EP0754908B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Unterdrückung von Flammen-/Druckschwingungen bei einer Feuerung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Unterdrückung von Flammen-/Druckschwingungen bei einer Feuerung Download PDF

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EP0754908B1
EP0754908B1 EP96109647A EP96109647A EP0754908B1 EP 0754908 B1 EP0754908 B1 EP 0754908B1 EP 96109647 A EP96109647 A EP 96109647A EP 96109647 A EP96109647 A EP 96109647A EP 0754908 B1 EP0754908 B1 EP 0754908B1
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flame
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EP0754908A2 (de
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Horst Dr.-Ing. Büchner
Wolfgang Prof. Dr.-Ing. Leuckel
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BUECHNER, HORST, DR.-ING.
Leuckel Wolfgang Prof Dr-Ing
Deutscher Verein des Gas und Wasserfaches eV Technisch Wissenschaftlicher Verein
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DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches eV
Deutscher Verein des Gas und Wasserfaches eV Technisch Wissenschaftlicher Verein
Buechner Horst Dr-Ing
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    • F23DBURNERS
    • F23D17/00Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L7/00Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D2210/00Noise abatement

Definitions

  • the invention relates to a method for suppressing flame / pressure vibrations with a burner with a burner which creates a flame, and a combustion chamber in which the flame is directed, and a corresponding device for implementing the Procedure.
  • the present invention is therefore based on the object to specify a method by which such Flame / pressure vibrations with intolerable Pressure amplitudes are to be prevented.
  • the invention proposes the flame of the burner with a flow encased as closely as possible from gas, which is a higher Flow velocity in the direction of flame propagation has as the outer or edge areas of the flame or the main burner flow containing fuel. In order to there is a transmission of axial impulse to the outside areas the flame or the fuel-containing one Burner outflow causes.
  • the invention is based on the finding that the vibrations essentially by themselves in the edge area causes ring vortices forming the flame or be reinforced. These ring vertebrae, by rolling up the edge areas of the fuel-containing burner flow arise, close hot ones when they are formed Flue gases with a rapid heating of the fuel / air mixture also contained in the ring vortex and an impulsive, pressure vibration stimulating Cause reaction of the fuel.
  • the flame with the smallest possible radial distance to the Flame or emerging to the main burner flow Surround the gas jacket flow, which has a higher flow rate in the flame propagation direction than the outer or edge areas of the flame.
  • an acceleration of the free flame or Flow boundary layer of the fuel / air mixture causes and thus the emergence of reactive Effectively counteracts whirling in this area.
  • the gas jacket flow from a non-ignitable Mixture consisting of gas and fuel behaves the gas jacket flow in terms of its effect more reactive in suppressing education Ring vortices essentially as if they had no fuel contains. I.e. possibly in the boundary layer between The gas jacket flow and the surrounding medium create eddies can not react and therefore not for excitation or amplification of flame / pressure vibrations to lead.
  • the gas can be both Inert gas (e.g. nitrogen, water vapor or burned out Exhaust gases) as well as air, the former If the fuel concentration is irrelevant, there Inert gas with fuel in no mixing ratio react i.e. can burn while in the second case the fuel concentration outside the ignition limits of the respective fuel, so that here too do not react the ring vortices arising in the gas jacket flow can.
  • the gas jacket flow can be used as a medium also a fuel / air mixture with fuel concentrations within that dependent on the respective fuel Ignition limits are used if the in essential axial outflow speed of this Principle of combustible gas jacket flow compared to Burner main flow that forms the flame so high is chosen that, on the one hand, adequate transmission of axial impulse and thus sufficient acceleration the outer areas of the flame or the Main burner flow is guaranteed, on the other hand however, the formation of an independent, stable Flame (or multiple flames in the case of multiple individual Outlets of the gas jacket flow) from the Gas jacket flow is prevented. That means that the Exit velocity of the gas jacket flow clearly is higher than the blow-off limit speed for one Flame.
  • the gas jacket flow is preferably parallel to the central axis of the flame, but it can also be related on this flame or main flow direction Fuel / air flow also a certain Have radial and / or tangential component, resulting in a certain widening of the gas jacket along follows the direction of the flame, taking into account is that not all burners have flames in them critical areas have non-changing cross sections, but that flames also the one described can take a conical shape. It is essential always that the gas jacket flow compared to the unclad flame or fuel / air flow has sufficiently high momentum in the axial direction.
  • a furnace according to the invention with a burner Generation of a flame and a combustion chamber in which the Flame is directed at least one gas outlet on, from which the gas encircled the flame emanates.
  • the distance between the gas outlet opening and the Edge of the burning outlet from which the Fuel / air mixture should flow out be kept low.
  • the gas outlet opening is preferably for generation the gas jacket flow as a gap or as a gap nozzle trained and tightly encloses the burner outlet, the burner outlet being both rotationally symmetrical can be formed as well as an elongated cross-sectional shape may have.
  • the gap is then formed as an annular gap nozzle, which in particular concentric and closely spaced around the burner outlet is arranged.
  • a single gap or a single Slit nozzle can also have a variety of smaller gas outlet openings surround the burner outlet, the narrow are spaced from each other.
  • the Burner outlet and the overall arrangement of the gas outlet openings designed as quarter circular nozzles concentrically are arranged and that also by the variety of the gas outlet openings or nozzles Flame of the burner completely surrounding gas jacket flow which creates the formation of ring vortices suppressed.
  • the burner outlet is basically and nozzle (s) not arranged in one plane as long as it is ensured that the Flame flowing gas jacket in the critical areas, in which ring vortices can arise, a sufficient Acceleration of the edge areas of the flame can cause to prevent vortex formation.
  • FIG. 1 is a burner for performing the invention Procedure shown: It is about a swirl burner with a premixed fuel gas / air mixture 1 is fed via a burner tube 2.
  • This burner tube ends at a swirl cabinet 3, the is rotationally symmetrical and inclined on its outer circumference Guide vanes 4 has.
  • These guide vanes have an inclination of about 30 °, causing the outflow Fuel gas / air mixture a distraction and therefore experiences a twist.
  • there are something radial further inside than the guide vanes 4 over the circumference distributes several through the swirl cabinet 3 through holes 5 attached through which a partial flow of the fuel gas / air mixture flow through can and so through pilot flame formation for flame stabilization contributes.
  • On the outside 6 of the Swirl cabinet is the exiting from the burner The fuel gas / air mixture ignites and forms a flame 12 into a burner chamber (not shown in FIG. 1) entry.
  • the flame 12 of the burner is made from a jacket Gas flows around.
  • This jacket is caused by a gas flow 8 caused by an annular channel 7 parallel to Burner tube 2 is passed through the burner and exits the burner at an annular gap 9 which surrounds the swirl cabinet 3 closely spaced.
  • To the Gas flow 8 before it emerges from the ring channel accelerate is in the end region of the ring channel Quarter-circle nozzle 10 installed, the strong acceleration especially the outer areas of the gas jacket flow in the axial direction (i.e. parallel to Axis 11 of the burner).
  • the flow velocity from the annular gap 9 escaping gas jacket flow is due to the quarter circle nozzle 10 accelerated so far that the speed is significantly higher in the direction of the axis 11 than that towards the flame of the burning fuel gas / air mixture behind the swirl cupboard 3, whereby in the area between the one burning in a flame Fuel gas / air mixture and the closely surrounding it Gas jacket flow a boundary layer acceleration of the burning fuel gas / air mixture takes place.
  • a boundary layer acceleration of the burning fuel gas / air mixture takes place.
  • coherent Ring vortex structures comes through one rapid reaction of the fuel contained in them flame / pressure vibrations due to in-phase energy supply stimulate and reinforce.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterdrückung von Flammen-/Druckschwingungen bei einer Feuerung, die einen Brenner aufweist, mit dem eine Flamme erzeugt wird, und einen Brennraum, in den die Flamme gerichtet ist, sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Umsetzung des Verfahrens.
Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind aus Dokument Patent Abstracts of Japan, vol 18, no. 677 (M-1727) 20 Dezember 1994 schon bekannt.
Bei industriellen Verbrennungsanlagen wie Gasturbinenbrennkammern, Winderhitzern, Rückstandsverbrennungsanlagen oder Industrieöfen, aber auch bei Kleinfeuerungen wie Gasboilern oder Heizkesseln im häuslichen Nutzungsbereich treten unter bestimmten, durch die feuerungstechnischen Betriebsparameter wie thermische Leistung und Luftzahl festgelegten Bedingungen instabile Betriebszustände auf, die durch zeitperiodische Änderungen der Flamme gekennzeichnet sind, die einhergehen mit Änderungen insbesondere des statischen Druckes in der Brennkammer sowie in dieser vor- oder nachgeschalteten Anlagenteilen. Diese instabilen Zustände treten auch auf bei Feuerungen, deren Flammen durch bekannte Maßnahmen wie Drallströmungen, Staukörper etc. ausreichend zündstabilisiert sind.
Ein Beispiel für eine entsprechende industrielle Verbrennungsanlage findet sich beispielsweise in der japanischen Veröffentlichung Nr. 0 515 7239. Hier wird ein Brenner beschrieben, bei dem verschiedene Maßnahmen ergriffen werden zur Reduzierung von NOx. Insbesondere wird der Verbrennungsluft zusätzlich Luft zugeführt. Verbrennungsinstabilitäten wie oben angesprochen werden hier nicht behandelt.
Das Auftreten dieser Verbrennungsinstabilitäten bewirkt oftmals ein gegenüber dem stationären Betrieb der Anlage verändertes Verhalten und verursacht neben einer erhöhten Lärmbelästigung auch eine verstärkte mechanische und/oder thermische Beanspruchung der Brennkammer bzw. der Brennkammerauskleidung. Derartige Flammen-/Druckschwingungen können unter ungünstigen Verhältnissen bis zur Zerstörung der Anlage führen, in der sie auftreten, so daß viel Aufwand getrieben wird, um derartige Flammen-/Druckschwingungen zu vermeiden. So verändert man beispielsweise die Brennkammergeometrie durch spezielle Einbauten, was aber häufig nur zu einer Verschiebung der auftretenden Schwingungsfrequenzen führt und somit nicht zu einer generellen Lösung des Problemes beiträgt. Ansonsten werden bei auftretenden Flammen-/Druckschwingungen jeweils spezielle Maßnahmen auf empirischer Basis ergriffen.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem derartige Flammen-/Druckschwingungen mit nicht tolerierbaren Druckamplituden zu verhindern sind.
Zur Erfüllung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Flamme des Brenners mit einer Strömung aus Gas möglichst eng zu ummanteln, die eine höhere Strömungsgeschwindigkeit in Flammenausbreitungsrichtung aufweist als die Außen- bzw. Randbereiche der Flamme bzw. der brennstoffhaltigen Brennerhauptströmung. Damit wird eine Übertragung von Axialimpuls auf die Außenbereiche der Flamme bzw. der brennstoffhaltigen Brennerausströmung bewirkt.
Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, daß die Schwingungen im wesentlichen durch sich im Randbereich der Flamme ausbildende Ringwirbel verursacht bzw. verstärkt werden. Diese Ringwirbel, die durch Aufrollung der Randbereiche der brennstoffhaltigen Brennerströmung entstehen, schließen bei ihrer Bildung heiße Rauchgase mit ein, die ein schnelles Aufheizen des ebenfalls im Ringwirbel enthaltenen Brennstoff/Luft-Gemisches und eine impulsartige, druckschwingungsanregende Abreaktion des Brennstoffes bewirken.
Um die Ringwirbelbildung zu verhindern, wird die Flamme mit einer in möglichst geringem radialen Abstand zur Flamme bzw. zur Brennerhauptströmung austretenden Gasmantelströmung umgeben, die eine höhere Strömungsgeschwindigkeit in Flammenausbreitungsrichtung aufweist als die Außen- bzw. Randbereiche der Flamme. Damit kommt es zwischen Mantelströmung und Flamme bzw. Brenngas/Luftströmung zu einem Axialimpulsaustausch, der eine Beschleunigung der freien Flammen- bzw. Strömungsgrenzschicht des Brennstoff/Luftgemisches bewirkt und damit der Entstehung von reaktionsfähigen Wirbeln in diesem Bereich wirkungsvoll entgegenwirkt.
Soweit dann an der Grenzschicht zwischen der Gasmantelströmung und dem Umgebungsmedium (im eingeschlossenen Fall i. allg. Rauchgase) entsprechende Ringwirbel auftreten, ist es am günstigsten, wenn die Gasmantelströmung keinen Brennstoff enthält, da sich dann aus der (brennstofffreien) Mantelströmung keine Brennstoff einschließenden Wirbel bilden können, die zu einer periodischen Abreaktion von Brennstoff und damit zu einer Anregung von Flammen-/Druckschwingungen führen können, wie sie bei einer ungemantelten Flamme bzw. Brenngas/Luftströmung auftreten.
Bevorzugterweise handelt es sich bei dem nicht-brennstoffhaltigen Gas um Luft, die überall in ausreichender Menge zur Verfügung steht. Es ist aber auch denkbar, hier ein inertes Gas zu verwenden, was allerdings einen gewissen Kostennachteil zur Folge hätte.
Auch wenn die Gasmantelströmung Brennstoff enthält, kann der erfindungsgemäße Effekt einer Beschleunigung der Außenbereiche der Brennerausströmung (bzw. der die Flamme bildenden Hauptströmung) erzielt werden, wobei sich hierbei in bezug auf das Medium der Gasmantelströmung verschiedene Fälle unterscheiden lassen:
Sollte die Gasmantelströmung aus einem nicht zündfähigen Gemisch aus Gas und Brennstoff bestehen, verhält sich die Gasmantelströmung hinsichtlich ihrer Wirkung bei der Unterdrückung der Bildung reaktionsfähiger Ringwirbel im wesentlichen als cb sie keinen Brennstoff enthält. D.h. eventuell in der Grenzschicht zwischen Gasmantelströmung und Umgebungsmedium entstehende Wirbel können nicht abreagieren und somit nicht zur Anregung bzw. Verstärkung von Flammen-/Druckschwingungen führen. Bei diesem nicht zündfähigen Gemisch aus Gas und Brennstoff kann es sich bei dem Gas sowohl um Inertgas (z.B. Stickstoff, Wasserdampf oder ausgebrannte Abgase) als auch um Luft handeln, wobei im ersteren Fall die Brennstoffkonzentration irrelevant ist, da Inertgas mit Brennstoff in keinem Mischungsverhältnis reagieren d.h. verbrennen kann, während im zweiten Fall die Brennstoffkonzentration außerhalb der Zündgrenzen des jeweiligen Brennstoffes liegt, so daß auch hier aus der Gasmantelströmung entstehende Ringwirbel nicht abreagieren können.
Grundsätzlich kann als Medium der Gasmantelströmung auch ein Brennstoff/Luftgemisch mit Brennstoffkonzentrationen innerhalb der vom jeweiligen Brennstoff abhängigen Zündgrenzen verwendet werden, wenn die im wesentlichen axiale Ausströmgeschwindigkeit dieser im Prinzip brennbaren Gasmantelströmung gegenüber der Brennerhauptströmung, die die Flamme bildet, so hoch gewählt wird, daß einerseits eine ausreichende Übertragung von Axialimpuls und damit eine ausreichende Beschleunigung der Außenbereiche der Flamme bzw. der Brennerhauptströmung gewährleistet wird, andererseits jedoch die Ausbildung einer eigenständigen, stabilen Flamme (oder mehrerer Flammen im Falle mehrerer einzelner Austrittsöffnungen der Gasmantelströmung) aus der Gasmantelströmung verhindert wird. Das heißt, daß die Austrittsgeschwindigkeit der Gasmantelströmung deutlich höher ist, als die Abblasegrenzgeschwindigkeit für eine Flamme.
Der Gasmantelströmung verläuft vorzugsweise parallel zur Mittelachse der Flamme, sie kann aber auch in bezug auf diese Flammen- bzw. Hauptströmungsrichtung der Brennstoff/ Luftströmung zusätzlich eine gewisse Radial- und/ oder Tangentialkomponente aufweisen, woraus eine gewisse Aufweitung des Gasmantels entlang der Richtung der Flamme folgt, wobei zu berücksichtigen ist, daß nicht alle Brenner Flammen mit sich im kritischen Bereich nicht verändernden Querschnitten haben, sondern daß Flammen ebenfalls die beschriebene konische Form einnehmen können. Wesentlich ist dabei immer, daß die Gasmantelströmung einen im Vergleich zur ungemantelten Flamme bzw. Brennstoff/Luftströmung ausreichend hohen Impuls in Axialrichtung besitzt.
Zur Durchführung dieses Verfahrens zur Unterdrückung von Flammen-/Druckschwingungen bei einer Feuerung weist eine erfindungsgemäße Feuerung mit einem Brenner zur Erzeugung einer Flamme und einem Brennraum, in den die Flamme gerichtet ist, mindestens eine Gasaustrittsöffnung auf, aus der das Gas die Flamme mantelförmigen umschließend ausströmt.
Der Abstand zwischen der Gasaustrittsöffnung und dem Rand des Brennaustritts aus dem das Brennstoff/Luftgemisch ausströmt, soll dabei möglichst gering gehalten werden.
Da sich das oben angegebene erfindungsgemäße Verfahren sowohl bei einer vorgemischten Verbrennungsführung als auch bei Diffusionsverbrennung insbesondere mit flüssigem oder gasförmigen Brennstoff anwenden läßt, sind demgemäß die Brenner zur Durchführung dieses Verfahrens jeweils in bekannter Weise an diese erwähnten Arten der Verbrennungsführung angepaßt.
Bevorzugterweise ist die Gasaustrittsöffnung zur Erzeugung der Gasmantelströmung als Spalt bzw. als Spaltdüse ausgebildet und umschließt den Brenneraustritt eng, wobei der Brenneraustritt sowohl rotationssymmetrisch ausgebildet sein kann als auch eine längliche Querschnittsform haben kann.
Beim rotationssymmetrischen Brenneraustritt ist der Spalt dann als Ringspaltdüse ausgebildet, die insbesondere konzentrisch und eng beabstandet um den Brenneraustritt angeordnet ist.
Anstelle eines einzelnen Spaltes bzw. einer einzelnen Spaltdüse können auch eine Vielzahl von kleineren Gasaustrittsöffnungen den Brenneraustritt umgeben, die eng zueinander beabstandet sind. Auch hierbei gilt, daß der Brenneraustritt und die Gesamtanordnung der als Viertel Kreisdüsen ausgebildeten Gasaustrittsöffnungen konzentrisch angeordnet sind und daß auch durch die Vielzahl der Gasaustrittsöffnungen bzw. Düsen eine die Flamme des Brenners vollständig umgebende Gasmantelströmung erzeugt wird, die die Entstehung von Ringwirbeln unterdrückt.
Es muß dabei gesehen werden, daß grundsätzlich Brenneraustritt und Düse(n) nicht in einer Ebene angeordnet sein müssen, solange sichergestellt ist, daß der die Flamme umströmende Gasmantel in den kritischen Bereichen, in denen Ringwirbel entstehen können, eine ausreichende Beschleunigung der Randbereiche der Flamme bewirken können, um eine Wirbelbildung zu unterbinden.
Dies wird insbesondere dann erfüllt, wenn die Ausströmrichtung der Düsen im wesentlichen parallel zur Brennerachse ist. Aber auch durch eine entsprechende Winkelanstellung der Düsen gegen die Brennerachse kann erreicht werden, daß ein die Flamme in ihrem Randbereich ummantelnder Gasstrom aus den Düsen austritt.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei zeigt
Figur 1
Schnitt durch einen Brenner zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In der Figur 1 ist ein Brenner zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt: Es handet sich um einen Drallbrenner, dem eine vorgemischte Brenngas-/Luftmischung 1 über ein Brennerrohr 2 zugeführt wird. Dieses Brennerrohr endet an einem Drallgeschränk 3, das rotationssymmetrisch ist und an seinem Außenumfang geneigte Leitschaufeln 4 aufweist. Diese Leitschaufeln haben eine Neigung von etwa 30°, wodurch das ausströmende Brenngas-/Luftgemisch eine Ablenkung und damit einen Drall erfährt. Des weiteren sind radial etwas weiter innen als die Leitschaufeln 4 über den Umfang verteilt mehrere durch das Drallgeschränk 3 hindurchlaufende Lochbohrungen 5 angebracht, durch die ein Teilstrom des Brenngas- /Luftgemisches hindurchströmen kann und so durch Pilotflammenbildung zur Flammenstabilisierung beiträgt. Auf der Außenseite 6 des Drallgeschränks wird das aus dem Brenner austretende Brenngas-/Luftgemisch entzündet und bildet eine Flamme 12, die in eine in der Figur 1 nicht dargestellte Brennerkammer eintritt.
Die Flamme 12 des Brenners wird von einem Mantel aus Gas umströmt. Dieser Mantel wird durch eine Gasströmung 8 bewirkt, die durch einen Ringkanal 7 parallel zum Brennerrohr 2 durch den Brenner hindurchgeführt wird und an einem Ringspalt 9 aus dem Brenner austritt, der das Drallgeschränk 3 eng beabstandet umgibt. Um die Gasströmung 8 vor ihrem Austreten aus dem Ringkanal zu beschleunigen, ist in den Endbereich des Ringkanals eine Viertelkreisdüse 10 eingebaut, die eine starke Beschleunigung insbesondere der Außenbereiche der Gasmantelströmung in Axialrichtung (das heißt parallel zur Achse 11 des Brenners) bewirken.
Die Strömungsgeschwindigkeit der aus dem Ringspalt 9 austretenden Gasmantelströmung ist aufgrund der Viertelkreisdüse 10 soweit beschleunigt, daß die Geschwindigkeit in Richtung der Achse 11 erheblich höher ist als die in Richtung der Flamme des verbrennenden Brenngas-/Luftgemisches hinter dem Drallgeschränk 3, wodurch im Bereich zwischen dem in einer Flamme verbrennenden Brenngas-/ Luftgemisch und der ihn eng umschließenden Gasmantelströmung eine Grenzschichtbeschleunigung des verbrennenden Brenngas-/Luftgemisches erfolgt. Damit wird wirksam verhindert, daß es im Randbereich des Brenngas/Luftgemisches zur Ausbildung periodischer, kohärenter Ringwirbelstrukturen kommt, die durch eine schnelle Abreaktion des in ihnen enthaltenen Brennstoffes durch phasenrichtige Energiezufuhr Flammen-/Druckschwingungen anregen und verstärken.
Somit wird eine einfache aber wirkungsvolle Möglichkeit angegeben, derartige Flammen-/Druckschwingungen sicher zu unterbinden und damit die Betriebssicherheit entsprechender Feuerungsanlagen zu erhöhen.

Claims (18)

  1. Verfahren zur Unterdrückung von Flammen-/Druckschwingungen bei einer Feuerung, die einen Brenner aufweist, mit dem eine Flamme erzeugt wird, und einen Brennraum, in den die Flamme gerichtet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Flamme mit einer Strömung aus Gas ummantelt wird, die eine höhere Strömungsgeschwindigkeit in Flammenausbreitungsrichtung aufweist als die Außenbereiche der Flamme, um hier eine ausreichende Beschleunigung der Flamme bewirken zu können, so daß der Entstehung von reaktionsfähigen Wirbeln in diesen Bereichen entgegengewirkt wird.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Gas nicht-brennstoffhaltig ist.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Gas Brennstoff enthält.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Gas Luft ist.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Gas ein Inertgas, insbesondere Stickstoff, Wasserdampf oder ausgebranntes Abgas ist.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Gas ein Brennstoff/Luftgemisch ist, welches Brennstoff in einer Konzentration außerhalb der Zündgrenzen beinhaltet.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Gas ein Brennstoff/Luftgemisch ist, welches Brennstoff in einer Konzentration innerhalb der Zündgrenzen beinhaltet.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Gasmantelströmung im wesentlichen zylinderförmig ist.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Gasmantelströmung eng beabstandet zu den Außenbereichen der Flamme ist.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Strömungsrichtung des Gases parallel zur Flammenrichtung ist.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Strömungsrichtung des Gases in bezug auf die Flammenrichtung zusätzlich eine Radial- und/oder Tangentialkomponente aufweist.
  12. Feuerung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche mit einem Brenner zur Erzeugung einer Flamme und einem Brennraum, in den die Flamme gerichtet ist, wobei die Feuerung mindestens eine Gasaustrittsöffnung (9) aufweist, aus der Gas die Flamme mantelförmig umschließend ausströmt und die als Viertelkreisdüse (10) ausgebildet ist, um eine starke Beschleunigung der Außenbereiche der Gasmantelströmung zu erzielen.
  13. Feuerung gemäß Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Gasaustrittsöffnung als Spalt (9) ausgebildet ist und den Brenneraustritt eng umschließt.
  14. Feuerung gemäß Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Brenneraustritt rotationssymmetrisch ist und der Spalt ein Ringspalt (9) ist.
  15. Feuerung gemäß Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß Brenn austritt und Ringspalt konzentrisch angeordnet sind.
  16. Feuerung gemäß Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Brenneraustritt von einer Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen umgeben ist, die eng beabstandet zueinander und zur Brenneraustrittsöffnung sind und eine die Flamme vollständig umschließende Mantelströmung bilden.
  17. Feuerung gemäß Anspruch 16,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Brenneraustritt und die Gesamtanordnung der Gasaustrittsöffnungen konzentrisch angeordnet sind.
  18. Feuerung gemäß Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Ausströmrichtung der Gasaustrittsöffnung im wesentlichen parallel zur Mittelachse des Brenners ist.
EP96109647A 1995-07-20 1996-06-15 Verfahren und Vorrichtung zur Unterdrückung von Flammen-/Druckschwingungen bei einer Feuerung Expired - Lifetime EP0754908B2 (de)

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