DE3902025A1 - Verfahren und einrichtungen zur herstellung eines einer verbrennung zuzufuehrenden, aus brenngas und verbrennungsluft bestehenden gemisches - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Einrichtungen zur Herstellung eines einer Verbrennung zuzuführenden, aus Brenngas und Ver­ brennungsluft bestehenden Gemisches.

Bekanntlich läßt sich durch eine besonders innige und homogeni­ sierende Vermischung der beiden obengenannten Komponenten eine erhebliche Verringerung der bei einer Verbrennung des Gemisches anfallenden Schadstoffe, insbesondere NO, erzielen. Vor allem kann durch eine solche weitgehende Vermengung das sogenannte "prompte" NO verringert werden, sekundär ist aber dadurch auch eine Verringerung des sogenannten "thermischen" NO erzielbar, dessen Entwicklung durch die Hitze im Bereich der Flammen- und Nachreaktionszone verursacht wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, durch eine möglichst weitgehende Homogenisierung des aus Brenngas und Verbrennungsluft zusammen­ gesetzten Gemisches einer Entstehung der obengenannten Schadstoffe vorzubeugen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der in Richtung zum Verbrennungsbereich zuströmenden Verbrennungsluft die beizumischende Gesamtmenge des Brenngases in mehreren über den Strömungsweg verteilten Teilmengen zugeführt wird.

Durch eine solche stufenweise Beimengung kann eine intensive Ver­ mischung der beiden Gemischkomponenten über einen ausreichend langen Bereich der Verbrennungsluftführung durchgeführt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in verschiedenen Varianten durchführbar.

So kann das Brenngas dem Strom der Verbrennungsluft nach einer ersten Variante von dessen Außenseite radial einwärts gerichtet zugeführt werden.

Sofern dies den örtlichen Gegebenheiten besser entspricht, kann das Brenngas dem Strom der Verbrennungsluft aber auch von dessen Innerem aus radial auswärts gerichtet zugeführt werden.

Zur Verbesserung der Homogenität des Gemisches ist es darüber hinaus vorteilhaft, das Brenngas mit dem Verbrennungsluftstrom zusätzlich zu verwirbeln.

Eine zur Durchführung dieser Verfahren geeignete Einrichtung besteht zweckmäßigerweise aus einer zu einer von Gemischaustritts­ öffnungen durchsetzten Brennerplatte führenden Verbrennungsluft­ führung und einer ihr zugeordneten Brenngasführung, welch letztere in einem oberstrom der Brennerplatte gelegenen Längsbereich in die Verbrennungsluftführung mündende Auslässe aufweist.

Soll das Brenngas dem Strom der Verbrennungsluft von außen zu­ geführt werden, kann die Brenngasführung die Luftführung zumin­ dest in dem die radialen Auslässe aufweisenden Bereich ummanteln. Soll hingegen das Brenngas dem Verbrennungsluftstrom von dessen Innerem aus zugeführt werden, kann sich diese Brenngasführung in zumindest einem zur Verbrennungsluftführung achsparallelen, innerhalb der Verbrennungsluftführung angeordneten und radiale Auslässe aufweisenden Leitungsstrang fortsetzen.

Als besonders günstig für die anzustrebende innige Vermengung erweist es sich, die Brenngasführung innerhalb des die Auslässe aufweisenden Bereiches in mehrere achsparallel innerhalb der Verbrennungsluftführung verlaufende Leitungsstränge zu gliedern.

In dieser Verbrennungsluftführung angeordnete, der Verwirbelung des Gemisches dienende Einbauten können im Rahmen der Erfindung sehr mannigfaltig ausgebildet werden, beispielsweise als Misch­ gitter, Lochscheibe od.dgl., aber auch als von der Wandung der Verbrennungsluftführung radial einwärts ausragende Staukörper od.dgl. Fortsätze. Zu einer der Verwirbelung dienlichen Variation der Strömungsgeschwindigkeiten des Gemisches innerhalb der Ver­ brennungsluftführung können den Strömungsquerschnitt dieser Verbrennungsluftführung verändernde, z.B. örtlich verengende Ein­ bauten vorgesehen sein. Schließlich mag es zwecks Verwirbelung auch vorteilhaft sein, in der Verbrennungsluftführung schrauben­ förmig gestaltete, eine Drehung des Gemischstromes um seine Achse bewirkende Einbauten, z.B. ein gewendeltes Band od.dgl., vor­ zusehen.

Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Einrichtungen sind in den Zeichnungen schematisch veranschaulicht und nachstehend an Hand dieser Zeichnungen erläutert.

Im einzelnen zeigen

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsge­ gemäßen Einrichtung im Längsschnitt,

Fig. 2 ist ein Querschnitt nach II-II der Fig. 1,

Fig. 3 ein Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 4 bis 6 zeigen verschiedenerlei Einbauten in Teil­ längsschnitten und

Fig. 7 ist ein Längsschnitt einer weiteren Ausführungs­ form eines solchen Einbaues.

Gemäß der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 wird eine etwa rohrförmige Verbrennungsluftführung 1 an einer Stirnseite durch eine von Gemischaustrittsöffnungen 3 durchsetzte Brennerplatte 2 abgeschlossen, an der sich nach der Zündung des austretenden Gemisches in der Brennkammer 4 die Brennerflammen bilden.

Diese Verbrennungsluftführung 1 wird innerhalb eines sich oberstrom der Brennerplatte 2 erstreckenden Längsbereiches von einer Brenngasführung 5 ummantelt, die radiale Auslässe 6 (Fig. 2) aufweist, durch die das Brenngas radial einwärts in die Verbrennungsluftführung 1 strömen kann.

Wesentlich ist, daß erfindungsgemäß solche Auslässe 6 über einen sich oberstrom der Brennerplatte erstreckenden Längsbereich ver­ teilt sind, so daß das Brenngas dem Verbrennungsluftstrom stufen­ weise beigemischt wird.

Dem die Brenngasführung 5 darstellenden Mantel strömt das Brenngas über radiale Brenngaszufuhrleitungen 7 zu und wird im Verlauf des Längsbereiches, bevor es aus den Gemischaustrittsöffnungen 3 der Brennerplatte 2 austritt, mit der Verbrennungsluft innig vermengt.

Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 3 besteht die Brenngasführung 5 aus einem über eine Brenngaszufuhrleitung 9 gespeisten Brenngasverteiler 8, der sich innerhalb der Verbrennungsluft­ führung 1 in achsparallel zu dieser Führung 1 verlaufende Leitungsstränge 10 verzweigt und gliedert, die radiale Auslässe 11 aufweisen.

Auch bei dieser Ausführungsform erfolgt noch vor dem Austritt des Gemisches aus den Gemischaustrittsöffnungen 3 der Brenner­ platte 2 eine sehr innige Vermischung des Brenngases mit der Verbrennungsluft.

Fig. 4 zeigt ein senkrecht zur Strömungsrichtung des Brenngas- Verbrennungsluft-Gemisches in der Verbrennungsluftführung 1 eingebautes Mischgitter 12 und Fig. 5 stellt Einbauten 13 dar, die von der Innenseite der Wandung der Verbrennungsluftführung 1 radial einwärtsragen und eine Verwirbelgung des Gemisches und somit dessen innige Vermischung und Homogenisierung bewirken.

Fig. 6 zeigt Einbauten 14, die eine örtliche Verengung des Durch­ flußquerschnittes der Verbrennungsluftführung 1 zur Folge haben und damit eine bereichsweise Änderung der Gradienten der Strömungsgeschwindigkeit verursachen, was gleichfalls zu einer Verwirbelung des Gemisches führt.

Fig. 7 schließlich stellt ein schraubenförmig verwundenes Band 15 dar, das als gewendelter Einbau in der Verbrennungsluftführung 1 eine Drehung des Gemischstromes um seine Achse erzeugt.

Solche erfindungsgemäße Einbauten, die der Verwirbelung des Gemisches dienen, sind nicht nur im Zusammenhang mit der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft und wirksam, sondern auch an sich, also z.B. in Verbindung mit einer bloß örtlichen Brenngaszufuhr, wie sie in Fig. 7 beispiels­ weise in Form einer mit radialen Gasaustrittsöffnungen 16 ver­ sehenen und über eine radiale Gaszufuhrleitung 18 gespeisten Gasdüse 17 dargestellt ist.

Claims (13)

1. Verfahren zur Herstellung eines einer Verbrennung zuzufüh­ renden, aus Brenngas und Verbrennungsluft zusammengesetzten Gemisches, dadurch gekennzeichnet, daß der in Richtung zum Verbrennungsbereich zuströmenden Verbrennungsluft die beizu­ mischende Gesamtmenge des Brenngases in mehreren über den Strömungsweg verteilten Teilmengen zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brenngas dem Strom der Verbrennungsluft von dessen Außenseite her radial einwärts gerichtet zugeführt wird (Fig. 1, 2).

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brenngas dem Strom der Verbrennungsluft von dessen Innerem aus radial auswärts gerichtet zugeführt wird (Fig. 3).

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brenngas mit dem Verbrennungsluftstrom verwirbelt wird (Fig. 4 bis 7).

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine zu einer von Gemischaustrittsöffnungen (3) durchsetzten Brennerplatte (2) führende Verbrennungsluftführung (1) und eine ihr zugeordnete Brenngasführung (5), welch letztere in einem oberstrom der Brennerplatte (2) verlaufenden Längsbereich in die Verbrennungs­ luftführung (1) mündende Auslässe (6) aufweist (Fig. 1 bis 3).

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenngasführung (5) die Verbrennungsluftführung (1) zumin­ dest in dem die radialen Auslässe (6) aufweisenden Längsbereich ummantelt (Fig. 1, 2).

7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Brenngasführung (5) mit ihrem die Auslaßöffnungen (6) aufweisenden Längsbereich in zumindest einem zur Verbrennungs­ luftführung (1) achsparallelen, innerhalb der Verbrennungsluft­ führung (1) verlaufenden und radiale Auslässe (6) aufweisenden Leitungsstrang (10) fortsetzt (Fig. 3).

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenngasführung (5) in ihrem die Auslässe (6) aufweisenden Längsbereich in mehrere achsparallel innerhalb der Verbrennungs­ luftführung (1) verlaufende Leitungsstränge (10) gegliedert und verzweigt ist (Fig. 3).

9. Einrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch der Verwirbelung des Gemischstromes dienende Einbauten (12 bis 15) in der Verbrennungsluftführung (1) (Fig. 4-7).

10. Einrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch zumindest ein Mischgitter (12), eine Lochscheibe od.dgl. mit Durchtritts­ öffnungen versehenes Flächenelement (Fig. 4).

11. Einrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch radial aus der Wandung der Verbrennungsluftführung (1) einwärts ausragende Staukörper (13) od.dgl. Fortsätze (Fig. 5).

12. Einrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch den Strömungsquerschnitt der Verbrennungsluftführung (1) örtlich verändernde, z.B. verengende, Einbauten (14) zur Variation der Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches innerhalb seines Strömungs­ weges (Fig. 6).

13. Einrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen schraubenförmig gestalteten, eine Drehung des Gemischstromes um seine Achse bewirkenden Einbau, z.B. ein gewendeltes Band (15) od.dgl. (Fig. 7).