EP1998112A2 - Brenner zur Verbrennung eines niederkalorischen Brenngases - Google Patents

Brenner zur Verbrennung eines niederkalorischen Brenngases Download PDF

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EP1998112A2
EP1998112A2 EP08156197A EP08156197A EP1998112A2 EP 1998112 A2 EP1998112 A2 EP 1998112A2 EP 08156197 A EP08156197 A EP 08156197A EP 08156197 A EP08156197 A EP 08156197A EP 1998112 A2 EP1998112 A2 EP 1998112A2
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EP
European Patent Office
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gas
steam generator
section
swirl
flow cross
Prior art date
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Withdrawn
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EP08156197A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1998112A3 (de
Inventor
Bernhard Zimmermann
Robert Melchior
Klaus Mangelmans
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Hitachi Power Europe GmbH
Original Assignee
Hitachi Power Europe GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Power Europe GmbH filed Critical Hitachi Power Europe GmbH
Publication of EP1998112A2 publication Critical patent/EP1998112A2/de
Publication of EP1998112A3 publication Critical patent/EP1998112A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
    • F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
    • F23D14/24—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other at least one of the fluids being submitted to a swirling motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/14—Special features of gas burners
    • F23D2900/14002—Special features of gas burners of premix or non premix types, specially adapted for the combustion of low heating value [LHV] gas

Definitions

  • the invention is directed to a steam generator gas burner for combustion of low calorific gases, which comprises a core air tube, a gas pipe arranged coaxially around the core air tube to form a ring gas flow cross section and at least one further tubular element arranged around the gas pipe to form a particularly annular secondary air flow cross section Gas flow cross section first swirler are arranged.
  • Gas generators for steam generators also use gas burners which burn low calorific gases.
  • low calorific gases are made available in particular in the vicinity of metallurgical plants as so-called metallurgical gases. This may be blast furnace gas or blast furnace gas, converter gas, coking gas or similar process residue gases.
  • pressure oscillations may occur in the combustion chamber area, which leads to damage to the lining of the steel structure.
  • Pressure oscillations occur where there is an excitation source, a resonance chamber and a connection via pipelines.
  • the emergence of pressure oscillations in the furnace is a consequence of the flow, heat and combustion as well as the acoustic properties of the entire system.
  • the basis of pressure oscillations is a feedback loop, at the supply lines of the resonance system, the burner, the coupling member and the flame including the combustion chamber are the excitation source and amplification.
  • the pressure oscillations are due to a sudden volume increase after the ignition of the fuel-air mixture.
  • gases produced in steelworks are mixed there and then fed to the steam generator gas burner as low-calorie metallurgical gas.
  • the fuel properties in particular the calorific value of the combustion gas supplied to the steam generator gas burner, change as a result of such a mixing of a plurality of metallurgical gases.
  • the varying fuel properties influence the Flame formation and can then in turn lead to combustion vibrations are excited by the combustion.
  • the excitation energy increases. Under certain boundary conditions, a resonance oscillation of the flue gas column in the combustion chamber can then arise.
  • the invention is based on the object to provide a solution which makes it possible to adapt a steam generator gas burner taking into account the respective ignition intensity of varying fuel gas properties, in particular a fluctuating heating value.
  • this object is achieved in that the first swirl body are arranged adjustable.
  • the swirl degree of the flowing low-calorie combustion gas generated by the first swirler bodies may also be influenced during operation of a steam generator gas burner in order to adjust its velocity tangential component and thus the swirl degree of the fuel gas flow. Due to the first swirl body, the fuel gas stream initially flowing in the longitudinal axial direction of the gas burner experiences a deflection in the tangential direction, which forces a swirl impulse, the so-called fuel gas swirl, onto the fuel gas stream flowing again in the longitudinal axial direction after leaving the first swirl body.
  • the fuel gas swirl By adjusting the fuel gas swirl, ie varying the degree and the degree / inclination of the deflection of the fuel gas flow from its original longitudinal axial flow direction in a tangential deflection direction, influence on the Melting area of the burner taking place mixing of the low-calorie combustible gas with the added in the core air tube primary or core air and radially outside added secondary air are taken.
  • the first swirler are adjusted and possibly adjusted during operation, that optimum combustion and flame formation takes place, which avoids the formation of combustion chamber vibrations.
  • the degree of swirl to be achieved by the position of the first swirl body can be set once during commissioning of the steam generator burner and tuned to the gas quality to be burned and continuously controlled and adjusted during operation of the steam generator gas burner permanently and / or continuously the fuel properties and the fuel gas flow.
  • the first swirl bodies can be adjustably arranged in the gas flow cross-section in that the first swirl bodies are designed as swirl blades extending in the radial direction of the core air tube.
  • the first swirling bodies in the form of blades projecting from the outside of the core air tube into the gas flow cross section and can now be designed to be rotatable, in particular, about their longitudinal axis.
  • a larger or smaller cross-sectional area depending on the rotational position of the respective swirl blade can then be counterposed to the direction of flow of the fuel gas flow and thus act as a flow obstacle and flow diversion surface to shift the fuel gas flow into a different degree of swirl.
  • the invention provides in an embodiment that the first swirler each about their in the radial direction of the core air tube extending longitudinal axis rotatably arranged outside on the core air tube.
  • first swirl bodies are arranged upstream of the mouth regions of the core air tube and gas pipe in the combustion chamber, which the invention also provides. This makes it possible to achieve a homogenization of the fuel gas flow provided with a swirl impulse before reaching the mouth region in the burner.
  • this is expedient if the secondary air is provided with a corresponding degree of swirl. It is then further advantageous according to the invention, when the first swirler are arranged in relation to arranged in the secondary air flow cross-section second swirler at a further upstream position.
  • the invention is characterized in a further development by a Strömungsleitring, which is arranged in the frontal mouth region of the gas pipe, the gas flowing in the gas flow cross-section in the direction of the burner longitudinal axis to first deflecting flow surfaces and in the Secondary air flow cross-section flowing air in the direction away from the burner longitudinal axis has deflecting second flow surfaces. This will the secondary air flow to the outside and the combustion gas flow deflected inward and thus delays the coincidence of the two gases.
  • the flow guide ring is arranged axially adjustably on the gas pipe, which provides the invention in an embodiment.
  • a favorable design of the flow-guiding ring can then be realized if the flow-guiding ring has holes, in particular a surface of the flow-guiding ring covering the gas flow cross-section of the gas pipe is designed as a perforated diaphragm.
  • Advantageous materials for the production of the Strömungsleitringes are heat-resistant sheet, ceramic or cast metal, in particular centrifugal casting, the invention finally also provides in an advantageous embodiment that the flow guide is cooled and / or provided with a ceramic coating.
  • the single FIGURE shows a schematic and partially sectioned side and cross-sectional view of a generally designated 1 steam generator gas burner, which is designed in the form of a so-called round burner.
  • the burner has a core air tube 2, which is arranged in the center of the steam generator gas burner 1 coaxially about its longitudinal axis 3 around.
  • combustion air is supplied as core air.
  • an annular gas flow cross-section 5 is formed on the outside by a gas pipe 6 which is arranged coaxially around the core air pipe 2.
  • annular secondary air flow cross-section 7 Around the gas pipe 6 around another flow area is formed as an annular secondary air flow cross-section 7, which on the outside of a tubular element 8 and is limited.
  • a low-calorie combustion or combustion gas a so-called metallurgical gas, which can be produced in a steel mill at various production sites, is fed to the mouth region of the steam generator gas burner 1.
  • the metallurgical gas may also be a mixture of various gases such as blast furnace gas, coke oven gas or the like.
  • the secondary air flow cross section 7 the secondary combustion air, the so-called secondary air, is supplied to the mouth region of the steam generator gas burner 1.
  • first swirl body 9 and in the secondary air flow section 7 second swirl body 10 are arranged.
  • the first and second swirl bodies 9, 10 are arranged as swirl body rings on the respective tube, the core air tube 2 in the first swirl bodies 9 and the gas tube 6 in the second swirl bodies 10, and extend through the respective flow cross section 5, 7 as far as the nearest tube , the gas pipe 6 in the case of the first swirl body 9 and the pipe element 8 in the case of the second swirl body 10.
  • the first swirl bodies 9 are in the form of swirl vanes and form a blade ring.
  • the respective longitudinal axis of each of the individual first swirler bodies 9 of the blade ring is positioned radially directed onto the longitudinal axis 3.
  • Each individual swirl blade 9 is rotatable about this longitudinal axis and thus in its relative position in the gas flow cross section 5 adjustable.
  • Both the first swirl body 9 and the second swirl body 10 are disposed upstream of the mouth of the steam generator gas burner 1 to the combustion chamber 4 within the respective flow cross section 5, 7, wherein with respect to the orifice of the steam generator gas burner 1, the first swirl body 9 are positioned further upstream than the second Swirl body 10.
  • a flow guide 11 is arranged in the mouth opening of the gas pipe 6 in the mouth opening of the gas pipe 6, in the mouth opening of the gas pipe 6, a flow guide 11 is arranged. It is arranged in the direction of the longitudinal axis 3 axially adjustable on the inside of the gas pipe 6 and / or fixed.
  • the flow guide ring 11 has flow elements 12 which have first flow surfaces 12a cooperating with the gas flow cross section 5 and second flow surfaces 12b cooperating with the secondary air flow cross section 7.
  • the first flow surfaces 12 a are designed such that gas flowing in the gas flow cross section 5 is deflected in the direction of the burner longitudinal axis 3
  • the second flow surfaces 12 b are designed so that air flowing in the secondary air flow cross section 7 is deflected away in the direction of the burner longitudinal axis 3
  • the flow guide ring 11 is further designed so that its annular end face 13 covers only the mouth-side outlet side of the gas flow cross-section 5 and this surface is formed in the form of a pinhole. Only the second flow surfaces 12b extend slightly into the continuation of the secondary air flow cross section 7 into the combustion chamber 4 on the outside.
  • the flow guide 11 consists of a metallic casting material, in particular centrifugal casting, but can also be made of a ceramic material or a heat-resistant sheet. Furthermore, the Flow guide 11 may be cooled and / or be provided with a ceramic coating.
  • gas lances 14a, 14b are arranged, with which, if desired, supplementary high-calorie gas, for example natural gas, can be supplied to the steam generator gas burner port for combustion as supplementary fuel gas.
  • supplementary high-calorie gas for example natural gas
  • an oil or gas ignition burner 15 is arranged in the center of the burner along the longitudinal axis 3.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
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  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)

Abstract

Bei einem Dampferzeugergasbrenner (1) zur Verbrennung niederkalorischer Gase, der ein Kernluftrohr (2), ein unter Ausbildung eines insbesondere ringförmigen Gasströmungsquerschnittes (5) koaxial um das Kernluftrohr (2) angeordnetes Gasrohr (6) und mindestens ein weiteres, unter Ausbildung eines insbesondere ringförmigen Sekundärluftströmungsquerschnittes (7) um das Gasrohr (6) angeordnetes Rohrelement (8) umfasst, wobei in dem Gasströmungsquerschnitt (5) erste Drallkörper (9) angeordnet sind, soll eine Lösung geschaffen werden, die es ermöglicht, einen Dampferzeugergasbrenner unter Berücksichtigung der jeweiligen Zündintensität an variierende Brenngaseigenschaften, insbesondere einen schwankenden Heizwert, anzupassen. Dies wird dadurch erreicht, dass die ersten Drallkörper (9) verstellbar angeordnet sind.

Description

  • Die Erfindung richtet sich auf einen Dampferzeugergasbrenner zur Verbrennung niederkalorischer Gase, der ein Kernluftrohr, ein unter Ausbildung eines insbesondere ringförmigen Gasströmungsquerschnittes koaxial um das Kernluftrohr angeordnetes Gasrohr und mindestens ein weiteres, unter Ausbildung eines insbesondere ringförmigen Sekundärluftströmungsquerschnittes um das Gasrohr angeordnetes Rohrelement umfasst, wobei in dem Gasströmungsquerschnitt erste Drallkörper angeordnet sind.
  • Bei der Ausbildung von Gasfeuerungen für Dampferzeuger kommen auch Gasbrenner zum Einsatz, die niederkalorische Gase verbrennen. Solche niederkalorischen Gase werden insbesondere in der Nähe von Hüttenwerken als so genannte Hüttengase zur Verfügung gestellt. Hierbei kann es sich um Gichtgas oder Hochofengas, Konvertergas, Kokereigas oder ähnliche Prozessrückstandsgase handeln.
  • Zur Verbrennung dieser Gase ist es aus der Praxis bekannt, übliche Gasbrenner mit einem zusätzlichen Ringquerschnitt zu versehen, durch welchen hindurch dann das niederkalorische Gas der Brennermündung und der Brennerflamme zugeführt wird.
  • Bei Gasfeuerungen können im Brennkammerbereich Druckschwingungen auftreten, die zu Schäden an der Ausmauerung der Stahlkonstruktion führen. Druckschwingungen treten dort auf, wo es eine Anregungsquelle, einen Resonanzraum und eine Verbindung über Rohrleitungen gibt. Das Entstehen von Druckschwingungen in der Feuerung ist eine Folge der strömungs-, wärme- und verbrennungstechnischen sowie der akustischen Eigenschaften der gesamten Anlage. Die Basis von Druckschwingungen ist ein Rückkopplungskreis, bei dem die Zuleitungen des Resonanzsystems, der Brenner, das Kopplungsglied und die Flamme einschließlich des Brennraums die Anregungsquelle und Verstärkung sind. Die Druckschwingungen sind auf eine plötzliche Volumenzunahme nach der Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches zurückzuführen. Erzeugt die Verbrennung genügend starke Impulse mit einer Frequenz, die der Eigenfrequenz der Brennkammer nahe kommt, entsteht eine Resonanzschwingung, welche die zusätzliche Belastung hervorruft. Mit steigender Dampferzeuger- und damit Brennerleistung und steigendem Brenngasheizwert werden größere Schallenergien an die Brennkammerwände übertragen. Da gerade in kurzen und damit heißen Flammen Maximalwerte des Energieumsatzes je Raum- und Zeiteinheit und damit auch große Schwankungen auftreten, hat demgegenüber eine "weiche" Verbrennungsführung in Folge verzögerter Reaktion den Erfolg, die Anregung einer Resonanzschwingung zu vermeiden.
  • Aus der Praxis ist ein gattungsgemäßer Dampferzeugergasbrenner bekannt, der in dem Gasströmungsquerschnitt des niederkalorischen Gases angeordnete Drallkörper aufweist. Mit Hilfe dieser Drallkörper wird zum einen die Vermischung zwischen niederkalorischem Gas und Verbrennungsluft beeinflusst, zum anderen aber auch die Gasaustrittsgeschwindigkeit, wodurch eine stabile Verbrennung gewährleistet wird.
  • Oftmals aber werden in Hüttenwerken entstehende Gase dort gemischt und dann als niederkalorisches Hüttengas dem Dampferzeugergasbrenner zugeführt. Bei einer solchen Vermischung mehrerer Hüttengase ändern sich je nach Mischungsverhältnis der verschiedenen Gase die Brennstoffeigenschaften, insbesondere der Heizwert des dem Dampferzeugergasbrenner zugeführten Verbrennungsgases. Die variierenden Brennstoffeigenschaften nehmen Einfluss auf die Flammenbildung und können dann wiederum dazu führen, dass durch die Verbrennung Feuerraumschwingungen angeregt werden. Bei steigender Zündintensität, die beispielsweise bei einem höheren Heizwert des Brenngases auftritt, steigt die Anregungsenergie. Unter bestimmten Randbedingungen kann dann eine Resonanzschwingung der Rauchgassäule im Feuerraum entstehen.
  • Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, die es ermöglicht, einen Dampferzeugergasbrenner unter Berücksichtigung der jeweiligen Zündintensität an variierende Brenngaseigenschaften, insbesondere einen schwankenden Heizwert, anzupassen.
  • Bei einem Dampferzeugergasbrenner der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die ersten Drallkörper verstellbar angeordnet sind.
  • Dadurch, dass die ersten Drallkörper verstellbar im Gasströmungsquerschnitt angeordnet sind, kann gegebenenfalls auch während des Betriebes eines Dampferzeugergasbrenners der durch die ersten Drallkörper erzeugte Drallgrad des strömenden niederkalorischen Verbrennungsgases zur Einstellung von dessen Geschwindigkeitstangentialkomponente und damit der Drallgrad des Brenngasstromes beeinflusst werden. Durch die ersten Drallkörper erfährt der zunächst in längsaxialer Richtung des Gasbrenners strömende Brenngasstrom eine Ablenkung in tangentialer Richtung, die dem nach dem Verlassen der ersten Drallkörper wieder in längsaxialer Richtung strömenden Brenngasstrom einen Drallimpuls, den so genannten Brenngasdrall, aufzwingt. Durch Verstellung des Brenngasdralls, d. h. ein Variieren des Maßes und des Grades/der Neigung der Ablenkung des Brenngasstromes von seiner ursprünglichen längsaxialen Strömungsrichtung in eine tangentiale Ablenkungsrichtung, kann Einfluss auf die im Mündungsbereich des Brenners stattfindende Vermischung des niederkalorischen Brenngases mit der im Kernluftrohr zugegebenen Primär- oder Kernluft und der radial außenseitig zugegebenen Sekundärluft genommen werden. In Abhängigkeit von den jeweils gegebenen Brenngaseigenschaften, insbesondere dem jeweiligen Brenngasheizwert, werden die ersten Drallkörper derart eingestellt und ggf. während des Betriebes verstellt, dass eine optimale Verbrennung und Flammenbildung erfolgt, die die Entstehung von Feuerraumschwingungen vermeidet. Der durch die Stellung der ersten Drallkörper zu erzielende Drallgrad kann dabei sowohl einmalig bei Inbetriebnahme des Dampferzeugergasbrenners eingestellt und auf die zu verbrennende Gasqualität abgestimmt werden als auch während des Betriebs des Dampferzeugergasbrenners permanent und/oder kontinuierlich den Brennstoffeigenschaften und dem Brenngasstrom entsprechend gesteuert und angepasst werden.
  • In besonders günstiger Weise lassen sich die ersten Drallkörper verstellbar in dem Gasströmungsquerschnitt dadurch anordnen, dass die ersten Drallkörper als sich in radialer Richtung des Kernluftrohres erstreckende Drallschaufeln ausgebildet sind. Hierdurch stehen die ersten Drallkörper in Form von Schaufeln von der Außenseite des Kernluftrohres ausgehend in den Gasströmungsquerschnitt hinein und können nun insbesondere um ihre Längsachse rotierbar ausgebildet sein. Durch Rotation um die Längsachse kann dann eine je nach Rotationsstellung größere oder kleinere Querschnittsfläche der jeweiligen Drallschaufel der Strömungsrichtung des Brenngasstromes entgegengestellt werden und damit als Strömungshindernis und Strömungsumleitungsfläche wirkend den Brenngasstrom in einen unterschiedlichen Drallgrad versetzen. Dazu sieht die Erfindung in Ausgestaltung vor, dass die ersten Drallkörper jeweils um ihre sich in radialer Richtung des Kernluftrohres erstreckende Längsachse rotierbar außenseitig auf dem Kernluftrohr angeordnet sind.
  • Zweckmäßig ist es weiterhin, wenn die ersten Drallkörper stromaufwärts der Mündungsbereiche von Kernluftrohr und Gasrohr in den Feuerraum angeordnet sind, was die Erfindung ebenfalls vorsieht. Hierdurch lässt sich vor dem Erreichen des Mündungsbereiches im Brenner eine Vergleichmäßigung der mit einem Drallimpuls versehenen Brenngasströmung erzielen. Insbesondere ist dies zweckmäßig, wenn auch die Sekundärluft mit einem entsprechenden Drallgrad versehen wird. Dabei ist es dann weiterhin gemäß Weiterbildung der Erfindung von Vorteil, wenn die ersten Drallkörper in Bezug auf in dem Sekundärluftströmungsquerschnitt angeordnete zweite Drallkörper an einer weiter stromaufwärts gelegenen Position angeordnet sind.
  • Insgesamt lässt sich durch die Anordnung von ersten Drallkörpern in dem Gasströmungsquerschnitt, aber auch durch die Anordnung von zweiten Drallkörpern in dem Sekundärluftströmungsquerschnitt eine verzögerte Vermischung von Brenngas und Verbrennungsluft im Ausgangsbereich des Dampferzeugergasbrenners zum Feuerraum hin erreichen, mit Hilfe welcher die Zündung jeweils optimal positioniert werden kann.
  • Um die verzögerte Vermischung von Brenngas und Verbrennungsluft weiter zu unterstützen, zeichnet sich die Erfindung in Weiterbildung durch einen Strömungsleitring aus, der im stirnseitigen Mündungsbereich des Gasrohres angeordnet ist, der in dem Gasströmungsquerschnitt strömendes Gas in Richtung auf die Brennerlängsachse zu ablenkende erste Strömungsflächen und in dem Sekundärluftströmungsquerschnitt strömende Luft in Richtung von der Brennerlängsachse fort ablenkende zweite Strömungsflächen aufweist. Hierdurch wird der Sekundärluftstrom nach außen und der Verbrennungsgasstrom nach innen abgelenkt und somit das Zusammentreffen der beiden Gase verzögert.
  • Von Vorteil ist es hierbei, wenn der Strömungsleitring axial verstellbar an dem Gasrohr angeordnet ist, was die Erfindung in Ausgestaltung vorsieht.
  • Eine günstige Gestaltung des Strömungsleitringes lässt sich dann realisieren, wenn der Strömungsleitring Löcher aufweist, insbesondere eine den Gasströmungsquerschnitt des Gasrohres überdeckende Fläche des Strömungsleitringes als Lochblende ausgebildet ist.
  • Vorteilhafte Materialien zur Herstellung des Strömungsleitringes sind hitzebeständiges Blech, Keramikmaterial oder Gussmetall, insbesondere Schleuderguss, wobei die Erfindung in vorteilhafter Ausgestaltung schließlich weiterhin vorsieht, dass der Strömungsleitring gekühlt ist und/oder mit einer keramischen Beschichtung versehen ist.
  • Die Erfindung ist nachstehend anhand der einzigen Figur beispielhaft näher erläutert.
  • Die einzige Figur zeigt in schematischer und teilweise geschnittener Seiten- und Querschnittsdarstellung einen insgesamt mit 1 bezeichneten Dampferzeugergasbrenner, der in Form eines so genannten Rundbrenners ausgestaltet ist. Der Brenner weist ein Kernluftrohr 2 auf, das im Zentrum des Dampferzeugergasbrenners 1 koaxial um dessen Längsachse 3 herum angeordnet ist. Durch das Kernluftrohr 2 wird der einem Feuerraum 4 eines Dampferzeugers zugewandten Mündungsseite des Dampferzeugergasbrenners 1 Verbrennungsluft als Kernluft zugeleitet. Außenseitig um das Kernluftrohr 2 herum ist zumindest im mündungsseitigen weiteren Endbereich des Dampferzeugergasbrenners 1 ein ringförmiger Gasströmungsquerschnitt 5 ausgebildet. Dieser Gasströmungsquerschnitt 5 wird außenseitig von einem Gasrohr 6 begrenzt, das koaxial um das Kernluftrohr 2 angeordnet ist. Um das Gasrohr 6 herum ist ein weiterer Strömungsbereich als ringförmiger Sekundärluftströmungsquerschnitt 7 ausgebildet, der außenseitig von einem Rohrelement 8 umfasst und begrenzt ist. Durch den Gasströmungsquerschnitt 5 wird dem Mündungsbereich des Dampferzeugergasbrenners 1 ein niederkalorisches Brenn- oder Verbrennungsgas, ein so genanntes Hüttengas, das in einem Hüttenwerk an verschiedenen Produktionsstätten entstehen kann, zugeleitet. Bei dem Hüttengas kann es sich auch um eine Mischung verschiedener Gase wie Hochofengichtgas, Kokereigas oder ähnlichem handeln. Durch den Sekundärluftströmungsquerschnitt 7 wird dem Mündungsbereich des Dampferzeugergasbrenners 1 sekundäre Verbrennungsluft, die so genannte Sekundärluft, zugeführt. In dem Gasströmungsquerschnitt 5 sind erste Drallkörper 9 und in dem Sekundärluftströmungsquerschnitt 7 sind zweite Drallkörper 10 angeordnet. Die ersten und zweiten Drallkörper 9, 10 sind als Drallkörperringe auf dem jeweiligen Rohr, dem Kernluftrohr 2 bei den ersten Drallkörpern 9 und dem Gasrohr 6 bei den zweiten Drallkörpern 10, angeordnet und erstrecken sich durch den jeweiligen Strömungsquerschnitt 5, 7 bis zu dem nächstliegenden Rohr, dem Gasrohr 6 im Falle der ersten Drallkörper 9 und dem Rohrelement 8 im Falle der zweiten Drallkörper 10.
  • Die ersten Drallkörper 9 sind in Form von Drallschaufeln ausgebildet und bilden einen Schaufelkranz aus. Die jeweilige Längsachse jedes der einzelnen ersten Drallkörper 9 des Schaufelkranzes ist radial auf die Längsachse 3 gerichtet positioniert. Um diese Längsachse ist jede einzelne Drallschaufel 9 rotierbar und somit in ihrer Relativlage in dem Gasströmungsquerschnitt 5 verstellbar. Sowohl die ersten Drallkörper 9 als auch die zweiten Drallkörper 10 sind stromaufwärts der Mündungsöffnung des Dampferzeugergasbrenners 1 zum Feuerraum 4 innerhalb des jeweiligen Strömungsquerschnittes 5, 7 angeordnet, wobei in Bezug auf die Mündungsöffnung des Dampferzeugergasbrenners 1 die ersten Drallkörper 9 weiter stromaufwärts positioniert sind als die zweiten Drallkörper 10.
  • In der Mündungsöffnung des Gasrohres 6 ist ein Strömungsleitring 11 angeordnet. Er ist in Richtung der Längsachse 3 axial verstellbar an der Innenseite des Gasrohres 6 angeordnet und/oder befestigt. Der Strömungsleitring 11 weist Strömungselemente 12 auf, die mit dem Gasströmungsquerschnitt 5 zusammenwirkende erste Strömungsflächen 12a und mit dem Sekundärluftströmungsquerschnitt 7 zusammenwirkende zweite Strömungsflächen 12b aufweisen. Hierbei sind die ersten Strömungsflächen 12a so ausgelegt, dass in dem Gasströmungsquerschnitt 5 strömendes Gas in Richtung auf die Brennerlängsachse 3 zu abgelenkt wird und sind die zweiten Strömungsflächen 12b so ausgelegt, dass in dem Sekundärluftströmungsquerschnitt 7 strömende Luft in Richtung von der Brennerlängsachse 3 fort abgelenkt wird. Der Strömungsleitring 11 ist dabei weiterhin so ausgebildet, dass seine kreisringförmige Endfläche 13 lediglich die mündungsseitige Austrittsseite des Gasströmungsquerschnittes 5 überdeckt und diese Fläche in Form einer Lochblende ausgebildet ist. Lediglich die zweiten Strömungsflächen 12b reichen außenseitig geringfügig in die Fortsetzung des Sekundärluftströmungsquerschnittes 7 in den Feuerraum 4 hinein. Der Strömungsleitring 11 besteht aus einem metallischen Gussmaterial, insbesondere Schleuderguss, kann aber auch aus einem Keramikmaterial oder einem hitzebeständigen Blech gefertigt sein. Weiterhin kann der Strömungsleitring 11 gekühlt sein und/oder mit einer keramischen Beschichtung versehen sein.
  • Im Inneren des Kernluftrohres 2 sind, wie von üblichen Gasbrennern bekannt, Gaslanzen 14a, 14b angeordnet, mit welchen gewünschtenfalls auch ergänzend hochkalorisches Gas, beispielsweise Erdgas, der Dampferzeugergasbrennermündung zur Verbrennung als ergänzendes Brenngas zugeführt werden kann. Außerdem ist im Zentrum des Brenners längs der Längsachse 3 ein Öl- oder Gaszündbrenner 15 angeordnet.

Claims (10)

  1. Dampferzeugergasbrenner (1) zur Verbrennung niederkalorischer Gase, der ein Kernluftrohr (2), ein unter Ausbildung eines insbesondere ringförmigen Gasströmungsquerschnittes (5) koaxial um das Kernluftrohr (2) angeordnetes Gasrohr (6) und mindestens ein weiteres, unter Ausbildung eines insbesondere ringförmigen Sekundärluftströmungsquerschnittes (7) um das Gasrohr (6) angeordnetes Rohrelement (8) umfasst, wobei in dem Gasströmungsquerschnitt (5) erste Drallkörper (9) angeordnet sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die ersten Drallkörper (9) verstellbar zur Einstellung der Geschwindigkeitstangentialkomponente angeordnet sind.
  2. Dampferzeugergasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Drallkörper (9) als sich in radialer Richtung des Kernluftrohres (2) erstreckende Drallschaufeln ausgebildet sind.
  3. Dampferzeugergasbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Drallkörper (9) jeweils um ihre sich in radialer Richtung des Kernluftrohres (2) erstreckende Längsachse rotierbar außenseitig auf dem Kernluftrohr (2) angeordnet sind.
  4. Dampferzeugergasbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Drallkörper (9) stromaufwärts der Mündungsbereiche von Kernluftrohr (2) und Gasrohr (6) angeordnet sind.
  5. Dampferzeugergasbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Drallkörper (9) in Bezug auf in dem Sekundärluftströmungsquerschnitt (7) angeordnete zweite Drallkörper (10) an einer weiter stromaufwärts gelegenen Position angeordnet sind.
  6. Dampferzeugergasbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stirnseitig im Mündungsbereich des Gasrohres (6) ein Strömungsleitring (11) angeordnet ist, der in dem Gasströmungsquerschnitt (5) strömendes Gas in Richtung auf die Brennerlängsachse (3) zu ablenkende erste Strömungsflächen (12a) und in dem Sekundärluftströmungsquerschnitt (7) strömende Luft in Richtung von der Brennerlängsachse (3) fort ablenkende zweite Strömungsflächen (12b) aufweist.
  7. Dampferzeugergasbrenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsleitring (11) axial verstellbar an dem Gasrohr (6) angeordnet ist.
  8. Dampferzeugergasbrenner nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsleitring (11) Löcher aufweist, insbesondere eine den Gasströmungsquerschnitt (5) des Gasrohres (6) überdeckende Fläche (13) des Strömungsleitringes (11) als Lochblende ausgebildet ist.
  9. Dampferzeugergasbrenner nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsleitring (11) aus hitzebeständigem Blech, einem Keramikmaterial oder aus einem Gussmetall, insbesondere Schleuderguss, besteht.
  10. Dampferzeugergasbrenner nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsleitring 11 gekühlt ist und/oder mit einer keramischen Beschichtung versehen ist.
EP08156197A 2007-05-29 2008-05-14 Brenner zur Verbrennung eines niederkalorischen Brenngases Withdrawn EP1998112A3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007025051A DE102007025051B4 (de) 2007-05-29 2007-05-29 Hüttengasbrenner

Publications (2)

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