DE3345611A1 - Brenner zur erzeugung von inertgas - Google Patents

Brenner zur erzeugung von inertgas

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DE3345611A1
DE3345611A1 DE19833345611 DE3345611A DE3345611A1 DE 3345611 A1 DE3345611 A1 DE 3345611A1 DE 19833345611 DE19833345611 DE 19833345611 DE 3345611 A DE3345611 A DE 3345611A DE 3345611 A1 DE3345611 A1 DE 3345611A1
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Germany
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blades
plate
burner
combustion chamber
blade ring
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DE19833345611
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English (en)
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Hans-Heiner Dipl.-Ing. 4630 Bochum Kaiser
Rolf Dipl.-Ing. 4230 Wesel Oppenberg
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Deutsche Babcock Werke AG
Original Assignee
Deutsche Babcock Werke AG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C3/00Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F23C7/02Disposition of air supply not passing through burner

Description

  • Brenner zur Erzeugung von Inertgas
  • Die Erfindung betrifft einen Brenner zur Erzeugung von Inertgas mit den Merkmalen des Obe-rbegriffes des Anspruches 1.
  • Mit einem solchen, zum Beispiel aus der eigenen Firmendruckschrift "Inertgas-Generatoren" Nr. 1824-4/83 bekannten Brenner läßt sich Inertgas aus flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen erzeugen, wobei eine fast -stöchiometrische Verbrennung möglich ist. Das wird durch eine besonders intensive und gleichmäßige Vermischung der beiden Reaktionspartner Brennstoff und Verbrennungsluft unter Verwendung der besonderen Brennkammer-Brennerkonstruktion erreicht. In dieser Konstruktion erfolgt eine intensive Vermischung des Brennstoffes mit der Verbrennungsluft in einem Feld räumlicher Gegenstromturbulenz, die durch die tangential eintretende, drallbehaftete Verbrennungsluft inder besonders gestalteten Brennkammer erzeugt wird. Die bekannten Brenner wurden bis heute im wesentlichen für die Erzeugung einer konstanten Inertgasmenge gebaut, so daß der Regelbereich einer derartigen Anlage zwar in Grenzen möglich ist, jedoch durch den mit der Last quadratisch ansteigengen luftseitigen Druckverlust begrenzt wird.
  • Mit kleiner werdender Last geht die für die Erzeugung der Gegenstromturbulenz notwendige Impulsstromdichte sehr stark zurück, so daß -auch der Regelbereich nach unten begrenzt ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Brenner derart zu verbessern, daß eine Lastregelung unter Beibehaltung der Strömung innerhalb der Brennkammer möglich ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Durch die Möglichkeit, den Querschnitt der Kanäle der Luftmenge anzupassen, wird erreicht, daß immer mit möglichst gleicher Luftgeschwindigkeit über den gesamten Regelbereich des Brenners in den Kanälen des Schaufelkranzes gefahren werden kann. Der Querschnittsveränderung für den tangential zugeführten Anteil der Verbrennungsluft kann dem Querschnitt, der dem axial und in geringerer Menge zugeführten Verbrennungsluftanteil zur Verfügung steht, angepaßt werden. Dadurch bleibt die Geschwindigkeit der Verbrennungsluft, die tangential in die Brennkammer eintritt, gleich, so daß sich in der Brennkammer auch- bei Teillast das gewünschte Strömungsgebiet der räumlichen Gegenstromturbulenz ausbilden kann.
  • Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargstellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 den Längsschnitt durch einen Brenner gemäß der Erfindung, wobei die Schaufeln in der rechten und linken Bildhälfte jeweils in einer der beiden Endstellungen gezeigt sind, Fig. 2-den Schnitt II-II nach Fig. 1, Fig. 3 den Schnitt III-III nach Fig. 1, Fig. 4 den Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform des Brenners gemäß der Erfindung.
  • Der Brenner weist ein Gehäuse 1 auf, durch dessen Stirnwand 2 eine Brennstofflanze 3 mit einer Düse geführt ist. Im dargestellten Fall ist die Brennstofflanze 3 durch eine öllanze gebildet.
  • In der gleichen Achse wie die Brennstofflanze 3 ist innerhalb des Gehäuses 1 eine Brennkammer 4 angeordnet.
  • Die Brennkammer 4 besteht aus einem sich konisch erweiternden Teil 5, der in einen sich konisch verengenden Teil 6 hineinragt. Die Wand der Brennkammer 4 ist metallisch. Der Brenner mündet in eine nicht dargestellte Kühl- und Waschvorrichtung zur Reinigung des Inertgases.
  • In-dem oberen Teil weist die Brennkammer 4 eine axiale Einlaßöffnung 7 für den Eintritt von Brennstoff zum Beispiel zerstäubtem bl und einer Teilmenge von Verbrennungsluft auf und einen tangentialen Einlaß 8 für den Eintritt der Hauptmenge an Verbrennungsluft. Das Gehäuse 1 ist mit zwei Stutzen 9, 10 für die Zuführung von Verbrennungsluft versehen. Der eine Stutzen 9 ist in der Nähe der Stirnwand 2 angeordnet und steht mit der axialen Einlaßöffnung 7 für den Brennstoff und eine Teilmenge der Verbrennungsluft in Verbindung. Der andere Stutzen10 ist in der Seitenwand des Gehäuses 1 vorgesehen und steht mit dem tangentialen Einlaß 8 der Brennkammer 4 in Verbindung. Zwischen dem Stutzen 10 und der Brennkammer 4 ist eine zylindrische Umfangswand 11 vorgesehen. In der Wand der Brennkammer 4- sind Bohrungen 12 angebracht, durch die eine Teilmenge der durch den Stutzen 10 zugeführten Verbrennungsluft in die Brennkammer 4 eintritt. Die Strömungsrichtung des Brennstoffes und der Verbrennungsluft ist in den Fig. 1 und 4 durch Pfeile gekennzeichnet.
  • Der tangentiale Einlaß 8 der Brennkammer 4 ist von einem Schaufelkranz 13 umgeben. Der Schaufelkranz 13 enthält zwei mit Abstand voneinander angeordnete Platten 14, 15. Die eine Platte 14 ist fest mit dem sich erweiternden Teil 5 der Brennkam-mer 4 verbunden. Zwischen den Platten 14, 15 sind gebogene Schaufeln 16, 17 angeordnet, die Kanäle 18 begrenzen. Vorzugsweise sind die Schaufeln 16, 17 spiralenförmig gebogen, wobei eine logarithmische Spirale eingehalten ist.
  • Die Schaufeln 16 und 17 sind bei der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform paarweise angeordnet. Eine Schaufel 16 eines jeden Schaufelpaares ist an der mit der Brennkammer 4 verbundenen Platte 14 befestigt.
  • Diese Schaufel 16 ist damit feststehend.- Die der Stirnwand 2 zugewandten Platte 15 ist drehbar in dem Gehäuse 1 gehalten. Zwischen der drehbaren Platte 15 und dem Gehäuse 1 sind Dichtungen vorhanden. An der drehbaren Platte 15 sind die Schaufeln 17 befestigt, so daß diese Schaufeln 17 ezenfalls drehbar sind.
  • Die Platte 15 ist um die Längsachse des Brenners zu drehen. Die Drehung kann durch ein Antriebsritzel, das an der Platte 15 befestigt ist, bewirkt werden. Nach den Fig. -1 bis 3 wird für die Drehung ein Mitnehmer 19 verwendet, der auf der Platte 15 befestigt ist und an den ein durch das Gehäuse 1 geführtes, nicht dargestelltes Gestänge angreift.
  • Die drehbaren Schaufeln 17 sind an der Eintrittskante mit einem kreisbogenförmigen Abschnitt 20 versehen. E>er Radius dieses Abschnittes entspricht dem radialen Abstand der Eintrittskanten der feststehenden Schaufeln 16 von der Längsachse des Schaufelkranzes 13 bzw. des Brenners.
  • Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt,-wird bei einer Drehung der Platte 15 und damit der Schaufeln 17 der Abstand zwischen den Schaufeln 16, 17 eines Schaufel-.-paares verändert. In der einen Endstellung nach Fig. 2 und der linken Bildhälfte in Fig. 1 liegen die Schaufeln 16, 17 eines Schaufelpaares eng nebeneinander. In dieser Endstellung weisen die Kanäle 18 zwischen den Schaufeln 16, 17 die größte Breite auf. Mit kleiner werdender Last und damit mit sinkender Luftmenge wird die Platte 15 gedreht und erreicht dabei die andere, in Fig. 3 und in der rechten Bildhälfte der Fig. - 1 dargestellte Endstellung. Bei der Drehung verschiebt sich der kreisbogenförmige Abschnitt 20 der drehbaren Schaufeln 17 zunehmend vor die Eintrittskanten der feststehenden Schaufeln 16. - Der Abstand zwischen den Schaufeln 16, 17 eines Schaufelpaares vergrößert sich, und der kreisbogenförmige Abschnitt 20 verschließt den sich zwischen den Schaufeln 16, 17 des betreffenden Schaufelpaares bildender Zwischenraum 21. Damit wird der freie Querschnitt der Kanäle 18, der dem Durchtritt der Verbrennungsluft zur Verfügung steht, verringert. Durch den so verringerten Strömungsquerschnitt kann bei sich verringernder Menge die Geschwindigkeit der Verbrennungsluft in den Kanälen 18 im wesentlichen konstant gehalten werden. Durch eine Veränderung der Länge des kreisbogenförmigen Abschnittes 20 läßt sich die Breite des verschließbaren Zwischenraumes 21 zwischen zwei Schaufeln 16, 17 eines Schaufelpaares verändern. In den Fig. 2 und 3 ist durch die Pfeile die Drehrichtung angedeutet, in der die Platte 15 jeweils in die andere Endstellung gedreht wird.
  • Damit bei der beschriebenen Verstellung der Kanalbreite auch die prozentuale Verteilung von axial zu tangential zugeführter Verbrennungsluft eingestellt werden kann, ist der Querschnitt der axialen Einlaßöffnung 7 in einem entsprechenden Ausmaß zu verstellen. Zu diesem Zweck ist die axiale Einlaßöffnung 7 durch eine Eintrittsdüse 24 begrenzt. Diese Eintrittsdüse 24 erweitert sich konisch in Richtung auf die Brennstofflanze 3. Die Brennstofflanze 3 ist axiale verschiebbar und kann in die Eintrittsdüse 24 hineingeschoben werden. Je nach der Stellung der Brennstofflanze 3 innerhalb der E-intrittsdüse 24 wird der dem Durchtritt der Verbrennungsluft zur Verfügung stehende Querschnitt vergrößert oder verengt. Durch eine axiale Verstellung der Brennstofflanze 3 wird damit der Querschnitt der axial zugeführten Verbrennungsluft passend zur Schaufelstellung gedrosselt.
  • In der Fig. 4 ist eine andere Möglichkeit zur Verstellung des Querschnittes der Kanäle j 8 innerhalb des Schaufel kranzes 13 dargestellt. Diese Ausführungsform stimmt in-dem Grundprinzip mit der Ausführungsform nach Fig. 1 mit der Ausnahme überein, daß die drehbare Platte 15 nach Fig. 1 durch eine axial in dem Gehäuse 1 verschiebbare Platte 22 ersetzt ist. Diese Platte 22 weist Ausnehmungen auf, durch-die die feststehenden, an der Platte 14 befestigten Scnaufeln 16 hindurchgeführt sind. Auf der der feststehenden Platte 14 abgewandten Seite sind die Schaufeln 16 durch einen Deckel 23 abgedichtet. Die axiale Verschiebung der Platte 22 erfolgt über ein Gestänge 25 von außerhalb des Gehäuses 1. Durch eine axiale Verschiebung der Platte 22 gegenüber der feststehenden Platte 14 des Schaufelkranzes 13 wird der Querschnitt der Kanäle 18 in der Weise verändert, daß die Kanalhöhe bei gleichbleibender Kanalbreite geändert wird. Auch bei dieser Ausführungsform wird zur-Anpassung an die Querschnittsveränderung der Kanäle 18 die Brennstofflanze 3 gegenüber der Eintrittsdüse 24 axial verschoben.

Claims (7)

  1. P A T E N T A N S P R Ü C H E: ==========~== ==,~===========~============================ 8 Brenner zur Erzeugung von Inertgas mit einer innerhalb eines-Gehäuses (1) angeordneten Brennstofflanze (3) und einer sich konsich erweiternden und anschließend verengenden Brennkammer (4), die an der Stirnseite eine axiale Einlaßöffnung (7) und einen tangentialen Einlaß (8) für Verbrennungsluft aufweist, der von einem Schaufelkranz (13) umgeben ist, der zwei Platten (14, 15, 22) aufweist, zwischen denen -unter Bildung von Kanälen (18) gebogene Schaufeln (1.6, 17) angeordnet sind, dadurch -g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Querschnitt der Kanäle (18) und der axialen Einlaßöffnung (9) in Abhängigkeit von der durchströmenden Luftmenge veränderbar ist.
  2. -2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c hn e t , daß die axiale Einlaßöffnung (7) durch eine sich in Richtung auf die Brennstofflanze (3) konisch erweiternden Eintrittsdüse (24) begrenzt ist und daß die Brennstofflanze (3) axial in die Eintrittsdüse (24) verschiebbar ist.
  3. 3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Schaufeln (16, 17) paarweise angeordnet sind, daß eine Schaufel (16) eines Schaufelpaares feststehend und die andere um die Längsachse des Schaufelkranzes (1.3) drehbar angeordnet ist und daß jede drehbare Schaufel (17) mit einem kreisbogenförmigen Abschnitt (20) versehen ist, dessen.
    Radius dem radialen Abstand der- Eintrittskanten der feststehenden Schaufeln (16) von der Längsachse des Schaufelkranzes (13) entspricht.
  4. 4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die feststehenden Schaufeln (16) an der einen Platte (14) des Schaufelkranzes (13) befestigt sind, daß diese Platte (14) mit der Brennkammer (4) verbunden ist, daß die drehbaren Schaufeln (17) an der anderen Platte (15) des Schaufelkranzes (13) befestigt sind und daß diese Platte (15) abgedichtet und drehbar in dem Gehäuse (1) des Brenners gehalten ist.
  5. 5. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e ke n nz e i c h n e t , daß die Schaufeln (16) an der mit der Brennkammer (4) verbundenen Platte (14) des Schaufelkranzes (13) befestigt und durch die gegenüberliegende Platte (22) gleitend geführt sind und daß diese Platte (22) axial verschiebbar in dem Gehäuse (1) geführt ist.
  6. 6. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2 und 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Duichtritte der Schaufeln (16) durch die verschiebbare Platte (22) abgedichtet sind.
  7. 7. Brenner. nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schaufeln (16, 17) spiralenförmig gebogen sind.
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NL8403789A NL8403789A (nl) 1983-12-16 1984-12-13 Brander voor het vormen van inert gas.

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0304532A1 (de) * 1987-08-17 1989-03-01 Nils ÖSTBO Verbrennungsanlage mit mindestens einer rohrförmigen Verbrennungskammer
DE19733769A1 (de) * 1997-08-05 1999-02-11 Dungs Karl Gmbh & Co Brenngas-Einleitungsvorrichtung für einen Gas-Vormischbrenner
RU2450856C1 (ru) * 2010-11-19 2012-05-20 ООО "РГМ-Нефть-Газ-Сервис" Газогенератор

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DE19733769C2 (de) * 1997-08-05 2003-05-22 Dungs Karl Gmbh & Co Brenngas-Einleitungsvorrichtung für einen Gas-Vormischbrenner
RU2450856C1 (ru) * 2010-11-19 2012-05-20 ООО "РГМ-Нефть-Газ-Сервис" Газогенератор

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NO155858C (no) 1987-06-10
NO844253L (no) 1985-06-17
NL8403789A (nl) 1985-07-16
NO155858B (no) 1987-03-02
JPS60129520A (ja) 1985-07-10

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