DE3600784A1

DE3600784A1 - Sekundaerluftbrenner fuer gasfoermige und fluessige brennstoffe

Info

Publication number: DE3600784A1
Application number: DE19863600784
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: FRUEH WOLFGANG W ING GRAD
Current assignee: FRUEH WOLFGANG W ING GRAD
Priority date: 1986-01-14
Filing date: 1986-01-14
Publication date: 1987-07-16
Also published as: DE3600784C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Sekundärluftbrenner für gasförmige und flüssige Brennstoffe, insbesondere für Heizöle aller Qualitäten mit in Flammrichtung kegelförmig sich erweiterndem, einen Diffusor bildenden Brennraum, wobei dem eingebrachten, vergasten oder zerstäubten Brennstoff zu dessen weiterer Dispersion, durch Öffnungen in der Begrenzung des Diffusors, die erforderliche Sekundärluft für den Ablauf der Verbrennung etwa radial in einer solchen Menge zugeführt wird, daß der Brenner mit einem vorbestimmten, in aller Regel heißen, mit organischen, vorwiegend gasförmigen, brennbaren Verunreinigungen versetzten Luftüberschuß betrieben ist.

Diese anundfürsich bekannten Brenner eignen sich für jeden Verwendungszweck, wobei das Prinzip dieser Brenner im wesentlichen durch Recknagel-Sprenger, Taschenbuch "Heizung", Ausgabe 1962, Seite 463 zu entnehmen ist. Diese im System gleichgebliebenen Brenner wurden zwar weiterentwickelt, wobei für die hier im Regelfall angenommene Nachverbrennung von mit Schadstoffen beladener Sekundärluft aus Produktionsabläufen, wie beispielsweise in Lackieranlagen (vgl. Seite 688, Band 32, roro LUEGER Gesamtlexikon der Technik) als eine der möglichen Anwendungstechniken für diese Brenner anzusprechen ist.

Auch die Verfahren zur zeitweisen Schuberhöhung bei Strahltriebwerken basieren im Grunde genommen auf diesem Prinzip.

Hier wird hinter der Turbine in den noch vorhandenen freien Sauerstoff Brennstoff eingespritzt, wobei die Temperatur der Ausströmgase durch die Nachverbrennung auf über 1650°C gesteigert werden kann. Die mögliche Schuberhöhung beträgt gegenüber den normalerweise mit einfacher Schallgeschwindigkeit austretenden Gase bei 1,5-facher Schallgeschwindigkeit und gleichem Verbrauch bis zu 120%, wobei diese beispielsweise genannte Anwendung lediglich zur Verdeutlichung der Wirksamkeit des Systemes beitragen soll (vgl. Seite 768, Band 41, roro, LUEGER Gesamtlexikon der Technik).

Unabhängig von diesen Anwendungsresultaten haften Brenner dieser Art einige wesentliche Nachteile an.

So ist es z. B. nicht zu vermeiden, daß im Bereich der Zerstäubung ein relativ starker Niederschlag unverbrannter dispergierter Brennstoffe im Diffusor stattfinden kann, der, in Folge der hohen Temperaturen, relativ schnell in einen die weitere Verbrennung beeinflussenden Brennstoffkoks übergeführt wird. Dieser beeinträchtigt die Luftzuführung innerhalb des Diffusors und führt letztlich zum Ausfall des Brenners, da die erforderlichen Strömungen sich durch die wachsenden Anbackungen nicht mehr entwickeln können.

Des weiteren wird durch die praktisch radiale Zuführung der Verbrennungsluft in den Diffusor über dessen Längenbereich eine stromabwärts konzentrierte, starke Verwirbelung herbeigeführt, die den ordnungsgemäßen Ablauf der Verbrennung als solche grundsätzlich stört und die Überhitzung des Diffusors fördert.

Weiterhin ist in diesem Zusammenhang auf die Entwicklung eines Gaskorbbrenners hinzuweisen, der sich dadurch auszeichnet, daß er als Sekundärluftbrenner keine zusätzliche Verbrennungsluft benötigt und außerdem sehr gute Ausbrandergebnisse liefert. So liegen z. B. die Kohlenstoff-Emissionswerte unter 20 mg/Nm² und bei CO unter 100 ppm. Bei dem Brenner handelt es sich um eine Bauform, welche keinerlei Wartung des Brenners selbst nowendig macht. Sämtliche Geräte, wie Zündkerzen, UV-Überwachung sind von außen zugänglich und während des Betriebes austauschbar (siehe Oberfläche + JOT, Seite 34, Heft 9).

Diese Sachlage berücksichtigend, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Brenner nach der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß im Bereich der den Brennraum begrenzenden Wandung eine, durch Leitmittel geführte, den Niederschlag unverbrannter, dispergierter Brennstofftropfen verhindernde Luftströmung einstellbar ist, und hierbei den Strömungsverlauf der Sekundärluft so zu lenken, daß eine Verwirbelung der Einzelströmungen miteinander im Zentrum des Diffusors praktisch vermieden wird.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe sieht vor, daß die in den Diffusor führenden Öffnungen für die Sekundärluft mit innerhalb und/oder außerhalb diesem angeordneten Schikanen oder dgl. Einbauten für eine spiralförmige Führung, zumindest eines Teiles der eingesaugten Luftmenge, entlang der Innenfläche des Diffusors versehen sind.

Durch die Erzwingung einer spiralförmig gleichgerichteten Bewegung der einzelnen, über mehrere Öffnungen zugeführten Luftteilströme wird das Verwirbeln von quasi frontal aufeinandertreffenden Strömungen wesentlich reduziert, so daß im Zentrum des Diffusors eine praktisch ungestörte Flammentwicklung stattfinden kann. Diese Flammentwicklung entnimmt ihren Luftbedarf aus dem Überschuß der nicht für die Abdeckung der Diffusorwandung unmittelbar benötigten, rotierenden Luft, die letztlich, grob ausgedrückt, als eine den Niederschlag von Treibstoff verhindernde "Grenzschicht" anzusprechen ist. Selbstverständlich lassen sich beide Luftanteile nicht durch einen exakt gerade verlaufenden Trennstrich abgrenzen, da der Luftbedarf über die Länge der Flammentwicklung nicht konstant ist.

Die Schikanen oder dgl. Einbauten sind innerhalb und/oder außerhalb des Diffusors fallweise ohne Verbindung mit diesem anordnungsbar, wobei an eine Anordnung auf einem separaten, in den Diffusor oder um diesen greifenden Traggestell gedacht ist.

Die Schikanen werden in aller Regel durch nicht vollständig umlaufende Einschnitte in dem Diffusormantel, und zwar durch Abwinklung, eingestellt.

Unabhängig davon ist vorgesehen, daß die Öffnungen für den Lufteintritt senkrecht zur Achse des Diffusors um diesen umlaufend in Reihen gleichmäßiger Teilung angeordnet, und daß weitere Reihen dieser Art parallel vorgesehen sind. Selbstverständlich ist auch eine unregelmäßige Teilung möglich.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Öffnungen in Richtung zur Diffusor Begrenzung von Reihe zu Reihe stufenweise zu vergrößern.

Zusammenfassend ist zu bemerken, daß die vorgeschlagene Lösung in vollem Umfang der Aufgabenstellung gerecht wird.

Der erfindungsgemäße Sekundärluftbrenner wird anhand einer schematischen Darstellung einer beispielsweisen Ausführungsform näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch den gesamten Sekundärluftbrenner.

Fig. 2 zeigt eine Ansicht in Richtung des Pfeiles A.

Der Sekundärluftbrenner 1 baut auf der flanschartigen Grundplatte 2 auf, wobei dieser in Störmungsrichtung zunächst mit einem konzentrisch zur Grundplatte 2 ausgerichteten Isolierkörper 3 verbunden ist.

Die durch ein Rohr 4 gebildete konzentrisch durch die Grundplatte 2 geführte Brennerlanze weist einen Brennstoffzuführungsanschluß 4.1 auf und ist endseitig als Düse 4.2 ausgebildet. Beidseitig zur Achse der Brennerlanze ist, ein geringes Maß zu deren Achse abstandsversetzt, symmetrisch, einen spiten Winkel bildend, die durch jeweils ein Rohr 5 aufgenommene Brennerüberwachungseinrichtung angeordnet, wobei das Rohr 4 und die beiden Rohre 5 dem Boden 6.1 des Diffusors 6 verbunden sind. Der Diffusormantel 6.2 ist mit parallel und senkrecht zur Achse des Diffusors 6 angeordneten, umlaufend in Reihen gleichmäßiger Teilung durch zu Öffnungen 6.3 ausgebildeten Einschnitten 6.4 versehen, wobei die einseitig mit dem Diffusormantel 6.2 noch verbundenen Ausschnitte zum Diffusorinnenraum, gleichmäßig abgewinkelt, die Schikanen 6.5 für die Einstellung der Strömung bilden.

Bei dem vorgesehenen Beispiel sind die Einschnitte 6.4 zur Randbegrenzung 6.6 hin vergrößert.

Unabhängig von den bereits genannten, in der Grundplatte 2 vorgesehenen Öffnungen 5/4/5, sind in der Grundplatte 2 und im Diffusorboden Öffnungen 7 für die Durchführung einer Zündvorrichtung vorgesehen.

Claims

1. Sekundärluftbrenner für gasförmige und flüssige Brennstoffe, insbesondere für Heizöle aller Qualitäten mit in Flammrichtung kegelförmig sich erweiterndem, einen Diffusor bildenden Brennraum, wobei dem eingebrachten vergasten oder zerstäubten Brennstoff zu dessen weiterer Dispersion, durch Öffnungen in der Begrenzung des Diffusors, die erforderliche Sekundärluft für den Ablauf der Verbrennung etwa radial in einer solchen Menge zugeführt wird, daß der Brenner mit einem vorbestimmten, in aller Regel heißen, mit organischen, vorwiegend gasförmigen, brennbaren Verunreinigungen versetzten Luftüberschuß betrieben ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die in den Diffusor (6) führenden Öffnungen (6.3) für die Sekundärluft mit innerhalb und/oder außerhalb diesem angeordneten Schikanen (6.5) oder dgl. Einbauten für einen spiralförmige Führung, zumindest einen Teil der eingesaugten Luftmenge, entlang der Innenfläche des Diffusors (6) versehen sind.

2. Sekundärluftbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schikanen (6.5) oder dgl. Einbauten innerhalb und/oder außerhalb des Diffusors (6) ohne Verbindung mit diesem anordnungsbar sind.

3. Sekundärluftbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schikanen (6.5) durch nicht vollständig umlaufende Einschnitte (6.4) in den Diffusormantel (6.2) abwinkelbar eingestellt sind.

4. Sekundärluftbrenner nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Öffnungen (6.3) senkrecht zur Achse des Diffusors (6), um diesen umlaufend, in Reihen gleichmäßiger Teilung angeordnet sind, und
daß weitere Reihen dieser Art parallel zu diesen vorgesehen sind.

5. Sekundärluftbrenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Teilung des Abstandes der Öffnungen (6.3) unregelmäßig ausgebildet ist.

6. Sekundärluftbrenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Öffnungen (6.3) in Richtung zur Diffusorbegrenzung (6.6), von Reihe zu Reihe, stufenweise vergrößert sind.