DE69833416T2

DE69833416T2 - Verbrennungsapparat

Info

Publication number: DE69833416T2
Application number: DE69833416T
Authority: DE
Inventors: Ltd. Tadashi łC/o Mitsubishi Heavy Ind. Gengo; Ltd. Kouichi łC/o Mitsubishi Heavy Ind. Sakamoto; Ltd Keishi łc/o Mitsubishi Heavy Industr Nagasaki-shi Suga
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1997-11-05
Filing date: 1998-10-19
Publication date: 2006-09-07
Anticipated expiration: 2018-10-20
Also published as: PL329498A1; ES2264742T3; PL191269B1; DE69834669D1; EP0915291A2; HUP9802358A2; HU222548B1; HUP9802358A3; BG102882A; EP0915291A3; US6068469A; EP1323979A1; ATE327474T1; CZ292325B6; CZ352998A3; BG63410B1; EP0915291B1; CA2250636A1; TW414846B; ES2255135T3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG UND ERKLÄRUNG ZUM STAND DER TECHNIK
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Verbrennungsapparat, der bei Kesseln für Wärmekraftwerke oder chemische Anlagen oder Brennöfen und dergleichen in der chemischen Industrie eingesetzt wird.
2. Beschreibung des Standes der Technik
7 zeigt einen waagerechten Schnitt durch einen herkömmlichen Kesselofen, bei dem ein drehbares Verbrennungssystem sowie das Konzept einer Verbrennungsflamme im Ofen eingesetzt wird.
Wie die Figur zeigt, ist ein quadratischer Ofen 1 an seinen vier Ecken 10 mit Brennern 6 zum Einspritzen von Brennstoff versehen.
8 zeigt einen anderen Ofen 1 nach dem Stand der Technik. Im Gegensatz zu dem in 7 gezeigten Ofen ist der Ofen 1 an zwei Stellen der Ofenvorderwand 2 und an zwei Stellen der Ofenrückwand 3, nicht aber an den Ofenecken 10 mit Brennern 6 versehen. In diesem Fall sind die Brenner 6 nicht an den rechten und linken Seitenwänden 4 und 5 des Ofens angeordnet. Hiervon abgesehen entspricht der Aufbau dem in 14 gezeigten.
Der Ofen 1, der in den 7 und 8 gezeigt ist, weist einen im Ofeninneren 1a liegenden, gedachten Kreis 7 mit festgelegtem Durchmesser auf. In diesen Figuren sind auch im Ofen angeordnete, in Richtung der Einspritzachse verlaufende Linien 9, welche die Richtung des Brennstoff- und Verbrennungsluftstroms des Brenners zeigen, so angeordnet, daß sie tangential zum gedachten Kreis 7 verlaufen. Der Brennstoff und die Verbrennungsluft, die vom Brenner 6 in den Ofen 1 eingespritzt werden, werden entlang dieser Achslinie in ein Ofeninneres 1a eingespritzt, wodurch eine sich drehende Verbrennungsflamme 8 gebildet wird.
Um eine stabile und sehr leistungsfähige, sich drehende Verbrennungsflamme zu bilden, sind im Stand der Technik alle Brenner 6 an den Ofenecken 10 angeordnet, wie dies in 7 gezeigt ist, oder an den einander gegenüberliegenden Ofenwänden, d.h. an der Ofenvorderwand 2 und an der Ofenrückwand 3, angeordnet, wie dies in 8 gezeigt ist, oder sie sind an der rechten Seitenwand 4 und an der linken Seitenwand 5 des Ofens angeordnet, wobei für den gedachten Kreis 7 ein entsprechender Durchmesser gewählt wird, um eine stabile, sich drehende Verbrennungsflamme zu erhalten.
Ziel und Zusammenfassung der Erfindung
Wenn die Brenner 6, wie in 7 gezeigt, an den Ecken 10 des Ofens 1 angeordnet sind, konzentrieren sich Stahlrahmen zum Stützen des Kessels und Rohre zur Zufuhr von Brennstoff zum Brenner 6 am Eckabschnitt des Kessels, so daß eine Verknappung von Wartungsraum zum Herausziehen des Brenners 6 aus dem Ofen 1 zum Zeitpunkt der Wartung erfolgt. Wenn die Brenner 6, wie in 8 gezeigt, gegenüberliegend an der Vorderwand 2 und an der Rückwand 3 des Ofens 1 angeordnet sind, steht zudem zu befürchten, daß in der Nähe der rechten Ofenseitenwand 4 oder der linken Ofenseitenwand 5 ein Raum entsteht, der nicht effektiv zur Verbrennung von Brennstoff beiträgt.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die obigen Probleme zu lösen, und entsprechend ist es ein Ziel derselben, einen Verbrennungsapparat bereitzustellen, bei dem im Ofen weniger wahrscheinlich ein Raum erzeugt wird, der nicht effektiv zur Verbrennung von Brennstoff beiträgt, da an den Ecken des Ofens keine Brenner angeordnet sind und die Drehkomponente von Brenngas im Ofen vereinheitlicht ist.
Die SU 1710938 A1 beschreibt einen Ofen mit quadratischem Querschnitt und einer Vielzahl von Brennern zum Bilden einer Flamme, die an Wänden des Ofens so angeordnet sind, daß eine Achslinie in Einspritzrichtung oder eine Verlängerungslinie derselben für Brennstoff und Verbrennungsluft, der/die von dem Brenner eingespritzt wird, tangential zu einem gedachten Kreis verläuft, der im Ofen liegt, wobei an jeder Wand des Ofens ein Brenner in einem Abstand von 25% der Länge der Ofenwand, an welcher der Brenner angeordnet ist, von einer Ecke des Ofens entfernt angeordnet ist. Der in der SU 1710938 A1 beschriebene Ofen ist jedoch von einer Art, bei der die Brenner in Reihen montiert sind. Insbesondere wird vorgeschlagen, in jeder Ofenwand zwei vertikal angeordnete Reihen von Brennern symmetrisch zu den Achsen der Brennkammer zu montieren, wobei die Brenner jeder Reihe zu denen der vorhergehenden Reihe versetzt sind. In jeder Reihe der Brenner sind zusätzliche Luftzuführdüsen angeordnet. Diese Luftzuführdüsen sind in alternierenden Reihen in jeder Ecke des Ofens angeordnet, während sie in den anderen in der Mitte jeder Ofenwand montiert sind.
Die Brenner jeder Reihe sind in einem Abstand von 25% der Länge der Wand von der Ecke entfernt montiert. Die Luftzuführdüse ist in jedem Fall zum benachbarten Brenner der gleichen Reihe hin tangential zu einem gedachten Kreis ausgerichtet, der größer als der gedachte Kreis ist, zu dem die Brenner ausgerichtet sind.
Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner an jeder Wand des Ofens einheitlich an einer Stelle angeordnet sind und jeder Brenner sowie dessen Achslinie in Einspritzrichtung in einem Abstand von mehr als 0% und weniger als 25% der Länge der Ofenwand, an welcher der Brenner angeordnet ist, von der Ecke des Ofens entfernt vorgesehen ist.
Bei manchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist/sind mindestens einer oder mehrere Brenner so angeordnet, daß die Achslinie in Einspritzrichtung des Brenners oder deren Verlängerungslinie tangential zu einem oder mehreren zweiten gedachten Kreisen verläuft, die konzentrisch zum gedachten Kreis angeordnet sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Draufsicht, die einen horizontalen Querschnitt durch einen Kesselofen, der mit einem Verbrennungsapparat gemäß einer ersten Ausführungsform und mit dem Konzept einer Verbrennungsflamme im Querschnitt arbeitet, zeigt, wobei diese Ausführungsform nicht unter den Schutzumfang fällt;
2 ist ein Diagramm, das den Einfluß der Brenneranordnung der ersten Ausführungsform auf die Ofenleistung zeigt;
3 ist eine schematische Draufsicht, die einen horizontalen Querschnitt durch einen Kesselofen, der mit einem Verbrennungsapparat gemäß einer zweiten Ausführungsform und mit dem Konzept einer Verbrennungsflamme im Querschnitt arbeitet, darstellt, wobei diese Ausführungsform nicht unter den Schutzumfang fällt;
4 ist eine schematische Draufsicht, die einen horizontalen Querschnitt durch einen Kesselofen, der mit einem Verbrennungsapparat gemäß einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung und mit dem Konzept einer Verbrennungsflamme im Querschnitt arbeitet, zeigt;
5 ist eine schematische Draufsicht, die einen horizontalen Querschnitt durch einen Kesselofen, der mit einem Verbrennungsapparat gemäß einer vierten Ausführungsform und mit dem Konzept einer Verbrennungsflamme im Querschnitt arbeitet, zeigt, wobei diese Ausführungsform nicht unter den Schutzumfang fällt;
6 ist ein Diagramm, das den Einfluß der Brenneranordnung der vierten Ausführungsform auf die Ofenleistung zeigt;
7 ist eine schematische Draufsicht, die einen horizontalen Querschnitt durch einen herkömmlichen Kesselofen und das Konzept einer Verbrennungsflamme im Querschnitt darstellt, und
8 ist eine schematische Draufsicht, die einen horizontalen Querschnitt durch einen anderen Kesselofen und das Konzept einer Verbrennungsflamme im Querschnitt zeigt.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Nachfolgend wird der Aufbau eines Verbrennungsapparates gemäß einer ersten, nicht unter den Schutzumfang fallenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt einen Ofen 1, der den Verbrennungsapparat gemäß einer ersten, nicht unter den Schutzumfang fallenden Ausführungsform darstellt. Wie diese Figur zeigt, ist der Ofen 1 mit quadratischem Querschnitt so mit Brennern 6 versehen, daß eine im Ofen verlaufende Achslinie 9 in Einspritzrichtung, die eine Achslinie in Richtung sowohl des Brennstoffs als auch der Luft ist, tangential zu einem gedachten Kreis 7 verläuft.
Der Ofen 1 dieser Ausführungsform unterscheidet sich von den in den 7 und 8 gezeigten Öfen darin, daß der Brenner 6 jeweils an einer Stelle einer Vorderwand 2, einer Rückwand 3, einer rechten Seitenwand 4 und einer linken Seitenwand 5 des Ofens, also insgesamt an vier Stellen, angeordnet ist.
Der Brenner 6 jeder Wand ist so angebracht, daß der Schnittpunkt der Achslinie 9 des Brenners 6 und der Ofenwandfläche um eine Länge L1 von einer Ofenecke (Eckpunkt) entfernt ist. Der Wert der Länge L1 beträgt 15% einer Länge L einer Seite der Breite der Innenwand des Ofens 1, gesehen in der Draufsicht auf den Ofen 1.
Bei dieser Ausführungsform wird die Länge L1 an jeder der Wände entgegen dem Uhrzeigersinn von jeder der Ofenecken 10 aus gemessen, wie dies in 1 gezeigt ist.
Nachfolgend wird der Betrieb gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
In einem in 2 gezeigten Diagramm stellt die Abszisse einen Prozentsatz eines Verhältnisses (L1/L) der Länge L1 von der Ofenecke 10 bis zur Achslinie 9 des Brenners 6 zur Länge L einer Seite der Breite der Innenwand des Ofens 1 dar, während die Ordinate die maximale Abweichung vom Mittelwert einer Fließgeschwindigkeitskomponente bei der Fließgeschwindigkeits-Komponentenverteilung in Drehrichtung in der horizontalen Ebene der Fließgeschwindigkeitskomponenten des Brenngases im Ofen darstellt, wobei die Beziehung zwischen diesen gezeigt ist.
Diese Figur zeigt, daß die maximale Abweichung vom Mittelwert einer Komponente der Fließgeschwindigkeits-Komponentenverteilung in Drehrichtung in der horizontalen Ebene der Fließgeschwindigkeitskomponenten des Brenngases im Ofen sich abhängig vom Verhältnis der Länge L1 zu L verändert. Eine Zunahme der maximalen Abweichung bedeutet, daß die Drehkomponente des Brenngases im Ofen entsprechend uneinheitlich ist, und legt nahe, daß in einem Raum im Ofen ein Abschnitt mit geringer Effektivität gebildet ist.
Gemäß 2 ändert sich die maximale Abweichung deutlich in einem Abschnitt, in dem das Verhältnis von L1 zu L etwa 25% beträgt. Daher zeigte sich, daß durch Einstellen des Verhältnisses auf einen Wert von weniger als 25%, beispielsweise 15%, wie bei dieser Ausführungsform, der Wirkungsgrad des Ofens erhöht werden kann; umgekehrt ist festzustellen, daß durch Einstellen des Verhältnisses auf einen Wert von nicht weniger als 25% der Wirkungsgrad vermindert wird, so daß die Leistung abfällt.
Daraufhin werden die Brenner 6 jeweils einheitlich an einer Stelle jeder der Ofenwandflächen angeordnet, wobei die Länge L1 zwischen der Ofenecke 10 und dem Brenner 6 geeignet gewählt wird, so daß das Verhältnis L1/L weniger als 25% beträgt. Dadurch wird das Problem der erhöhten Wirkung eines Raums in einem Ofeninneren 1a in der Nähe der rechten Seitenwand 4 oder der linken Seitenwand 5 des Ofens 1, das beim in 8 gezeigten Stand der Technik auftrat, gelöst, wodurch der gesamte Ofen effektiv genutzt wird und daher die Verbrennungsleistung verbessert werden kann.
Aus dem obigen Grund können Probleme bezüglich der Sicherheit eines Wartungsraumes und der Kompaktheit des Kessels insgesamt, die im Stand der Technik auftraten, gelöst und die Leistung sichergestellt werden.
Bei dieser Ausführungsform sind die Brenner 6 somit an jeder der Ofenwandflächen, nicht aber an den Ofenecken 10, vorgesehen, so daß zusätzliche Einrichtungen für den Kessel 6, wie z. B. Brennstoffleitungen, nicht an der Ofenecke 10 angeordnet sind. Dies führt dazu, daß die Konzentration von Einrichtungen an den vier Ecken des Kessels verringert werden kann, so daß genug Raum zur Wartung der Brenner 6 sichergestellt werden kann. Zusätzlich ist zu erwarten, daß die Anordnung von Stahlrahmen zum Abstützen des Kessels einen Freiheitsgrad aufweist, der den Bau eines kompakten Kessels ermöglicht.
Nun wird der Aufbau eines Verbrennungsapparates gemäß einer zweiten Ausführungsform, die nicht unter den Schutzumfang fällt, anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Wie 3 zeigt, ist bei dieser Ausführungsform, wie auch bei dem in 1 gezeigten Apparat, ein Ofen 1 mit quadratischem horizontalem Querschnitt mit Brennern 6 an einer Stelle jeder der Wandflächen einer Vorderwand 2, einer Rückwand 3, einer rechten Seitenwand 4 und einer linken Seitenwand 5 des Ofens 1 versehen. Die Brenner 6 sind so angeordnet, daß eine Achslinie 9 des Brenners 6 tangential zu einem gedachten Kreis 7 verläuft.
Eine Länge L1 von einer Ofenecke 10 zur Achslinie 9 des Brenners 6 ist auf eine Länge von 15% einer Länge L einer Seite der Breite der Innenwand des Ofens 1 in der Draufsicht auf den Ofen 1 eingestellt.
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, daß die Länge L1 an jeder der Wände bei dieser Ausführungsform im Uhrzeigersinn von jeder der Ofenecken 10 aus gemessen wird, während die Länge L1 an jeder der Wände bei der ersten Ausführungsform entgegen dem Uhrzeigersinn von jeder der Ofenecken 10 aus gemessen wird.
Nun folgt eine Beschreibung des Betriebs der zweiten Ausführungsform.
Bei dieser Ausführungsform ist der Brenner 6 um eine Länge L1 im Uhrzeigersinn von jeder der Ofenecken 10 beabstandet angeordnet. Diese Ausführungsform kommt zum Tragen, wenn die Brenner 6 aufgrund der Bauweise des Kessels nicht an den in 1 gezeigten Positionen der ersten Ausführungsform angeordnet werden können.
Andere Wirkungen entsprechen denen der ersten Ausführungsform. Insbesondere sind die Brenner 6 an jeder der Ofenwandflächen, nicht aber an den Ofenecken 10, angeordnet, so daß zusätzliche Einrichtungen für den Kessel 6, wie z. B. Brennstoffleitungen, nicht an der Ofenecke 10 vorgesehen sind. Dies führt dazu, daß die Konzentration an Ausrüstung an vier Ecken des Kessels verringert werden kann, so daß genug Raum zur Wartung der Brenner 6 sichergestellt werden kann. Zudem ist zu erwarten, daß die Anordnung von Stahlrahmen zum Abstützen des Kessels einen Freiheitsgrad haben wird, der den Bau eines kompakten Kessels ermöglicht.
Zudem sind die Brenner 6 jeweils einheitlich an einer Stelle jeder der Ofenwandflächen angeordnet, und die Länge L1 zwischen der Ofenecke 10 und dem Brenner 6 ist wie bei dieser Ausführungsform geeignet gewählt. Dadurch wird ein Problem erhöhter Wirksamkeit eines Raums in einem Ofeninneren 1a in der Nähe der rechten Seitenwand 4 oder der linken Seitenwand 5 des Ofens 1, das bei dem in 8 gezeigten Stand der Technik auftrat, gelöst, wodurch der gesamte Ofen effektiv genutzt wird und dadurch die Brennleistung verbessert werden kann.
Aus dem obigen Grund können Probleme mit der Sicherheit eines Raums zur Wartung und der Kompaktheit des Kessels insgesamt, die im Stand der Technik auftraten, gelöst und die Leistung sichergestellt werden.
Nun wird die Bauweise eines Verbrennungsapparates gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Wie 4 zeigt, ist ein Ofen 1 mit quadratischem horizontalen Querschnitt, wie bei der ersten Ausführungsform, mit Brennern 6 an einer Stelle jeder der Wandflächen einer Vorderwand 2, einer Rückwand 3, einer rechten Seitenwand 4 und einer linken Seitenwand 5 des Ofens 1, also an insgesamt vier Stellen, versehen.
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, daß ein zweiter gedachter Kreis 11 mit einem anderen Durchmesser als ein gedachter Kreis 7 konzentrisch innerhalb des gedachten Kreises 7 liegt. Insbesondere sind die Brenner 6 an der rechten Seitenwand 4 und an der linken Seitenwand 5 des Ofens 1 so angeordnet, daß ihre im Ofen liegenden Achslinien 9 in Einspritzrichtung tangential zum gedachten Kreis 7 verlaufen, während die Brenner 6 an der Vorderwand 2 und an der Rückwand 3 des Ofens 1 so angeordnet sind, daß ihre Achslinien 9 tangential zum gedachten Kreis 11 verlaufen.
Eine Länge L1 von einer Ofenecke 10 zur Achslinie 9 des Brenners 6 ist auf eine Länge von beispielsweise 15% einer Länge L einer Seite der Breite der Innenwand des Ofens 1, in der Draufsicht auf den Ofen 1, eingestellt.
Nun folgt eine Beschreibung des Betriebs der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bei dieser Ausführungsform sind zwei gedachte Kreise 7 und 11 in einem Ofeninneren 1a vorgesehen. Wie 4 zeigt, sind die Einbauwinkel der Brenner 6 verändert. Insbesondere sind die Einbauwinkel der Brenner 6 zur rechten Seitenwand 4 und zur linken Seitenwand 5 des Ofens 1 θ1 und die Einbauwinkel der Brenner 6 zur Vorderwand 2 sowie zur Rückwand 3 des Ofens 1 θ2. Dies bedeutet, daß die Einbauwinkel der Brenner 6 zur Vorderwand 2 und zur Rückwand 3 des Ofens 1 θ2 sind, obwohl ihre Einbauwinkel bei der ersten Ausführungsform θ1 sind, wodurch der Freiheitsgrad der Anordnung der Brenner 6 im Vergleich zur ersten Ausführungsform vergrößert wird, und die effektive Nutzung eines Raums im Ofeninneren 1a kann noch feiner gesteuert werden. Zudem kann durch Ändern des Einbauwinkels des Brenners 6 die Ausrichtung einer Brennerverkleidung und dergleichen, die an der Außenwand des Ofens 1 angebracht ist, verändert werden, so daß der Freiheitsgrad für deren Einbau vergrößert ist.
Aus dem obigen Grund können, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, Probleme mit der Sicherheit eines Raums zur Wartung und der Kompaktheit des Kessels insgesamt, die im Stand der Technik auftraten, gelöst und die Leistung sichergestellt werden.
Nachfolgend wird der Aufbau eines Verbrennungsapparates gemäß einer vierten Ausführungsform, die nicht unter den Schutzumfang fällt, anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Wie 5 zeigt, ist auch bei dieser Ausführungsform, wie bei dem in 1 gezeigten Apparat, ein Ofen 1 mit einem quadratischen horizontalen Querschnitt jeweils an einer Stelle jeder der Wandflächen einer Vorderwand 2, einer Rückwand 3, einer rechten Seitenwand 4 und einer linken Seitenwand 5 des Ofens 1 mit Brennern 6 versehen. Die Brenner 6 sind so angeordnet, daß eine im Ofen liegende Achslinie 9 in Einspritzrichtung des Brenners 6 tangential zu einem gedachten Kreis 7 verläuft. Bei dieser Ausführungsform hat der gedachte Kreis 7 einen Durchmesser d. Der Wert des Durchmessers d wird auf 12,5% der Summe einer Länge L der Ofenbreite und einer Länge M der Ofentiefe (Durchmesser des gedachten Kreises = (Ofenbreite + Ofentiefe) × 0,125) erhöht.
Eine Länge L1 von einer Ofenecke 10 zur Achslinie 9 des Brenners 6 ist auf eine Länge von etwa 15% der Länge einer Seite der Breite der Innenwand des Ofens 1, in der Draufsicht auf den Ofen 1, eingestellt.
Nun folgt eine Beschreibung des Betriebs der vierten Ausführungsform.
In 6 stellt die Abszisse die Höhenlage des in einem Ofeninneren 1a erzeugten Verbrennungsgases (Höhe des Verbrennungsgases aus dem Boden/Gesamthöhe des Ofeninneren) und die Ordinate die effektive Drallzahl Swe des sich drehenden Verbrennungsflammenwirbels, der im Ofeninneren 1a erzeugt wird, dar, wobei der Durchmesser d des gedachten Kreises 7 ein Parameter und ist die Beziehung zwischen diesen dreien gezeigt wird.
Die effektive Drallzahl Swe ist hier ein Index, der durch Integrieren des Verhältnisses der Drehkomponente zum ansteigenden Anteil des Brenngaselementes über die horizontale Querschnittsfläche A des Ofens erhalten wird, wenn für die beim Einströmen von im Ofeninneren 1a erzeugtem Brenngas in das Ofeninnere 1a erzeugte Fließgeschwindigkeit die Umfangskomponente des gedachten Kreises 7, d.h. die Komponente in Drehrichtung innerhalb des Ofens, als v θ, die Richtung der ansteigenden Komponente im Ofen als Vz, der Abstand eines Brenngaselementes, das in einem bestimmten Abschnitt im Ofeninneren 1a von der Mitte des gedachten Kreises vorliegt, als r und der hydrodynamische äquivalente Radius des Ofens als R gegeben ist, und wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt:
Dabei ist die effektive Drallzahl Swe ein Index, der eine Stärke der Drehung von Verbrennungsgas in einem gewissen Querschnitt im Ofen zeigt, und bedeutet, daß sich die Drehkraft des Brenngases mit steigendem Wert dieses Indexes erhöht, d.h. der sich drehende Verbrennungsflammenwirbel wird stabil gebildet.
In 6 sind drei Beispiele gezeigt, bei denen der Durchmesser d des gedachten Kreises 7 eine Länge von 5%, 12,5% bzw. 25% der Summe der Länge der Ofenbreite L und der Länge der Ofentiefe M aufweist (Durchmesser des gedachten Kreises = (Ofenbreite + Ofentiefe) × 0,05, 0,125 bzw. 0,25). Dieses Diagramm zeigt, daß mit zunehmendem Durchmesser d eine höhere effektive Drallzahl Swe sichergestellt werden kann.
Zudem ist gemäß der vorliegenden Erfindung festzustellen, daß, um einen sich drehenden Verbrennungsflammenwirbel ebenso stabil wie oder noch stabiler als im Stand der Technik zu bilden, der Durchmesser d des gedachten Kreises 7 zumindest größer als eine Länge sein muß, die 5% der Summe der Länge der Ofenbreite L und der Länge der Ofentiefe M überschreitet (Durchmesser des gedachten Kreises > (Ofenbreite + Ofentiefe) × 0,05).
Aus dem obigen Grund kann bei der vorliegenden Erfindung der Einstellwinkel θ3 des Brenners 6 so eingestellt werden, daß der gesamte Kessel im Bereich des Durchmessers d des gedachten Kreises 7 nicht groß wird, während der sich drehende Verbrennungsflammenwirbel stabil gebildet wird, d.h. während die Verbrennungsleistung ausreichend sichergestellt ist. Daher kann der Freiheitsgrad der Anordnung der Brenner 6 erhöht werden, so daß ein Problem der Kompaktheit des Kessels insgesamt, wie es im Stand der Technik auftrat, gelöst werden kann.
Wie bei der ersten Ausführungsform, können durch den oben beschriebenen Betrieb die Probleme der Sicherheit eines Wartungsraums und der Kompaktheit des Kessels insgesamt, wie sie im Stand der Technik auftraten, gelöst und die Leistung sichergestellt werden. Ferner ist durch eine optimale Wahl unter Berücksichtigung der Wechselwirkung zwischen dem Durchmesser des gedachten Kreises 7 und der Anordnung der Brenner 6 der Effekt einer weiter erhöhten Leistung zu erwarten.
Vorstehend wurde die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist selbstverständlich nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, sondern kann ausgehend vom technischen Konzept der vorliegenden Erfindung verschiedentlich modifiziert werden.
Beispielsweise können, wenngleich bei den oben erwähnten Ausführungsformen zwei gedachte Kreise mit unterschiedlicher Mittelpunktlage im Ofeninneren 1a vorgesehen sind, auch drei oder mehr gedachte Kreise bereitgestellt werden. Wie zuvor beschrieben, sind gemäß der vorliegenden Erfindung die Brenner an allen Wänden des Ofens angeordnet und liegt die Achslinie der Einspritzrichtung des Brenners in einem Abstand von weniger als 25% der Länge einer Seite der Breite der Ofeninnenwand, an welcher der Brenner angeordnet ist, vom Ende der Ofeninnenwand entfernt, wenn der Ofen von oben betrachtet wird. Die Brenner können daher an den Wandflächen des Ofens, und nicht an den Ecken des Ofens, angeordnet sein. Dies führt dazu, daß die Konzentration von Ausrüstung an vier Ecken des Kessels verringert werden kann, so daß genug Raum für die Wartung der Brenner sichergestellt werden kann. Zudem kann der Raum im Ofen in der Nähe der linken Seitenwand des Ofens effektiv genutzt und die Verbrennungsleistung durch effektive Nutzung des gesamten Ofens verbessert werden.
Zudem sind die Brenner an allen Wänden des Ofens angeordnet, liegt die Achslinie der Einspritzrichtung des Brenners in einem Abstand von weniger als 25% der Länge der Ofeninnenwand vom Ende der Ofeninnenwand, in der Draufsicht auf den Ofen, entfernt, und ist/sind mindestens einer oder mehrere Brenner so angeordnet, daß die Achslinie in Einspritzrichtung des Brenners oder deren Verlängerungslinie tangential zu einem oder mehreren zweiten gedachten Kreisen verläuft, die konzentrisch zum zuvor erwähnten gedachten Kreis vorgesehen sind. Der Freiheitsgrad der Anordnung der Brenner ist damit weiter erhöht, so daß die effektive Nutzung des Raums im Ofen noch feiner kontrolliert werden kann.
Da der Durchmesser des gedachten Kreises zudem eine Länge aufweist, die 5% der Summe der Länge der Ofenbreite und der Länge der Ofentiefe überschreitet (Durchmesser des gedachten Kreises > (Ofenbreite + Ofentiefe) × 0,05), kann der Freiheitsgrad der Anordnung der Brenner erhöht werden, während gleichzeitig der sich drehende Verbrennungsflammenwirbel stabil ausgebildet wird.
In der vorliegenden Beschreibung bedeutet der Begriff „quadratisch" auch „rechteckig".

Claims

Verbrennungsapparat mit einem Ofen (1), der einen quadratischen Querschnitt und einer Vielzahl von Brennern (6) zum Erzeugen einer Flamme (8) aufweist, die an Wänden des Ofens so angeordnet sind, daß eine Linie (9) in Richtung der Einspritzachse oder eine Verlängerungslinie derselben für Brennstoff und Verbrennungsluft, der/die von jedem Brenner eingespritzt wird, tangential zu einem gedachten Kreis (7) verläuft, der im Ofen sitzt, wobei die Brenner gleichmäßig an einer Stelle jeder Wand des Ofens angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Brenner und die in Richtung der Einspritzachse verlaufende Linie jedes Brenners an der Innenseite jeder Ofenwand in einem Abstand von mehr als 0% und weniger als 25% der Länge der Ofenwand, an welcher der Brenner angeordnet ist, von einer Ecke des Ofens entfernt angeordnet ist, und daß mindestens einer oder mehrere der Brenner (6) so angeordnet ist/sind, daß die Linie (9) in Richtung der Einspritzachse des jeweiligen Brenners oder die Verlängerungslinie derselben tangential zu einem oder mehreren zweiten gedachten Kreisen (11) verläuft, die konzentrisch zum gedachten Kreis (7) liegen.
Verbrennungsapparat nach Anspruch 1, bei dem jeder Brenner an der Innenseite jeder Ofenwand in einem Abstand von etwa 15% der Länge dieser Ofenwand von einer Ecke des Ofens entfernt angeordnet ist.
Verbrennungsapparat nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Durchmesser (d) des gedachten Kreises eine Länge hat, die 5% der Summe der Länge der Ofenbreite (L) und der Länge der Ofentiefe (M) überschreitet (Durchmesser des gedachten Kreises > (Ofenbreite + Ofentiefe) × 0,05).
Verbrennungsapparat nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Durchmesser (d) des gedachten Kreises eine Länge hat, die gleich 12,5% der Summe der Länge der Ofenbreite (L) und der Länge der Ofentiefe (M) ist (Durchmesser des gedachten Kreises = (Ofenbreite + Ofentiefe) × 0,125).