DE6945601U

DE6945601U - Wirbel-muffelbrenner mit einer zentralen oel- und/oder gaszufuehrung.

Info

Publication number: DE6945601U
Application number: DE6945601U
Authority: DE
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1968-11-27
Filing date: 1969-11-25
Publication date: 1970-08-27
Also published as: US3612737A; YU293469A; ES373703A1; GB1250560A; AT301733B; DK132540B; DK132540C; FR2024393A1; YU32209B; ZA698149B

Description

P. 4274 '

Gebrüder Suiter Aktiengesellschaft, Winterthur/Schveiz

Wirbel-Muffelbrenner mit einer zentralen OeI- und/oder Gaszuführung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wirbel-Muffelbrenner rr.it einer zentralen OeI- und/oder GaszufUhrung, die von einer Verbrennung ^luftzuführung umgeben ist, in der eine der durchströmenden Luft eine Drallbewegung erteilende Vorrichtung angeordnet 1st und an die sich eine feuerfeste Muffel anschllesst.

Mit den bekannten Brennern dieser Art, die beispielsweise zum Erhitzen von für Hochofen bestimmte Luft, zur Unterwasserverbrennung, zur Abfallverbrennung oder zum direkten Heizen, beispielsweise von Induktionsöfen beim Anwärmen, verwendet werden, sind sowohl die auf das Muffelvoluinen bezogene Wärmebelastung als auch die auf den Muffe!querschnitt bezogene Wärmebelastung relativ gering. Brenner mit diesen geringen Belastungen lassen sich für Dampferzeuger nicht wirtschaftlich einsetzen.

Es sind dagegen Wirbelbrennkammern bekannt, die in Verbindung mit Dampferzeugern verwendet werden und in denen Kohlenstaub verbrannt wird. Bei diesen Brennkammern wird der Brennraum von mit Stampfmasse versehenen KUhlrohren umgrenzt. Die Stampfmasse ermöglicht einerseits, die Verbrennungstemperatur zu erhöhen

und damit den Verbrennungsablauf zu beschleunigen und andererseits, ein Abschrecken der flüssigen Schlacke beim Berühren der Wand zu vermeiden, so dass die Schlacke abfHessen kann. Auch mit diesen bekannten, nit KUhlrohren ausgestatteten Wirbelbrennkammern lassen sich nicht sehr hohe Wärmebelastungen erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Wirbel-Muffelbrenner der eingangs genannten Art zu schaffen, die fUr Dampferzeuger, insbesondere solche grosser Leistung, brauchbar sind und deren auf das Volumen bezogene Wa" rmebe lastung wie auch auf den Querschnitt bezogene Wärmebelastung etwa dreimal höher sind als die bisher erreichten Werte. Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäss dadurch, dass die Luftzuführung durch mindestens ein den Brenner umgebendes Rohrstück in mindestens zwei Ringkanäle mit je einer Drall erteilenden Vorrichtung unterteilt ist, dass für den ganzen Lastbereich die Luftausströmgeschwindigkeit aus dem achsnäheren Ringkanal grosser ist als die Luftausströmgeschwindigkeit aus dem achsferneren Ringkanal und dass die Drallbewegungen erteilenden Vorrichtungen so ausgebildet sind, dass die Tangentialgeschwindigkeit skomponente der aus dem achsnäheren Ringkanal ausströmenden Luft grosser ist als die Tangentialgeschwindigkeitskoraponente der aus dem achsferneren Ringkanal ausströmenden Luft. Hierdurch ergeben sich wesentlich kleinere Abmessungen des Wirbel-Mufielbrenners im Vergleich zu den bekannten. Mit dem erfindungsgemässen Brenner wird erreicht,

dass in der Muffel ein starker Wirbel, ähnlich einem Potentialwirbel, erzeugt wird, der mit einer in der Längsachse der Muffel sich ausbildenden axialen Rückströmung verbunden ist und eine intensive rasche Durchmischung von Brennstoff und Verbrennungsluft zur Folge hat, so dass sich wegen der hohen Temperatur der ungeklihlten Muffelwand eine grosse Verbrennungsgeschwlndipkeit und somit eine hohe Leistungsdichte ergibt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung erläutert, die einen Horizontalschnitt durch einen Wirbel-Muffelbrenner gemäss der Erfindung zeigt.

Gemäss der Zeichnung weist der als Ganzes mit 1 bezeichnete Brenner einen zylindrischen Luftverteilkasten 2 auf, an dem eine Leitung 3 angeschlossen ist, durch die dem Brenner die Verbrennungsluft zugeführt wird. Im Zentrum des Verteilkastens 2 befindet sich eine Brennerlanze 4, der über eine Leitung 5 Brennöl zugeführt wird. Das in der Zeichnung rechte Ende der Brennerlanze 4 ist als Zerstäuberdüse 6 ausgebildet. Die Lanze ist mittels eines Flansches 7 an der Stirnwand des Verteilkastens 2 befestigt und im Bereich der Zerstäuberdüse 6 in einer Büchse geführt. Im Bereich der Zerstäuberdüse 6 ist die Brennerlanze 4 von einem Rohrstück 9 koaxial umgeben, dessen Lufteintrittsende sich trompetenartig erweitert. Das Rohrstück 9 ist seinerseits von einem Rohr 10 umgeben, das über eine konische Wand 13

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im Luftverteilkasten 2 befestigt ist. Zwischen dem Rohr 10 und dem Rohrstlick 9 einerseits und zwischen dem Rohrstlick 9 und der Büchse 8 andererseits ist somit je ein Ringkanal 40 bzw. 50 gebildet. In beiden Ringkanälen ist je eine der durchströmenden Luft einen Drall erteilende Vorrichtung 11 bzw. angeordnet, die aus nach Schraubenflächen geformten Blechen besteht. Die Vorrichtung/^?! und 12 sind so ausgebildet, dass die Tangentlalgeschwindigkeitskomponente der aus dem Ringkanal 50 ausströmenden Luft grosser ist als die Tangentialgeschwlndigkeitskomponente der aus dem Ringkanal 40 ausströmenden Luft. Die Bleche der Vorrichtungen 11 und 12 sind mit der Büchse 8 und aem RohrstUck 9 bzv. mit dem Rohrstück 9 und dem Rohr 10 verschwel«st.

An die so gebildete VerbrennungsluftzufUhrung schliesst sich eine aus keramischem Werkstoff bestehende Muffel 18 an, die sich vom Rohr 10 ausgehend zunächst konisch erweitert und dann als Zylinder fortsetzt. Die Muffel 18 ist mit radialem Spiel in einem Blechmantel 16 geführt, der mit der konischen Wand verbunden ist. Das in der Zeichnung rechte Ende des Mantels ist mit einem Flansch 17 versehen, mittels den» der Brenner 1 an der Wand 19 eines nicht näher dargestellten Dampferzeugers befestigt ist. In der Wand 19 des Dampferzeugers befindet sich eine Oifnung mit dem Aussendurchmesser der Muffel 18, so dass die Flamaengase aus dein Brenner 1 ungehindert in den

Dampferzeuger einströmen können, in dem sie ihre Wärme an von Arbeitsmittel durchflossen Rohre 20 abgeben.

Innerhalb des Verteilkastens 2 ist die konische Wand 13 durch radiale Rippen 14 versteift, die gleichzeitig mit zum Befestigen des Rohres 10 dienen. Das Rohr 10 ist von einer in axialer Richtung verstellbaren Hülse 15 umgeben, durch die es ermöglicht wird,den Eintrittsquerschnitt des achsferneren Pingkanals 40 zu verändern, damit die Luftzufuhr zum Brenner 1 der sich ändernden Last des Dampferzeugers angeprsst werden kann.

Im Betrieb des Brenners V tritt die Verbrennungsluft aus der Leitung 3 mit massiger Geschwindigkeit tangential in die Verteilkainmer 2 ein und ein el, . konstanter Mengenanteil dieser Luft strömt in den von dem RohrstUck 9 umgebenen Ringkanal 5CK Dieser Luft wird durch die DrallblGche 11 ein Drall erteilt, wonach sie als Wirbel aus diesem Kanal austritt und sich mit dem in der Zerstäuberdüse 6 zerstäubten Brerxriöl intensiv mischt. Die restliche, der Verteilkammer 2 zuströmende Luft stron.u ir. den von dem Rohrstück 9 und dem Rohr 10 begrenzten Ringkanal und erhält dort durch die Bleche 12 ebenfalls einen Drall, der gleichsinnig zu dem Drall der Luft im achsnäheren Ringkanal 50 ist. Durch die trompetenartige Ausbildung des Rohrstücke- 9 wird erreicht, dass die Ausstrittsgeschvindigkeit der Luft a;s dem achsferneren Ringkanal 40 immer etwas kleiner ist als die Austrittsgeschwindigkeit der Luft im achsnäheren Ringkanal 50, und

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zwar auch dann, wenn die einstellbare Hlilse 15 in der Zeichnung gtnz nach rechts verschoben ist, so dass der Eintrittsquerschnitt des achsferneren Ringkanals 40 am grössten ist. Ausser diesem Geschwindigkeitsunterschied tritt infolge der Formgebung der Drallbleche 11 und 12 ein Unterschied zwischen den Tangentialgeschwindigkeitskomponenten der aus dem achsnäheren Ringkanal· 50 und der aus dem achsferneren Rin.[ canal 40 ausströmenden Luft ein, und zwar derart_s dass die Komponente der erstgenannten Luft grosser ist als die der zuletzt genannten Luft» Hi·, .durch wird am Eintritt, der löffel Γ' aine pote; ei alwirbelartlpe Geschwindir-K?itsver :eilong hervor ;r^Ce-a₅ die zur Folge hat, dass 'τι Zentrum der Muffe¹ Tine OasriAcrstrc^ung auftritt, χ-ή e dies scheint \ sch durc¹"' ö G "feixe in aer Zeichnung an^sdeutet ist. Der Verlauf CAe. χ ': eile stellt in allgemeinster Form die ^s η die Zeichen- ehe e 7.U. ickß !drehten AxiaikoLiponenten verschiedener Stromlinien dar« Ld e '-Ί. -cliche Strömung ι s'; durch ein-,η den gezeichneten Linien überi :.g .ten Drall gekennzeichnet _s d^r ^rur FoI₁^b hat, dass die Flamme quasi in der Muffel ''aufgtt.ckelt" wird_s so dass die Verbrennung innerheib des kurzea Muffelvcfcrn.jns beendet ist. Du."ch di -e besonder π Flihrunp; der Verbrennungsluft Wi ;d ei:i'. Verdjchtung des Virbrennungsabl >\u f s bewirkt.

Carch Verstellen der HUlsb 1^ in der Zeichnung nacn l'aks, w!e dies bei kleiner werdender Last des Dampferzeugers geschieht, wird die Ausströmgeschwindigkeit der Luft aus dem achsfernerer.

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Ringkanal 40 verringert, während diejenige der aus dem achsnäheren Ringkanal 50 austretenden Luft im wesentlichen konstant bleibt. Somit ist sichergestellt, dass auch bei sich ändernder Last des Dampferzeugers die oben beschriebene Wirkung erhalten bleibt und dass gleichzeitig das Brennöl stets gut zerstäubt wird .

Anstelle eines RohrstUckes 9 können nach einer Ausführunrsfor^ der Erfindung auch zwei die Luftzuführung unterteilende Hohrstlicke vorgesehen sein, so dass sich drei Ringkanäle ergeben. Für die Erfibo¹ n$ ist vesemlicW, dsss alle oral iertei 1 enden Vorricht JiTvS en so ausgebildet sCvid , dass die aus den Rinf kanälen au$- st rbrcÄcde Luft die °J eXche ßraH richtung aufweist.

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Claims

Wirbel-Muffelbrenner· mit einer zentralen OeI- und/ oder GaszufUhrung, die von einer Verbrennungsluftzufiihrung umgeben ist, in der eine 3er durchströmenden Luft eine Drallbewegung erteilende Vorrichtung angeordnet ist unc an die sicn eine feuerfeste Muffel anschiiesstj dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzuflih mg du ;h mindestens ein den Brenner umgebendes Rohrstück in mindestens zwei Ringkanäle mit je einer Drall erteilenden Vorrichtung unterteilet ist, dass über dan ganzen Lastbe^eich die Luft&usströageschvfAncii '^keit aus dem achsnäheren Rin^kanal grosser ist ais die Luftausstror.geschwindigkeit aus dem achsfern^ren Ringkana) und dass die -ε-^κ-β Drallbewegungea erteilenden Vorrichtungen so ausgebildet sind, dass die Tan^enti r>.Igeschwindi Rkeitskomponente der aus de-n achsnäher.:-n P.lngkar.al ausströmenden Luft grosser ist die Tsr.pentiel?.oschui οipVeitskomponente der aus deni achsferneren Ringkar.al ausströmenden Luft.

Brenne?r nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da?s das Rührstück an seinem Lufteintrittsende trompe/?ter.-artig erweitert ist.

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Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, durch die die Ausströmgeschwindigkeit der aus dem achsnächsten Ringkanal austretenden Luft bei Laständerung im wesentlichen konstant bleibt.

Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel aus einer den Strömungsquerschnitt des achsferneren Ringkanals verändernden Vorrichtung bestehen.

Brenner nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die den Strömungsquerschnitt des achsferneren Rinpkanals verändernde Vorrichtung aus einer axial verstellbaren HUlse besteht.

Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der licht«»

hu s ν er.- Durchmesser des achsfernsten Ringkanals 0,3 - 0,6 mal Huffellnnendurchmassar und die Länge der Muffel 0,5 - 2 aal Muffel Innendurchmesser betragen.

Brenner nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, dass die

Austrittsquerschiiitte r'er Ringkanäle untereinander etwa gleich gruss sind.