DE3916567A1 - Device for the stepwise combustion of a fuel-air mixture - Google Patents
Device for the stepwise combustion of a fuel-air mixtureInfo
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Abstract
Description
Das Hauptpatent Nummer 39 03 687 betrifft eine Vorrich tung zur stufenweisen Verbrennung eines Brennstoff-Luft- Gemisches in zumindest zwei in dessen Strömungsrichtung nacheinander angeordneten Brennkammern.The main patent number 39 03 687 concerns a Vorrich device for the gradual combustion of a fuel-air Mixture in at least two in its direction of flow successively arranged combustion chambers.
Eine solche Vorrichtung dient der schadstofffreien Ver brennung von Brennstoff-Luft-Gemischen, indem der zweiten Verbrennungsstufe ein Gemisch zugeführt wird, das die Abgase der ersten Verbrennungsstufe und darin allenfalls enthaltenen unverbrannt gebliebenen Brennstoff umfaßt, also Schadstoffe, die in der zweiten Verbrennungsstufe vollständig oxidiert werden können.Such a device is used for pollution-free Ver combustion of fuel-air mixtures by the second Combustion stage is fed a mixture that the Exhaust gases from the first combustion stage and at most therein contained unburned fuel, So pollutants in the second stage of combustion can be completely oxidized.
Gemäß der im Hauptpatent geschützten Erfindung ist bei einer solchen Einrichtung jeder der beiden von je einer Brennerplatte begrenzten Brennerkammern ein eigener Wär metauscher zugeordnet. Das zu verbrennende Gemisch wird zunächst einer ersten Brennkammer zugeführt. Die Luftzahl des für die erste Verbrennungsstufe bestimmten Gemisches ist kleiner als 1, so daß diese erste Verbrennung unvoll ständig erfolgt.According to the invention protected in the main patent is at such a facility each of the two of each Burner plate limited burner chambers a separate heat assigned to the exchanger. The mixture to be burned first fed to a first combustion chamber. The air number of the mixture intended for the first combustion stage is less than 1, so this first combustion is incomplete takes place constantly.
Das aus unverbranntem Brennstoff und den Abgasen der er sten Verbrennung bestehende Gemisch wird nun durch den der ersten Brennkammer zugeordneten Wärmetauscher ge kühlt, um die thermisch bedingte Entstehung von NO zu unterbinden, und das in der ersten Verbrennungsstufe ent standene Abgas wird nun mit den darin enthaltenen Schad stoffen, unter anderem unverbrannt gebliebenem Brenn stoff, in der zweiten Brennkammer der zweiten Verbren nungsstufe zugeführt, in der die beim ersten Verbren nungsvorgang unverbrannt gebliebenen Schadstoffe vollständig oxidiert werden.That from unburned fuel and the exhaust gases from it Most combustion existing mixture is now by the the heat exchanger assigned to the first combustion chamber cools to the thermal formation of NO prevent, and that ent in the first combustion stage standing exhaust gas is now with the damage contained therein fabrics, including unburned distillate substance, in the second combustion chamber of the second combustion stage in which the first combustion unburned pollutants be completely oxidized.
Der Vorteil dieser Vorgangsweise besteht vor allem darin, daß in der ersten Verbrennungsstufe bereits ein Teil des Brenngases umgesetzt wird, infolge der Kühlung der ersten Verbrennungsstufe die Verbrennungstemperatur auch in der zweiten Verbrennungsstufe vergleichsweise niedrig bleibt und somit die thermisch bedingte Ausbildung von NO ver mieden werden kann.The main advantage of this approach is that that in the first stage of combustion part of the Fuel gas is implemented as a result of cooling the first Combustion stage the combustion temperature also in the second combustion stage remains comparatively low and thus the thermal formation of NO ver can be avoided.
Gemäß dem im Hauptpatent geschützten Verfahren hat es sich als empfehlenswert erwiesen, in Strömungsrichtung des Brennstoff-Luft-Gemisches hinter dem der ersten Brennkammer zugeordneten Wärmetauscher eine Verbrennungs luftführung für zusätzliche Verbrennungsluft in das die Abgase der ersten Brennkammer enthaltende Gemisch münden zu lassen. Dem Stammpatent zufolge ummantelte diese Füh rung für zusätzliche Verbrennungsluft die erste Brennkam mer.According to the procedure protected in the main patent, it has proved to be advisable in the direction of flow of the fuel-air mixture behind that of the first Combustion chamber associated heat exchanger a combustion air duct for additional combustion air into the Exhaust gases from the first combustion chamber containing mixture open allow. According to the parent patent, this encased Füh the first combustion chamber for additional combustion air mer.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine verbes sernde Weiterbildung der im Stammpatent geschützten Er findung und betrifft zunächst die Zufuhr der zusätzli chen, sekundären Verbrennungsluft in den Abgasstrom der ersten Brennkammer.The present invention relates to a verb continuing education of the Er protected by the master patent finding and initially concerns the supply of the additional chen, secondary combustion air in the exhaust gas stream first combustion chamber.
Erfindungsgemäß ist bei einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Gattung einer radialen Zufuhrleitung für die zusätzliche Verbrennungsluft eine Ringleitung angeschlos sen, die die Achse des aus der ersten Brennkammer austre tenden Abgasstromes umringt und von diesem Abgasstrom durchquert wird.According to the invention is the beginning of a device designated genus of a radial feed line for the additional combustion air connected to a ring line sen, which exits the axis of the first combustion chamber tendency exhaust gas flow and surrounded by this exhaust gas flow is crossed.
Durch eine solche Ringleitung wird die zusätzliche Ver brennungsluft dem Abgasstrom der ersten Brennkammer so günstig beigemengt, daß an der Außenseite der Ringleitung ein Rezirkulationsstrom aus den Abgasen entsteht, der dem Bereich der Flammenwurzeln der zweiten Verbrennungsstufe durch selbsttätige Ansaugung zuströmt.With such a ring line, the additional Ver combustion air to the exhaust stream of the first combustion chamber conveniently added that on the outside of the loop a recirculation flow from the exhaust gases, which Area of the flame roots of the second combustion stage flows in through automatic suction.
Nach einer Variante des Erfindungsgegenstandes kann mit einer solchen in einer Ringführung mündenden Zufuhrlei tung nicht nur sekundäre Verbrennungsluft, sondern auch mit Brenngas vermengte Luft oder reines Brenngas zuge führt werden, gegebenenfalls in einem zusätzlichen, in die Ringleitung einbezogenen Kanal.According to a variant of the subject matter of the invention such a feed line leading into a ring guide not only secondary combustion air, but also air mixed with fuel gas or pure fuel gas are carried out, if necessary in an additional one, in channel included in the loop.
Weitere Erfindungsmerkmale betreffen die Gestaltung der den Brennkammern zugeordneten Wärmetauscher.Other features of the invention relate to the design of the the heat exchangers assigned to the combustion chambers.
So kann im Rahmen der Erfindung den beiden Brennkammern vereinfacht ein gemeinsamer Wassermantel zugeordnet sein, dessen im Bereich der ersten Brennkammer mündendem Rück lauf und dessen vom Endbereich der zweiten Brennkammer ausgehendem Vorlauf eine Umlaufheizung angeschlossen ist.So can within the scope of the invention, the two combustion chambers simplified to be assigned a common water jacket, its rear opening in the area of the first combustion chamber run and its from the end region of the second combustion chamber a circulating heater is connected.
Es kann aber - gleichfalls sehr einfach gestaltbar - der der ersten Brennkammer zugeordnete Wärmetauscher auch aus einem nur diese Brennkammer umhüllenden Wassermantel be stehen.But it can also - very easily designed - the also assigned to the first combustion chamber a water jacket that only envelops this combustion chamber stand.
Zur Kühlung der aus der ersten Brennkammer stammenden Abgase kann sich ein der ersten Brennkammer zugeordneter Wärmetauscher über die Abgasführung dieser Brennkammer oder über den Flammenbereich der ersten Brennerplatte er strecken.For cooling those from the first combustion chamber Exhaust gases can be assigned to the first combustion chamber Heat exchanger via the exhaust gas routing of this combustion chamber or over the flame area of the first burner plate stretch.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen veranschaulicht und nachstehend anhand dieser Zeichnungen erläutert.Embodiments of the subject matter of the invention are in the drawings and illustrated below of these drawings.
Im einzelnen zeigen:In detail show:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einem sche matischen Längsschnitt, Fig. 1 shows a device according to the invention in a specific matic longitudinal section,
Fig. 2 ist ein Querschnitt nach II-II der Fig. 1, Fig. 2 is a cross section according to II-II of Fig. 1,
Fig. 3 bis 6 zeigen verschiedenerlei Ausführungsformen des der ersten Brennkammer zugeordneten Wärmetauschers in Teillängsschnitten. FIGS. 3 to 6 show verschiedenerlei embodiments of the first combustion chamber associated with the heat exchanger in partial longitudinal sections.
Gemäß Fig. 1 wird die Verbrennungsluft der Brennerplatte 1 eines Gasbrenners zunächst über eine Verbrennungsluft führung 3 zugeführt, in deren Achse sich eine über eine radiale Zuleitung 2 mit Brenngas gespeiste, radiale Aus trittsöffnungen aufweisende Gasdüse 4 befindet. Das aus Brenngas und Verbrennungsluft bestehende Gemisch wird durch die Gemischführung 8 zur Brennerplatte 1 geführt, die diese Gemischführung 8 gegen die erste Brennerkammer 6 begrenzt, der zwecks Kühlung irgend ein grundsätzlich beliebig gestaltbarer, in Fig. 1 nicht dargestellter Wärmetauscher zugeordnet sein kann.Referring to FIG. 1, the combustion air of the burner plate 1 is a gas burner via a first combustion air supply 3 is supplied, in whose axis a driven by a radial feed line 2 with fuel gas, is from radial openings having gas nozzle 4 is located. The mixture consisting of fuel gas and combustion air is passed through the mixture guide 8 to the burner plate 1 , which delimits this mixture guide 8 against the first burner chamber 6 , which for cooling purposes can be assigned to any heat exchanger that can be configured in any way, not shown in FIG. 1.
Dieser ersten Brennkammer 6 wird das Brenngas-Luft-Ge misch aus der Gemischführung 8 mit einer Luftzahl zuge führt, die geringer als 1 ist, so daß in dieser Brenn kammer 6 nur eine unvollständige Verbrennung stattfindet.This first combustion chamber 6 , the fuel gas-air mixture from the mixture guide 8 is supplied with an air ratio that is less than 1, so that in this combustion chamber 6 only incomplete combustion takes place.
Zur vollständigen Verbrennung strömt das Abgas aus der ersten der zweiten Brennkammer 9 zu, der ein zweiter, gleichfalls grundsätzlich beliebig gestaltbarer und in Fig. 1 nicht dargestellter Wärmetauscher zugeordnet sein kann. Dem aus noch unverbranntem Gemisch und den Abgasen aus der ersten Brennkammer 6 zusammengesetzten Gemisch 11 wird nun zusätzliche Verbrennungsluft 12 aus der Verbren nungsluftführung 5 zugeführt, damit dieses Gemisch dann mit einer Luftzahl oberhalb 1 in der zweiten Brennkammer 9 einer vollständigen Verbrennung zugeführt werden kann. Aus dem Abgasabzug 15 treten somit nur weitestgehend schadstofffreie Abgase aus.For complete combustion, the exhaust gas flows from the first to the second combustion chamber 9, to which a second heat exchanger, which can also be configured in principle as desired and is not shown in FIG. 1, can be assigned. The mixture 11 composed of still unburned mixture and the exhaust gases from the first combustion chamber 6 is now supplied with additional combustion air 12 from the combustion air duct 5 so that this mixture can then be supplied with an air ratio above 1 in the second combustion chamber 9 for complete combustion. Exhaust fume 15 thus only leaves exhaust gases that are largely free of pollutants.
An die der Zufuhr der zusätzlichen Verbrennungsluft 12 dienende Verbrennungsluftführung 5 ist erfindungsgemäß eine Ringleitung 18 angeschlossen, die dieses Gemisch bei seinem Eintritt in die Brennkammer 9 in eine um dem Ge mischstrom 11 kreisende Bewegung versetzt, so daß sich die sekundäre Verbrennungsluft innig mit dem aus Abgas und unverbranntem Brennstoff bestehenden Gemischstrom 11 verwirbelt, bevor dieses Gemisch in der Brennkammer 9 zur Verbrennung gebracht wird. Dabei entsteht an der Außen seite der Ringleitung 18 ein Rezirkulationsstrom, der aus Abgasen besteht und dem Gemischstrom 11 zuströmt.To the supply of the additional combustion air 12 serving combustion air duct 5 , a ring line 18 is connected according to the invention, which sets this mixture when it enters the combustion chamber 9 in a circular flow around the Ge mixed flow 11 , so that the secondary combustion air intimately with the exhaust gas and unburned fuel existing mixture stream 11 swirled before this mixture is brought to combustion in the combustion chamber 9 . This creates a recirculation stream on the outside of the ring line 18 , which consists of exhaust gases and flows to the mixture stream 11 .
Nach dem Passieren dieser zweiten Verbrennungsstufe durchströmen die Abgase den nicht dargestellten zweiten Wärmetauscher. Gemäß einer Variante könnte dem der zwei ten Brennkammer 9 zuströmenden Gemisch 11 über die Ring leitung auch ein Gas-Luft-Gemisch oder reines Brenngas zugeführt werden, um ein Gemisch zu schaffen, das mit ei ner optimalen Zusammensetzung eine vollkommene, schad stoffarme Verbrennung ermöglicht.After passing through this second combustion stage, the exhaust gases flow through the second heat exchanger, not shown. According to a variant, the mixture 11 flowing into the second combustion chamber 9 could also be supplied with a gas-air mixture or pure fuel gas via the ring line in order to create a mixture which enables a perfect, low-pollutant combustion with an optimal composition.
Die Fig. 3 bis 6 zeigen - bloß beispielsweise - ver schiedene Varianten von Wärmetauschern, die in den Brenn kammern 6 und 9 Verwendung finden können. Figs. 3 to 6 show - just for example - ver different types of heat exchangers, the chambers into the combustion can find 6 and 9 use.
So zeigt Fig. 3 einen beiden Brennkammern 6 und 9 ge meinsamen Wassermantel, dessen Teil 7 der Brennkammer 6 und dessen Teil 10 der Brennkammer 9 zugeordnet ist und der über einen Vorlauf 13 und einen Rücklauf 17 eine Heizungsanlage versorgt.So Fig. 3 shows a two combustion chambers 6 and 9 ge common water jacket, part 7 of the combustion chamber 6 and part 10 of the combustion chamber 9 is assigned and which supplies a heating system via a flow 13 and a return 17 .
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der nur die Brennkammer 6 von einem solchen Wassermantel 7 ummantelt ist. FIG. 4 shows an embodiment in which only the combustion chamber 6 is encased by such a water jacket 7 .
Fig. 5 zeigt einen aus einer Rohrschlange, einem Lamel lenrohr oder dergleichen bestehenden Wärmetauscher 7, der sich quer über die Abgasführung der Brennkammer 6 er streckt und Fig. 6 einen solchen Wärmetauscher 7, der durch den Flammenbereich der Brennerplatte 1 verläuft. Im einen Fall kühlt der Wärmetauscher 7 die Abgase, im ande ren Fall den Flammenbereich. Fig. 5 shows a consisting of a coil, a Lamel lenrohr or the like existing heat exchanger 7 , which extends across the exhaust duct of the combustion chamber 6 he and Fig. 6 such a heat exchanger 7 , which extends through the flame area of the burner plate 1 . In one case, the heat exchanger 7 cools the exhaust gases, in the other case the flame area.
In allen diesen Varianten sind die Wärmetauscher an den Vorlauf 13 und den Rücklauf 17 einer Umlaufheizung ange schlossen. So wie bei der vom Stammpatent geschützten Er findung kann der Vorlauf 13 des der ersten Brennkammer 6 zugeordneten, der Kühlung dieser Brennkammer dienenden Wärmetauschers 7 über eine das Kühlmittel, vorzugsweise Wasser, führende Leitung an den Rücklauf eines der zwei ten Brennkammer 9 zugeordneten Wärmetauschers 10 ange schlossen sein.In all these variants, the heat exchangers are connected to the flow 13 and the return 17 of a circulating heater. As with the invention protected by the parent patent, the flow 13 of the first combustion chamber 6 assigned, the cooling of this combustion chamber serving heat exchanger 7 via a coolant, preferably water, leading line to the return of one of the two th combustion chamber 9 assigned heat exchanger 10 be closed.
Claims (5)
Applications Claiming Priority (2)
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AT24188A AT391185B (en) | 1988-02-08 | 1988-02-08 | DEVICE FOR STAGE COMBUSTION OF A FUEL-AIR MIXTURE |
AT136688 | 1988-05-25 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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DE19893916567 Ceased DE3916567A1 (en) | 1988-02-08 | 1989-05-20 | Device for the stepwise combustion of a fuel-air mixture |
Country Status (1)
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DE (1) | DE3916567A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0527565A2 (en) * | 1991-08-09 | 1993-02-17 | Robert David Eden | Waste gas burner |
US6736635B1 (en) * | 1999-11-02 | 2004-05-18 | Ebara Corporation | Combustor for exhaust gas treatment |
-
1989
- 1989-05-20 DE DE19893916567 patent/DE3916567A1/en not_active Ceased
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0527565A3 (en) * | 1991-08-09 | 1993-05-26 | Robert David Eden | Waste gas burner |
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