine große Menge des Brenngases der ersten Verbrennungszone OC zugeführt und wird zu Beginn mit dem äußeren Luftstrom Ao in der Verbrennung sz one CC-. vermischt. Daher läßt sich eine primäre Verbrennung in Umfangsrichtung der ersten Verbrennungszone ^₁ gleichmäßig durchführen und man erhält eine Verbrennung mit einem niedrigen NQ -Pegel.

Aus den Versuchsergebnissen nach den Figuren 3 und 4 ergibt sich, daß man eine Verbrennung mit niedrigem NO -Pegel unter Verwendung eines Strahlrohrbrenners nach der Erfindung gemäß Figur 2a ausführen kann, wenn sich die primäre Verbrennung durch den äußeren Luftstrom AÖ in der ersten Verbrennungszone Oi. und eine sekundäre Verbrennung durch den inneren Luftstrom Ac in der zweiten Verbrennungszone CC₇ gleichmäßig in zwei Stufen ablaufen kann, und daß sich eine gleichmäßige rötlich purpurne dünne trübe Flamme bildet. Von daher werden als inneres LuftStromverhältnis (Ac-Verhältnis) von 35 bis 80 % und eine Anzahl von öffnungen für die Mehrgasdüsen von 3 bis 6 bevorzugt gewählt.

Als weitere Einflußgröße für die Bestimmung des Brennzustandes des Brenngases in der ersten Verbrennungszone OCa niuß das Bewegungsgrößenverhältnis MG/MAo berücksichtigt werden, wobei MG die Bewegungsgröße des Brenngasstrahls und MAo die Bewegungsgröße des äußeren Luftstroms ist. Figur 5 zeigt die Ergebnisse des Einflusses des Bewegungsgrößenverhältnisses auf das Verbrennungsverhalten. Wenn im allgemeinen ein Brenner verwendet wird, der konzentrisch angeordnete Brenn-

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gasdüsen und Luftdüsen hat/ ist die Länge der Flamme kleiner als das Bewegungsgrößenverhältnis MG/MAÖ, wenn dieses Verhältnis klein ist. Wenn aber das Bewegungsgrößenverhältnis MG/MAÖ nicht kleiner als 0,40 ist, ist der NO -Pegel im Abgas niedrig. Wenn

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insbesondere das Bewegungsgrößenverhältnis MG/MAo nicht kleiner als 0,45 ist, ist NO im Abgas als Sät-

tigungszustand mit einem niedrigen Pegel vorhanden und man erhält eine gleichmäßige rötlich purpurne Flamme.

Selbstverständlich hat die Länge 1 der inneren Luftstromleitung einen starken Einfluß auf die gleichmäßige zweistufige Verbrennung in den beiden Verbrennungszonen. Figur 6 zeigt die Ergebnisse dieser Einflußgröße. Wenn die Leitungslänge Ac nicht kleiner als 200 mm ist, ist der NO -Pegel im Abgas niedrig und insbesondere wenn die Leitungslänge 1

AC

nicht kleiner als 250 mm ist, ist NO im Abgas im

gesättigten Zustand mit einem niedrigen Pegel vorhanden. Wenn aber die Leitungslänge 1 nicht größer als 150 mm ist, bildet sich eine hellblaue Flamme.

Wie zuvor erwähnt, kann man eine Verbrennung mit niedrigem NO -Pegel nur dann durchführen, wenn man die zuvor beschriebenen unterschiedlichen Brennerkenngrößen bei einem Strahlrohrbrenner erfüllt. Nach der Erfindung kann man beispielsweise einen sehr niedrigen NO -Pegel erhalten, der um wenigstens 30 % kleiner als der NO -Pegel ist, den man bei der Ver-Wendung eines üblichen Strahlrohrbrenners entsprechend Figur 3 erhält. Hierbei erhält man einen niedrigen NO -Pegel von etwa 80 ppm im Koksofengas, wobei das Koksofengas ein Brennstoff ist, das unter verschiedenen

Brennstoffen den größten NO -Pegel im Abgas hat.

Die Figuren 7a und 7b zeigen eine weitere Ausführungsform des Strählrohrbrenners nach der Erfindung. Bei dem in den Figuren 7a und 7b gezeigten Brenner ist ein Halteflansch 20 zum Verdichten auf der Luftversorgungsseite (stromaufwärtige Seite) des Düsenabschnitts 13 zum Ausgeben des äußeren Luftstroms Ao in Strahlform angeordnet, wobei das innere Luftstromverhältnis (Ac-Verhältnis) durch das Verhältnis der Querschnittsfläche der inneren Luftstromleitung 15 zu der Querschnittstlache des Zwischenraums 21 eingestellt wird, der sich zwischen dem Flansch 20 und dem Strahlrohr 3 bildet. Hierbei wird ein Brenngas verbrannt. Wenn der in den Figuren 7a und 7b gezeigte Brenner verwendet wird, bildet sich ein äußerer Luftstrom Ao, verdichtet durch den Halteflansch 20, beim Durchgang durch die Kammer 14 in Form eines stationären Stroms. Gleichzeitig nimmt aber die Strömungsgeschwindigkeit des äußeren Luftstroms im Bereich der äußeren Luftstromdüse 13 ab. Als Ergebnis wird daher das Bewegungsgrößenverhältnis MG/Mao nach Figur 5 groß. Daher hat die Verwendung des Halteflansches 20 den Vorteil, daß das Brenngas der ersten Verbrennungszone Co-, wit einer niederen Strahlgeschwindigkeit und einem niederen Druck zugeführt werden kann.

Bei einem praktischen Versuch hat sich derselbe niedrige NO -Pegel auch bei einem Gasdruck von 250 mm H₉O in dem Brennerabschnitt bei dem Brenner nach Figur 2a und bei einem Gasdruck von 150 mm H₂O im Brennerabschnitt des Brenners nach Figur 7a ergeben.

Bei beiden Brennern nach den Figuren 2a und 7a bewirkt der Rand 14a der Kammer 14, daß der äußere Luft-

strom Ao in einen stationären Strömungszustand übergeführt wird. Wenn aber der Rand 14a zu lang ist, wird der Brenngasstrom in einen stationären Zustand gleichzeitig übergeführt und der Rand wirkt etwa wie eine Düse, um das Bewegungsgrößenverhältnis MG/Mao des Brenngasstrahls zum äußeren Luftstrom herabzusetzen. Von daher wird die Länge des Randes bei dem Strahlrohrbrenner nach der Erfindung auf die folgende Weise vorgegeben und bestimmt:

bei dem Brenner nach Figur 2a: Randlänge = 50 mm

bei dem Brenner nach Figur 7a: Randlänge = 4-5 mm.

In der Beschreibung ist der Strahlrohrbrenner nach der Erfindung bei dem Anwendungsfall erläutert, bei dem der Brenner als Saugbrenner entsprechend Figur 1 eingesetzt wird. Der Brenner nach der'Erfindung kann selbstverständlich auch als Zwangszugbrenner betrieben: werden, bei dem die Verbrennungsluft dem Verbrenner zwangsweise zugeführt wird. Den gleichen niedrigen NO -Pegel erhält man bei beiden Anwendungsfällen.

Figur 8 zeigt einen Vergleich des Strahlrohrbrenners nach der Erfindung mit einem üblichen Strahlrohrbrenner hinsichtlich der Temperaturverteilung in einem Glühofen. Aus Figur 8 ergibt sich, daß der Strahlrohrbrenner nach der Erfindung eine gleichmäßigere Temperaturverteilung in einem Glühofen ermöglicht, daß die maximale Temperatur niedriger ist und daß die Abgastemperatür um etwa 50⁰C im Vergleich zu der Abgastemperatur eines üblichen Strahlrohrbrenners niedriger ist. Die niedrige Abgastemperatur bedeutet, daß man geringere Brennstoffkosten hat und

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daß man eine Energieersparnis bei der Anwendung des Strahlrohrbrenners nach der Erfindung von etwa 2,5 ' erreicht.

Wenn das Brenngas unter den zuvor beschriebenen Bedingungen mit Hilfe eines Strahlrohrbrenners nach der Erfindung verbrannt wird, konnte das Brenngas so verbrannt werden, daß man einen geringen NO-Pegel im Abgas erhält, der 30 bis 40 % kleiner als der NO -Pegel bei der Verbrennung mit Hilfe eines üblichen Strahlrohrbrenners war.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

'1 ./Verbrennungsverfahren mit einem niedrigen NO-Pegel in einem Strahlrohrbrenner, bei dem ein innerer Luftstrom in einer inneren Luftstromleitung strömt und in eine zweite Verbrennungszone über eine innere Luftstromdüse in Strahlform austritt, ein Brenngasstrom in Form eines hohlen Rohrs, das den inneren Luftstrim umgibt, über Brenngasdüsen in Strahlform zu einer ersten Verbrennungszone ausgegeben wird, wobei die Brenngasdüsen in einem Kammerboden derart angeordnet sind, daß sie die innere Luftstromleitung umgeben, bei dem ein äußerer Luftstrom, der den zuvor beschriebenen Brenngasstrom umgibt, über einen äußeren Umfangsbereich der Kammer in Strahlform in

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die erste Verbrennungszone gegeben wird, und bei dem das Brenngas primär mit Hilfe des zuvor beschriebenen äußeren Luftstroms und dann sekundär mit Hilfe des zuvor beschriebenen inneren Luftstroms verbrannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Brenngasstrahl mit Hilfe von drei bis sechs Brenngasdüsen gebildet wird, die in der Kammer (14) angeordnet sind, daß eine primäre Verbrennung des Brenngases durch Regelung des Verhältnisses der Menge von innerem Luftstrom zur Gesamtmenge der eingeleiteten Luft auf 35 bis 80 % durchgeführt wird, daß das Bewegungsgrößenverhältnis von Brenngasstrahl zu äußerem Luftstrom derart bestimmt wird, daß es nicht kleiner als 0,40 ist, und daß ferner eine sekundäre Verbrennung des primär verbrannten Brenngases dadurch erfolgt, daß die Länge der inneren Luftstromleitung derart bestimmt wird, daß sie nicht kleiner als 200 mm ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halteflansch von dem im Umfangsrandbereich der Kammer angeordneten Rand vorsteht, die die innere Luftstromleitung umgibt, und daß die Geschwindigkeit des äußeren Luftstroms derart eingestellt wird, daß der äußere Luftstrom einen stationären Strömungszustand hat und daß das Brenngas primär durch den Strahl des äußeren Luftstroms im stationären Zustand verbrannt ist.
3. Verbrennungsvorrichtung für eine Verbrennung mit einem niedrigen NO -Pegel in einem Strahlrohrbrenner mit einer inneren Luftstromleitung für

die Durchleitung eines inneren Luftstroms, Brenngasdüsen/ die derart angeordnet sind, daß sie die innere Luftstromleitung umgeben, und einer Düse zum Ausgeben eines äußeren Luftstroms, die derart angeordnet ist, daß sie die Brenngasdüsen umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Luftstromleitung (15) im Mittelteil des Strahlrohrs (3) angeordnet ist, daß die innere Luftstromleitung (15) an ihrer Spitze eine innere Luftstromdüse (16) mit einer Länge hat, die nicht kleiner als 200 mm. ist, und daß eine Kammer (14) um die innere Luftstromleitung (15) angeordnet ist, die einen Rand (14a) hat, der von dem Umfangsrand vorspringt und 3 bis 6 Brenngasdurchflußleitungen (12) hat, wobei die Brenngasdurchflußleitungen (12) in die Kammer (14) unter Bildung von Brenngasdüsen münden, und wobei die Auslegung derart getroffen ist, daß sich eine äußere Luftstromdüse zwischen dem Rand (14a) der Kammer (14) und der Innenwändfläche des Strahlrohrs (3) bildet.
4. Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge k e η η ze i c h η et, daß ein Halteflansch (20) von dem Rand (14a) vorspringt, der am Umfangsrand der Kammer (14) angeordnet ist.