DE4327088A1

DE4327088A1 - Brenner, insbesondere ein Industriebrenner

Info

Publication number: DE4327088A1
Application number: DE19934327088
Authority: DE
Inventors: Sighard Grohsmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-09-01
Filing date: 1993-08-12
Publication date: 1994-03-03

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner, insbesondere einen Industriebrenner, mit einer Brennkammer, eine in diese führende Brennstoffzuführung und mindestens einer Einblaseinrichtung, durch welche Verbrennungsluft und zusätzlicher Brennstoff vermischt in die Brennkammer eingeblasen wird.

Bei solchen Brennersystemen weiß man aufgrund langjähriger Erfahrung, daß zur Minimierung der Schadstoffemissionen darauf zu achten ist, daß Spitzentemperaturen in der Flamme zu vermeiden sind, um die thermische NO_x - Bildung möglichst niedrig zu halten.

Bei einem herkömmlichen Brennersystem nach der eingangs erwähnten Gattung ist es bekannt, zentral in eine Brennkammer mittels einer Düse Brennstoff einzublasen und überdies zusätzlich Brennstoff in Form von Gas vermischt mit Verbrennungsluft einzuführen und zu verbrennen. Aufgrund der unzulänglichen Vermischung von Brennstoff und Verbrennungsluft ergeben sich bei diesem bekannten Brennersystem jedoch relativ hohe NO_x - Werte. Um eine ideale Verbrennung zu erreichen, wird bei diesem herkömmlichen Brennersystem überdies eine externe Abgasrezirkulation vorgenommen, die in ihrem Aufbau relativ aufwendig und im Gebrauch teuer ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgegenüber darin, einen Brenner nach der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzubilden, daß mit ihm Schadstoffemissionen erheblich reduziert werden und er überdies aus einer einfachen Konstruktion besteht.

Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Einblaseinrich tung wenigstens ein statischer Mischer integriert ist, welcher zur homogenen Vermischung der Verbrennungsluft mit dem Brennstoff dient.

Dadurch wird eine absolut homogene Vermischung des Brennstoffes mit der Verbrennungsluft erzielt, wodurch Spitzentemperaturen in der Flamme und demzufolge vor allem die NO_x-Werte des Abgases beträchtlich vermindert werden.

Vorteilhaft sind zwei in einem Abstand zueinander plazierte, die Düse ausfül lende Mischer vorgesehen, mit denen die angestrebte homogene Vermischung verwirklicht wird.

Gemäß einem weiteren wesentlichen Erfindungsgedanken ist zusätzlich eine sekundäre Einblaseinrichtung vorgesehen, welche in die Brennkammer sich erstreckende Einblasdüsen aufweist, mittels denen eine interne Rauchgas rezirkulation bewirkt wird. Diese sekundäre Einblaseinrichtung besteht dabei aus einer äußerst einfachen Konstruktion und es werden keine zusätzlichen Antriebsaggregate wie bei bekannten externen Rauchgasrezirkulationen benötigt. Mit ihr wird eine weitere Herabsetzung der Flammentemperatur und damit der Schadstofferzeugung verwirklicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie weitere Vorteile derselben sind nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der einzigen Figur ist ein teilweiser Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Brenners schematisch dargestellt.

Ein in der einzigen Figur gezeigte Brenner 10, der vorzugsweise als Indu striebrenner verwendet wird, setzt sich im wesentlichen aus einer zentralen Brennstoffzuführung 20, 30, aus einer primären und einer sekundären Einbla seinrichtung sowie aus einer Brennkammer 60 zusammen. Die Brennstoffzu führung 20, 30 wie auch die Einblaseinrichtungen sind in einem Brennerge häuse 18 untergebracht, an welches eine die Brennkammer 60 bildende Brennkammerwandung 55 dicht anschließt. Im Zentrum des Brennergehäuses 18 erstreckt sich eine durchgehende Lanze 20′, die eingangsseitig eine Zer stäubereinrichtung 21 mit einem Ölanschluß 22 und einem Dampfanschluß 24, indessen ausgangsseitig einen Düsenkörper 20′′ aufweist, mittels dem das als Brennstoff dienende zerstäubte Öl zentral in die Brennkammer 60 unter Druck eingeblasen wird. Gleichfalls kann durch die Brennstoffzuführung 30 Verbrennungsluft 19 und mit ihr vermischtes, ebenfalls als Brennstoff einge setztes Gas 26 in die Brennkammer 60 eingeführt werden. Zweckmäßigerweise ist dazu ein die Lanze 20′ konzentrisch umschließendes Rohr 36 und ein in diesem unmittelbar vor der Brennkammer 60 befestigter, mit einer Gas zufuhrleitung 33 versehener Gaseinsatz 35 vorgesehen. Das Rohr 36 ist dabei mit einem seitlich abgehenden Rohrteil 15 verbunden, in welchen Verbren nungsluft 19 zugeführt wird. Die in das Rohr 36 einströmende Luft 19 wird folglich durch eine im Gaseinsatz 35 versehene ringförmige äußere Öffnung 38 mit dem Gas vermischt und zur Verbrennung in die Brennkammer 60 ein geleitet.

Eine primäre Einblaseinrichtung 40 weist mehrere in die Brennkammer 60 führende Düsen 40′ auf, welche parallel und gleichmäßig um die zentrale Brennstoffzuführung 20, 30 angeordnet sind. In eine jeweilige Düse 40′ wird durch eine koaxial in diese führende Lanze 44 einerseits Gas 26 und ande rerseits vom Rohrteil 15 her Luft 19 zugeleitet. Erfindungsgemäß wird die ses Gas 26 zusammen mit der Luft 19 mittels zwei in einem Abstand zueinan der plazierter, die Düse 40′ füllender statischer Mischern 45 homogen ver mischt und in die Brennkammer 60 eingespritzt. Bei diesen statischen Mischern 45 handelt es sich um an sich handelsübliche Mischgeräte, wie sie bspw. von der Firma SULZER, Schweiz unter dem Namen "Statische Gasmi scher" vertrieben werden. Diese neuartige Verwendung zum Mischen von Luft und Brennstoff bei einem Brenner ergibt bei dessen Benutzung eine außergewöhnliche Verbesserung bezüglich Schadstoffemissionen.

Eine Verringerung insbesondere der Stickoxidbildung wird darüberhinaus erreicht, wenn in dem Brenner 10 zusätzlich eine sekundäre Einblaseinrich tung vorgesehen ist, welche in die Brennkammer 60 sich erstreckende Ein blasdüsen 50 aufweist, mittels denen eine interne Rauchgasrezirkulation bewirkt wird. Diese in einer Mehrzahl, bspw. sechs, die zentrale Brennstoff zuführung 20, 30 umgebenden und zueinander in einem gleichen Winkel an geordneten Einblasdüsen 50 erstrecken sich dabei derart ins Innere der Brennkammer 60, daß das durch die Verbrennung des Brennstoffes gebildete Rauchgas 51 rezirkuliert wird und es sich dadurch wieder mit dem in die Brennkammer 60 strömenden und darin verbrennenden Luft/Gas-Gemisch von der primären Einblaseinrichtung 40 her durchmischt. Dies ist mit den ange deuteten Pfeilen 51 verdeutlicht. Die Austrittsöffnungen 50′ der Einblasdüsen 50 verlaufen daher in Richtung des von der Brennstoffzuführung 20 und der primären Einblaseinrichtung 40 eingeblasenen Luft/Gas-Gemisches, jedoch in einem Winkel zwischen 10 und 30 Winkelgraden gegen dieses Gemisch ge richtet und zudem in Längsrichtung gesehen in einem festgelegten Abstand zu den Düsen 20′, 40′ der Brennstoffzuführung 20 resp. der primären Einblas einrichtung 40. Auf das Rauchgas wird dadurch eine entsprechend den Pfeilen 51 verlaufende Umwälzbewegung erzeugt. Die Menge der in die sekundäre wie auch in die primäre Einblaseinrichtung 50 zugeführte Luft 19 kann mit tels Regelklappen 16, 14 in dem jeweiligen Rohrteil 13, 15 gesteuert werden, wodurch bei jeder geforderten Brennerleistung ein optimales Luft/Brenn stoffgemisch einstellbar ist.

Im übrigen sind unmittelbar neben der Brennkammer 60 noch um das Gehäuse 18 mehrmals geführte Kühlrohre 56 gezeigt. Fernerhin kann es von Vorteil sein, wenn in die primäre Einblaseinrichtung 40 nebst dem Brenngas Kühl dampf 29 zugeführt wird.

Anstelle von Verbrennungsluft könnte auch ein anderes, Sauerstoff enthal tendes Medium oder sogar reiner Sauerstoff verwendet werden. Aus Ko stengründen ist es aber sicherlich ans sinnvollsten, den Brenner mit Luft zu versorgen.

Die Erfindung ließe sich selbstverständlich noch mit anderen Ausführungen erläutern. So könnte zum Beispiel für eine Düse der primären Einblaseinrich tung auch nur ein statischer Mischer oder bei einem größeren Bautyp drei oder noch mehr eingesetzt sein.

Claims

1. Brenner, insbesondere ein Industriebrenner, mit einer Brennkammer (60), eine in diese führende Brennstoffzuführung (20, 30) und mindestens einer Einblaseinrichtung (40), durch welche Verbrennungsluft (19) und zu sätzlicher Brennstoff (26) vermischt in die Brennkammer (60) eingeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Einblaseinrichtung (40) wenigstens ein statischer Mischer (45) integriert ist, welcher zur homogenen Vermischung der Verbrennungsluft (19) mit dem Brennstoff (26) dient.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Düse (40′) der Einblaseinrichtung (40) zwei in einem Abstand zueinander plazierte, diese ausfüllende statischer Mischer (45) vorgesehen sind.

3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einblaseinrichtung (40) mehrere in die Brennkammer (60) führende Düsen (40′) aufweist, welche je einen oder mehrere statische Mischer (45) enthalten und parallel und gleichmäßig um die zentral angeordnete Brennstoffzufüh rung (20, 30) angeordnet sind.

4. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß mit der zentralen Brennstoffzuführung (20, 30) durch eine zentrisch angeordnete Lanze (20′) zerstäubtes Öl (22) und durch einen diese umgebenden Gaseinsatz (30) ein mit Luft vermischtes brennbares Gas (25) in die Brennkammer (60) eingeblasen wird.

5. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß in die Düsen (40′) der Einblaseinrichtung (40) ein brennbares Gas (25) und Verbrennungsluft (19) getrennt voneinander eingeführt wird.

6. Brenner, insbesondere ein Industriebrenner, mit einer Brennkammer (60), eine in diese führende Brennstoffzuführung (20, 30) und mindestens ei ner primären Einblaseinrichtung (40), durch welche Verbrennungsluft (19) und zusätzlicher Brennstoff vermischt in die Brennkammer (60) eingeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine sekundäre Einblasein richtung (40) vorgesehen ist, welche in die Brennkammer (60) sich erstreckende Einblasdüsen (50) aufweist, mittels denen eine interne Rauchgasrezir kulation bewirkt wird.

7. Brenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einblas düsen (50) dieser sekundären Einblaseinrichtung (40) die zentrale Brenn stoffzuführung (20, 30) umgeben und sich derart bis ins Innere der Brenn kammer (60) erstrecken, daß das durch die Verbrennung des Brennstoffes gebildete Rauchgas (51) rezirkuliert wird und es sich dadurch wieder mit dem in die Brennkammer (60) strömenden Luft/Gas-Gemisch von der primären Einblaseinrichtung (40) her durchmischt.

8. Brenner nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (50′) der Einblasdüsen (50) dieser sekundären Einblasein richtung in Richtung des von der Brennstoffzuführung (20, 30) und der primä ren Einblaseinrichtung (40) eingeblasenen Luft/Gas-Gemisches verläuft, je doch in einem Winkel zwischen 10 und 30 Winkelgraden gegen dieses Ge misch gerichtet, und zudem in Längsrichtung gesehen in einem festgelegten Abstand zu der Lanze (20′) der Brennstoffzuführung bzw. der Düsen (40) der primären Einblaseinrichtung (40).