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Verfahren zur Vermeidung des Zurückschlagens der Flamme bei Brennern
mit getrenntem Misch- und Verbrennungsraum für gasförmige, verdampfte flüssige oder
staubförmige Brennstoffe Die Erfindung betrifft Brenner, bei denen in einem besonderen
Mischraum Brennstoff (gasförmig, staubförmig oder verdampft flüssig) und Luft oder
ein anderes die Verbrennung förderndes Mittel gemischt und in einem anderen davon
getrennten Raum zur Verbrennung gebracht werden. Bei solchen Brennern ist es üblich,
Misch- und Verbrennungsraum durch eine oder mehrere Öffnungen miteinander zu verbinden.
Dabei muß die Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches in der oder in den Verbindungsöffnungen
stets über der Rückzündungsgeschwindigkeit gehalten werden, um ein Zurückschlagen
der Flamme in den Mischraum zu verhüten.
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Man hat deshalb bei Brennern mit getrenntem Misch- und Verbrennungsraum,
um ein Zurückschlagen der Flamme in den Mischraum beim Kleinstellen des Brenners
zu verhindern, schon vorgeschlagen, beim Drosseln der Gas- und Luftzufuhr zusätzlich
Luft in die Mischkammer einzuführen, um die Gesamtgasmenge etwa auf den Betrag bei
Vollbetrieb des Brenners zu vergrößern und dadurch ihre Strömungsgeschwindigkeit
beim Übergang vom Mischzum Verbrennungsraum genügend hoch zu halten, so daß ein
Zurückschlagen der Flamme in den Mischraum vermieden wird. Die zusätzliche Beimengung
der Luft im Überschuß hat aber den Nachteil, daß beim Kleinstellen des Brenners
der Charakter der Flamme geändert wird, da die Flamme stark oxydierend wird, was
bei vielen Industriefeuerungsanlagen, z. B. bei Glühöfen, unerwünscht ist.
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Gemäß der Erfindung wird daher als Zusatzgas statt der Luft Rauchgas
oder ein anderes indifferentes, die Verbrennung nicht unterstützendes Gas verwendet.
Die Maßnahme, bei Industriefeuerungen den Heizgasen Rauchgas zuzusetzen, ist bekannt.
Dadurch soll ein örtliches Ansteigen der Temperatur im Feuerraum über ein gewünschtes
Maß hinaus verhindert werden. Bei solchen Brennern ferner, die nur den üblichen
einheitlichen Misch- und Verbrennungsraum haben, ist es bekannt, Rauchgas den Heizgasen
in regelbarer Menge vor der Brennermündung zuzusetzen, um eine längere oder kürzere
Flamme zu erzeugen. Ein Zurückschlagen der Flamme kommt dabei nicht in Frage.
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Im vorliegenden Falle handelt es sich aber um die Verwendung dieser
bekannten Maßnahme bei Brennern mit getrenntem Misch- und Verbrennungsraum, und
zwar wird hier das Rauchgas in den Mischraum der beiden Verbrennungsmittel eingeführt.
Wird jetzt ein solcher Brenner kleingestellt und sinkt daher die Gasgeschwindigkeit
in den Verbindungsöffnungen zwischen Misch- und Verbrennungsraum, so wird durch
die Zuführung von Rauchgas die in der Zeiteinheit in den Verbrennungsraum übertretende
Gasmenge auf annähernd
derselben Höhe gehalten. Die Strömungsgeschwindigkeit
des Gasgemisches in den genannten Verbindungsöffnungen bleibt dann annähernd gleich
hoch, und ein Zurückschlagen der Flamme in den Mischraum ist unmöglich. Dabei sinkt
durch die Beimischung des Rauchgases zu dem Brennstoffluftgemisch die Rückzündungsgeschwindigkeit
des neuen Gemisches in der Regel ebenfalls. Es wird daher in den meisten Fällen
nicht nötig sein, die Rauchgaszufuhr in demselben Maße zu steigern, wie die Brennstoff-
und Luftzufuhr gedrosselt wird.
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Durch die Beimischung eines indifferenten Gases wird erreicht, daß
der Charakter der Flamme im wesentlichen unverändert bleibt. Die Verwendung von
Rauchgas als Zusatzgas bringt noch den Vorteil mit sich, daß Rauchgase gewöhnlich
in warmem Zustand zur Verfügung stehen und daher bei ihrer Verwendung die Flammentemperatur
nicht so weit erniedrigt wird als bei der Verwendung eines kalten Gases.
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Zweckmäßig werden die Regelglieder für die Brennstoff-, Luft- und
Rauchgaszufuhr derart miteinander gekuppelt, daß bei Drosselung der Brennstoff-
und Luftzufuhr zwangsläufig die Rauchgaszufuhr in dem erforderlichen Maße gesteigert
wird. Zur Ausführung dieses Verfahrens sind verschiedene Vorrichtungen denkbar.
Beispielsweise kann die Zufuhr der drei Mittel durch je ein getrenntes Gebläse bewirkt
werden. Die Regelung kann dann durch entsprechende Regelung der Umdrehungszahl der
Antriebsmotore auf elektrischem Wege erfolgen. Die Regelung der Zufuhr der drei
Mittel kann auch durch in den Zuführungsleitungen angeordnete Absperrglieder erfolgen,
die derart miteinander gekuppelt sind, daß die Zufuhr von Rauchgas im umgekehrten
Sinne wie die Zufuhr von Brennstoff und Luft geändert wird. Die Kupplung von mehreren
Absperrgliedern ist bei Brennern an sich bekannt.
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In der Zeichnung sind Gasbrenner dargestellt, deren Mischraum Brenngas,
Luft und Rauchgas regelbar zugeführt wird, wobei die die Zuführung der drei Mittel
steuernden Regelglieder derart miteinander gekuppelt sind, daß bei Änderung der
Gas-und Luftzufuhr die Rauchgaszufuhr zwangsläufig in entgegengesetztem Sinne geändert
wird. Es zeigen die Abb. i und 2 einen Brenner mit getrennten und mit Regelgliedern
versehenen Zuführungsleitungen für das Brenngas, die Luft und das Rauchgas, und
die Abb.3 und 4 zeigen den Mischraum eines Brenners, bei dem Außenluft durch das
Gas unmittelbar in den Mischraum angesaugt wird und die Steuerung der Luft- und
Rauchgaszuführung durch ein gemeinsames Regelglied zwangsläufig bei der Änderung
der Gaszufuhr erfolgt.
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Bei dem Brenner nach Abb. i und 2 strömt der Brennstoff durch die
Leitung 1, die Luft durch die Leitung 2 und das Rauchgas durch die Leitung 3 in
den Mischraum 4. In die Brenngasleitung i ist ein mit einer Längsbohrung und einer
seitlichen Einlaßöffnung versehenes Hahnküken 5 eingebaut, in die beiden anderen
Leitungen je ein Halmküken 6 und 7 mit quer durchgeführtem Durchlaßkanal. Die drei
Küken sind durch Hebel 8, g und. io und Verbindungsstangen ii und 12 zwecks gemeinsamer
Verstellung miteinander verbunden. Das freie Ende des Hebels 8, der das Küken in
der Rauchgaszuleitung verstellt, besitzt einen Längsschlitz 13, in dem der Gelenkbolzen
der Verbindungsstange 12 verschoben werden kann. Die wirksame Länge des Hebels 8
ist also veränderbar und somit auch der Öffnungsweg des zugehörigen Kükens 6 bei
gleichen Verstellbewegungen der Verbindungsstange 12. Dadurch kann je nach der Beschaffenheit
des Brennstoffes das Verhältnis von Brennstoff- und Luftzufuhr einerseits zu der
Rauchgaszufuhr andererseits geändert werden.
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Bei der in Abb. 3 und 4 dargestellten Mischkammer ist die Brennstoffzuführungsleitung
mit 14 und die Rauchgaszuleitung mit 15 bezeichnet. Die Luft wird durch die Öffnung
16 durch das aus der Düse 17 austretende Gas angesaugt. Zum Abschluß der Brennstoffdüse
17 dient die Nadel 18, in die ein Stift ig eingesetzt ist, der in einer schraubenförmigen
Nut 2o gleitet. Zum Abschluß der Rauchgaszuleitung 15 und der Luftzutrittsöffnung
16 dient ein Drehschieber 21 mit Öffnungen 22 und 23, die so gelegt sind, daß, wenn
bei der Drehung des Schiebers 21 die Luftzufuhr allmählich abgesperrt wird, die
Rauchgaszufuhr entsprechend freigegeben wird. Der Drehschieber 21 besitzt einen
Ansatz 24 (Abb. 3), der in seinem oberen Teil einen Längsschnitt 25 hat. In diesem
gleitet ein zweiter mit der Nadel 18 fest verbundener Stift 26. Beim Drehen der
Nadel 18 gleitet der Stift ig in der schraubenförmigen Nut 2o, so daß die Nadel
18 dabei in ihrer Längsrichtung bewegt wird. Gleichzeitig wird durch den Stift 26
der Drehschieber 21 mitgenommen. Die Steigung der schraubenförmigen Nut 2o ist so
gewählt, daß die Luftzufuhr abgestellt ist, wenn die Nadel 18 ihren Sitz erreicht
bzw. die Düse 17 abschließt.
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Das Verfahren nach der Erfindung kann auch so durchgeführt werden,
daß zunächst Brennstoff und Luft miteinander gemischt werden und daß dann erst das
Rauchgas zugeführt wird. Wesentlich ist, daß die drei Mittel vor ihrem Übertritt
in die Verbrennungskammer zusammengeführt werden. Ferner kann das indifferente Gas
bei nicht kleingestelltem Brenner zugeführt werden, wenn die Gefahr besteht, daß
die Flamme zurückschlägt, beispielsweise wenn bei voller Belastung des Brenners
infolge starken Temperaturabfalles
der zugeführten Verbrennungsmittel
die Ausströmungsgeschwindigkeit des Gemisches sinkt.