DE3906795A1 - Verfahren zum verbrennen von brenngas-verbrennungsluft-gemischen sowie brenner zur durchfuehrung dieses verfahrens - Google Patents
Verfahren zum verbrennen von brenngas-verbrennungsluft-gemischen sowie brenner zur durchfuehrung dieses verfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung von
Brenngas-Verbrennungsluft-Gemischen und erstreckt sich im
Zusammenhang damit auch auf zur Durchführung des Verfahrens
geeignete Brenner.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei der weitgehend schad
stofffreien Verbrennung eines Gemisches mit vergleichsweise
hohem Luftanteil eine Stabilisierung der Brennerflammen zu
gewährleisten.
Bekanntlich wird eine solche weitgehend schadstofffreie
Verbrennung begünstigt, wenn der Primärluft-Anteil im Gemisch,
also die sogenannte Luftzahl des Gemisches, angehoben wird.
Dabei treten allerdings Probleme hinsichtlich der Stabilisie
rung der Brennerflammen auf, weil die Brennerflammen bei der
Verbrennung eines solchen Gemisches zum Abheben von den
Gemischaustrittsöffnungen des Brenners neigen. Man hat schon
versucht, einem solchen Abheben durch Anordnung sogenannter
Halteflammen vorzubeugen, die jedoch einen bestimmten Mindest
durchmesser ihrer Austrittsöffnungen benötigen. Wenn sich nun
der Primärluftanteil erhöht, vergrößert sich auch das durch
diese Gemischaustrittsöffnungen austretende Volumen und -
bei konstanter Querschnittsfläche dieser Austrittsöffnungen -
die Strömungsgeschwindigkeit. Dies macht sich aber sowohl bei
den Brennerflammen selbst als auch bei den Halteflammen bemerk
bar, die dann gleichfalls zum Abheben neigen.
Unter Berücksichtigung des Löschabstandes ist es aber
nicht tunlich, den Querschnitt der Gemischaustrittsöffnungen
für die Halteflammen in der Wandung der Brennerkammer zu ver
größern, weil dadurch die Gefahr eines Zurückschlagens der
Halteflammen in das Innere der Brennerkammer eintreten würde.
Um nun die Flammen eines mit einem Gemisch hoher Luftzahl
gespeisten Brenners, bei dem mit einem Abheben der Brenner
flammen zu rechnen ist, zu stabilisieren, wird erfindungs
gemäß zur Lösung der obenbezeichneten Aufgabe vorgesehen,
daß dem Verbrennungsbereich zumindest zweierlei anteilsmäßig
verschieden zusammengesetzte Gas-Luft-Gemische zugeführt und
gemeinsam verbrannt werden, wobei ein Gemisch mit geringerem
Luftanteil und niedrigerer Luftzahl im Bereich der Wurzeln
der bei der Verbrennung des Gemisches mit dem größeren Luft
anteil und der höheren Luftzahl entstehenden Brennerflammen
verbrannt wird.
Die Erfindung beruht demnach auf der Erkenntnis, daß ein
solches Gemisch mit vergleichsweise geringer Luftzahl sehr
stabil brennt und dadurch imstande ist, die mit einem Gemisch
höherer Luftzahl gespeisten, schadstoffärmer brennenden, aber
zum Abheben neigenden Brennerflammen nötigenfalls immer wieder
zu zünden und dadurch zu stabilisieren.
Mit der Gestaltung eines erfindungsgemäßen Brenners kann im
Rahmen der Erfindung sogar bewußt ein Abheben der Brenner
flammen herbeigeführt werden, um dadurch eine zu starke Erhitzung
der Brennerkammerwandung zu vermeiden.
Ein zur Durchführung des Verfahrens geeigneter Brenner,
der aus zumindest einer länglichen, mit einem Brenngas-Ver
brennungsluft-Gemisch speisbaren Brennerkammer besteht, deren
oberseitige Wandung Gemischaustrittsöffnungen aufweist, ist
erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein mit
Gemischaustrittsöffnungen für Halteflammen versehenes, parallel
verlaufendes Brennerrohr od.dgl. Führung für ein Gemisch
mit niedrigerer Luftzahl im Bereich der Gemischaustrittsöffnun
gen der Brennerkammer, also im Bereich der Wurzeln der
Brennerflammen vorgesehen ist.
Für die Lösung der der Erfindung zugrundegelegten Aufgabe
ist es wichtig, die Gemischaustrittsöffnungen der Halteflammen
des Brennerrohres möglichst nahe in den Bereich der Wurzeln der
Brennerflammen zu verlegen, um dadurch die Funktion dieser
Halteflammen sicherzustellen. In diesem Sinne ist es vorteil
haft, das Brennerrohr für die Zuführung des Gemisches mit
der niedrigeren Luftzahl in zumindest eine Einbuchtung der
Oberseite der Brennerkammer versenkt, zwischen deren Gemisch
austrittsöffnungen verlaufend anzuordnen.
Zum gleichen Zweck und mit guter Wirkung kann das Brenner
rohr für die Zuführung des Gemisches mit der niedrigeren
Luftzahl die Innenseite der oberseitigen Wandung der Brenner
kammer bereichsweise tangierend innerhalb der Brennerkammer
verlaufend angeordnet sein, wobei dann die Gemischaustritts
öffnungen dieses Brennerrohres dessen oberseitige Wandung
und die Wandung der Brennerkammer im tangierenden Bereich
durchsetzen.
Sind der Oberseite der Brennerkammer mehrere Brennerrohre
zugeordnet, sind diese symmetrisch in bezug zur Mittelebene
der Brennerkammer anzuordnen.
In einer solchen symmetrischen Anordnung können die
Brennerrohre sehr vorteilhaft auch längsseitig der Oberseite
der Brennerkammer verlaufend angeordnet sein. Dies ist
insbesondere dann von Vorteil, wenn der Brenner mehrere
nebeneinander und parallel zueinander verlaufende Brenner
kammern umfaßt. Zwischen zwei einander benachbarten Brenner
kammern kann dann ein gemeinsames Brennerrohr für die Zuführung
des Gemisches mit der niedrigeren Luftzahl angeordnet werden.
Wenn die Brennerrohre zweier einander benachbarter
Brennerkammern im Abstand voneinander verlaufend angeordnet
sind, schließen sie vorteilhafterweise einen Freiraum für den
Zutritt von Sekundärluft zu den Brennerflammen ein. Solche
Brennerrohre können im Rahmen der Erfindung von eigenen,
einzelnen Mischrohren gespeist sein, sie können aber auch
über eine gemeinsame, innerhalb des Freiraumes verlaufende
Mischkammer mit dem Gemisch höherer Luftzahl gespeist werden.
Die Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele des Erfin
dungsgegenstandes, und zwar zeigt
Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Brenners
in einem Querschnitt,
Fig. 2 eine modifizierte Ausführungsform in einem
Querschnitt nach II-II der Fig. 3 und
Fig. 3 einen Längsschnitt dieser Ausführungsform.
Fig. 4 ist der Querschnitt einer weiteren Aus
führungsform nach IV-IV der Fig. 5 und
Fig. 5 zeigt deren Längsschnitt.
Fig. 6 und 7 stellen Querschnitte weiterer Ausführungs
formen dar und
Fig. 8 zeigt dazu ein Detail, gleichfalls im Quer
schnitt.
Dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel zufolge
wird eine von einem sogenannten Brennstab gebildete, an ihrer
Oberseite Gemischaustrittsöffnungen aufweisende Brennerkammer 1
über ein an ihrer Stirnseite einmündendes Mischrohr 2 mit einem
Brenngas-Verbrennungsluft-Gemisch gespeist. Dieses Gemisch
kommt dadurch zustande, daß dem Einlaß des Mischrohres 2
gemäß Fig. 3 - eine Brenngaszufuhrdüse 3 koaxial mit einem
Abstand zugeordnet ist und der aus dieser Gasdüse 3 austretende
Gasstrom aus diesem Abstand primäre Verbrennungsluft in das
Mischrohr 2 mitnimmt und sich darin mit ihr vermischt.
Die Zusammensetzung dieses Gemisches ist durch Wahl des Abstandes,
durch Drosselung des Gasdruckes, durch Bemessung des Düsenquer
schnittes u.dgl. Parameter derart einstellbar, daß der Luft
anteil im Gemisch, also die Luftzahl einen bestimmten Sollwert
erhält.
Das aus den Gemischaustrittsöffnungen der Brennerkammer 1
austretende Gemisch bildet nach seiner Zündung im Verbrennungs
bereich die Brennerflammen 4.
Der Brennerkammer 1 sind nun erfindungsgemäß Brennerrohre 5 zugeordnet,
die einen kleineren Querschnitt aufweisen und deren Wandung
an ihrer Oberseite gleichfalls Gemischaustrittsöffnungen auf
weist. Diese Brennerrohre 5 werden über eigene Mischrohre 6 von
Gasdüsen 7 mit einem Gemisch gespeist (Fig. 3), das eine
niedrigere Luftzahl aufweist als das der Brennerkammer 1
über das Mischrohr 2 zuströmende Gemisch.
An den Gemischaustrittsöffnungen dieser Brennerrohre 5 bilden
sich - im selben Flammenbereich mit den Brennerflammen 4 -
kleinere Flammen 8, die nachfolgend als "Halteflammen" bezeich
net sind, weil sie dem Zweck dienen, im Falle eines Abhebens
und Erlöschens der Brennerflammen 4 eine neuerliche Überzündung
des Brenners und damit dessen kontinuierliche Funktion aufrecht
zuerhalten.
Ein Brennerrohr 5 für solche Halteflammen 8 kann - gemäß der
Ausführungsform nach Fig. 1 - in der Mitte der Brennerkammer
oberseite verlaufen, solche Brennerrohre 5 können aber auch -
gemäß der Fig. 2 und 3 - paarweise beidseits der Mittelebene der
Brennerkammer 1 zwischen den Brennerflammen 4 angeordnet sein.
Damit sich die Halteflammen 8 wünschenswerterweise in der
unmittelbaren Nähe der Flammenwurzeln der Brennerflammen 4
befinden, wo sie die ihnen zugedachte Funktion optimal zu
erfüllen vermögen, sind die Brennerrohre 5 in Einbuchtungen 9
der oberseitigen Wandung der Brennerkammer 1 teilweise
versenkt angeordnet. Wie Fig. 3 zeigt, können die Mischrohre 6
solcher Brennerrohre 5 unmittelbar in den die Gemischaustritts
öffnungen aufweisenden Bereich übergehen.
Fig. 4 und 5 zeigen eine Ausführungsform, derzufolge die
Brennerrohre 5 für die Halteflammen 8 innerhalb der Brenner
kammer 1 verlaufen und die Innenseite deren oberseitiger Wandung
tangieren, wobei die Gemischaustrittsöffnungen dieser
Brennerrohre 5 sowohl deren Wandung als auch die Wandung der
Brennerkammer 1 im tangierenden Bereich durchsetzen.
Bei Anordnung eines Paares solcher Brennerrohre 5 können diese
- ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2 - beidseits
der Mittelebene der Brennerkammer 1 angeordnet werden. Die
Mischrohre 6 dieser Brennerrohre 5 durchsetzen bei dieser
Ausführungsform die Stirnwand der Brennerkammer 1.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Brennerrohre 5
für die Halteflammen 8 längsseitig an die Oberseite der Wandung
der Brennerkammer 1 ansetzen. Die Wandungen solcher Brenner
kammern 1 können mit den Wandungen der benachbarten
Brennerrohre 5 und Brennerkammern 1 gemeinsam aus einem Blech
zuschnitt gefertigt werden und können sich über die gesamte
Breite eines mehrere solche Brennerkammern 1 aufweisenden
Brenners erstrecken.
Es empfiehlt sich, die Oberseite sowohl der Brennerkammern
1 als auch die der Brennerrohre 5 mit einer aufwärts gerichteten
Wölbung zu profilieren , um dadurch die Halteflammen 8 in
ihre ideale Position in bezug zu den Flammenwurzeln der
Brennerflammen 4 zu bringen.
Bei den Ausführungsformen nach Fig. 6 und 7 wird darauf zu
achten sein, daß den Brennerflammen 4 und Halteflammen 8 Sekun
därluft zuströmen soll. Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ist der
Bereich 10 zwischen den Brennerrohren 5 benachbarter Brenner
kammern 1 derart zu gliedern, daß die Sekundärluftführung
zwischen den über gesonderte Mischrohre 6 mit Gemisch gespeisten
Brennerrohren 5 ungehindert erfolgen kann. Fig. 8 zeigt eine
Ausführungsform, derzufolge nur ein Mischrohr 6 eine zentrale
Gemischführung 11 dieses Bereiches 10 speist, von der aus die
beiden einander benachbarten Brennerrohre 5 mit dem die
niedrigere Luftzahl aufweisenden Gemisch gespeist werden.
Claims (10)
1. Verfahren zur Verbrennung von Brenngas-Verbrennungs
luft-Gemischen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verbrennungs
bereich zumindest zweierlei anteilsmäßig verschieden zusammen
gesetzte Gas-Luft-Gemische zugeführt und gemeinsam verbrannt
werden, wobei ein Gemisch mit geringerem Luftanteil und niedri
gerer Luftzahl im Bereich der Wurzeln der bei der Verbrennung
des Gemisches mit dem größeren Luftanteil und der höheren
Luftzahl entstehenden Brennerflammen verbrannt wird.
2. Brenner zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
bestehend aus zumindest einer länglichen, mit einem Brenngas-
Verbrennungsluft-Gemisch speisbaren Brennerkammer, deren ober
seitige Wandung Gemischaustrittsöffnungen aufweist, dadurch
gekennzeichnet, daß zumindest ein mit Gemischaustrittsöffnungen
für Halteflammen (8) versehenes, parallelverlaufendes Brenner
rohr (5) od.dgl. Führung für ein Gemisch mit niedrigerer
Luftzahl im Bereich der Gemischaustrittsöffnungen der Brenner
kammer, also im Bereich der Wurzeln der Brennerflammen (4)
verlaufend angeordnet ist.
3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Brennerrohr (5) für die Zuführung des Gemisches mit der
niedrigeren Luftzahl in zumindest einer Einbuchtung (9) der
Oberseite der Brennerkammer (1) versenkt zwischen deren Gemisch
Austrittsöffnungen verlaufend angeordnet ist (Fig. 1 bis 3).
4. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Brennerrohr (5) für die Zuführung des Gemisches mit der
niedrigeren Luftzahl die Innenseite der oberseitigen Wandung
der Brennerkammer (1) tangierend innerhalb der Brennerkammer (1)
verlaufend angeordnet ist, wobei die Gemischaustrittsöffnungen
dieses Brennerrohres (5) dessen oberseitige Wandung und die
Wandung der Brennerkammer (1) im tangierenden Bereich durch
setzen (Fig. 4, 5).
5. Brenner nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß mehrere Brennerrohre (5) in bezug zur
Mittelebene der Brennerkammer (1) symmetrisch angeordnet
sind (Fig. 2 bis 7).
6. Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Brennerrohre (5) längsseitig der Oberseite der Brenner
kammer (1) verlaufend angeordnet sind (Fig. 6, 7).
7. Brenner nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch je
ein zwei einander benachbarten Brennerkammern (1) gemeinsames
Brennerrohr (5) für das eine niedrigere Luftzahl aufweisende
Gemisch (Fig. 6).
8. Brenner nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch zwei einan
der benachbarten Brennerkammern (1) zugeordnete, einen Freiraum
(10) für den Durchtritt von Sekundärluft flankierende Brenner
rohre (5) (Fig. 7, 8).
9. Brenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Brennerrohre (5) einzeln von eigenen Mischrohren
(6) gespeist sind (Fig. 7).
10. Brenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Brennerrohre (5) über eine innerhalb des Frei
raumes (10) verlaufenden gemeinsame Mischkammer (11) und
ein dieser Mischkammer (11) zugeordnetes Mischrohr (6)
mit dem die niedrigere Luftzahl aufweisenden Gemisch gespeist
sind (Fig. 8) .
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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