DE1155207B - Burners for gaseous or atomized liquid working fuels with narrow ignition limits - Google Patents

Description

Brenner für gasförmige oder zerstäubte flüssige Arbeitsbrennstoffe mit engen Zündgrenzen Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner für gasförmige oder zerstäubte flüssige Arbeitsbrennstoffe mit engen Zündgrenzen, insbesondere für paraffinische Kohlenwasserstoffe wie Butan und leicht entzündbare flüssige oder gasförnllge Zündbrennstoffe, bestehend aus einem Hauptbrenner mit einer den Arbeitsbrennstoff kegelförmig zerteilenden Zerstäuberdüse, die im vorbestimmten Abstand vor einer Hammendurchtrittsöffnung in der Brennkammerwand koaxial zu dieser vorgesehen und in deren Bereich ein Zündbrenner angeordnet ist.Burners for gaseous or atomized liquid working fuels with narrow ignition limits The invention relates to a burner for gaseous or atomized liquid working fuels with narrow ignition limits, in particular for paraffinic hydrocarbons such as butane and highly flammable liquids or Gaseous pilot fuel, consisting of a main burner with a working fuel cone-shaped dividing atomizer nozzle, which is at a predetermined distance in front of a Hamm passage opening is provided in the combustion chamber wall coaxially to this and in the area of which a pilot burner is arranged.

Die Feuerungen dieser Art sind für Heizöle als Arbeitsbrennstoff bestimmt und so ausgebildet, daß beim Einschalten der Zündung gleichzeitig auch die Verbrennungsluftzufuhr und eine Heizvorrichtung für den Arbeitsbrennstoff angestellt sind. Hierdurch soll erreicht werden, daß im Augenblick des Entstehens eines brennbaren Gemisches dieses auch sogleich gezündet wird, um Gasansammlungen in der Brennkammer zu vermeiden, die beim nachträglichen Entzünden zu schweren Explosionen führen können. Indessen ist bei diesen bekannten Feuerungen trotz der getroffenen Maßnahmen ein verläßliches Zünden des Brennstoff-Luft-Gemisches nicht gewährleistet, wenn Arbeitsbrennstoffe mit engen Zündgrenzen, wie paraffinische Kohlenwasserstoffe, insbesondere Butan verwendet werden, die nur dann verläßlich zünden, wenn die Zündflamme auf ein Gemisch mit dem richtigen Mischungsverhältnis des Arbeitsbrennstoffes und der Verbrennungsluft einwirkt. Dieses stöchiometrische Verhältnis ist erfahrungsgemäß nur an einer bestimmten, nicht ohne weiteres vorbestimmbaren Stelle des aus dem Hauptbrenner ausströmenden Gasgemisches vorhanden. Daher ist bei diesen Arbeitsbrennstoffen die Gefahr einer Explosion besonders groß, wenn sich nach mehrmaligen erfolglosen Zündungsversuchen große Gasgemischmengen in der Brennkammer angesammelt haben.The furnaces of this type are intended for heating oil as a working fuel and designed so that when the ignition is switched on, the combustion air supply is also activated at the same time and a heater for the working fuel are turned on. This is supposed to be achieved that at the moment of the formation of a combustible mixture this is also ignited immediately to avoid gas accumulation in the combustion chamber, which can lead to severe explosions if ignited afterwards. In the meantime is a reliable one in these known furnaces despite the measures taken Ignition of the fuel-air mixture is not guaranteed when working fuels with narrow ignition limits, such as paraffinic hydrocarbons, especially butane are used, which ignite reliably only when the pilot flame is on a mixture with the correct mixing ratio of the working fuel and the combustion air acts. Experience has shown that this stoichiometric ratio is only applicable to a certain not easily predeterminable point of the flowing out of the main burner Gas mixture available. Therefore, with these working fuels there is a risk of The explosion is particularly large if it occurs after several unsuccessful attempts to ignite have accumulated large amounts of gas mixture in the combustion chamber.

Demgegenüber besteht die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin, die Feuerung der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß auch bei verhältnismäßig schwer zündbaren Arbeitsbrennstoffen die Zündung sofort und sicher einsetzt.In contrast, the object on which the invention is based is to develop the furnace of the type described above so that even with relatively difficult to ignite working fuels the ignition starts immediately and safely.

Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Zündflamme die Mündung des Hauptbrenners konzentrisch umgibt, wobei sie sich in axialer Richtung mit geringer Strömungsgeschwindigkeit ausbreitet, und daß der Brennstoffkegel des Hauptbrenners die Zündflamme am gesamten Umfang durchdringt.According to the invention, the object is achieved in that the pilot flame concentrically surrounds the mouth of the main burner, becoming propagates in the axial direction with a low flow velocity, and that the Fuel cone of the main burner penetrates the pilot flame around the entire circumference.

Infolge der intensiven Durchdringung des aus dem Hauptbrenner ausgestrahlten Arbeitsbrennstoffes bzw. austretenden Brennstoff-Luft-Gemisches durch die Zündflamme auf einer großen axialen Länge und damit großen Oberfläche wirkt die Zündflamme stets auf den irgendwo im Brennstoff- bzw. Gemischstrabl vorhandenen Bereich des zündfähigen Mischungsverhältnisses ein, so daß das Zünden sicher und sofort nach dem Ausströmungsbeginn des Gasgemisches bzw. zerstäubten Arbeitsbrennstoffes erfolgt. Da die Zündflamme während des Betriebes der Feuerung mitbrennt, ist auch ein sofortiges Wiederentzünden des Gasgemisches nach einer kurzzeitigen Unterbrechung der Brennstoffzufuhr gewährleistet.As a result of the intense penetration of the emitted from the main burner Working fuel or escaping fuel-air mixture through the pilot flame The pilot flame acts over a large axial length and thus a large surface always to the area of the existing somewhere in the fuel or mixture flow ignitable mixture ratio, so that the ignition is safe and immediately after the beginning of the outflow of the gas mixture or atomized working fuel takes place. Since the pilot flame burns when the furnace is in operation, it is also immediate Re-ignition of the gas mixture after a brief interruption of the fuel supply guaranteed.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes im Längsmittelschnitt durch eine Feuerung für Butan als Arbeitsbrennstoff dargestellt. Es zeigt Abb. 1 einen durch ein topfförmiges Gehäuse mit durchbrochenem Boden und eine Lochblende gebildeten Ringspalt für die Zündflamme und Abb. 2 den durch zwei konzentrisch ineinander angeordnete Rohre gebildeten Ringspalt für die Zündflamme.The drawing shows two exemplary embodiments of the subject matter of the invention shown in longitudinal center section through a furnace for butane as a working fuel. It shows Fig. 1 a through a cup-shaped housing with a perforated bottom and an annular gap formed by a perforated diaphragm for the pilot flame and Fig. 2 by two Tubes arranged concentrically one inside the other form an annular gap for the pilot flame.

Eine Inertgasanlage ist mit einer Feuerung versehen, in der durch Verbrennen von Butan im Luftstrom ein sauerstofffreies Gas erhalten wird. Dieses Inertgas dient z. B. dazu, explosible Rückstände aus Benzinaufbereitungsapparaten der Kraftstoffindustrie zu verdrängen, um Reinigungsarbeiten und Reparaturen an diesen ohne Explosionsgefahr durchführen zu können. Die Feuerung besteht aus einer in der Zeichnung nur angedeuteten Brennkammer 1 mit einer Flammeneintrittsöffnung 2, vor der außerhalb der Brennkammer 1 ein Hauptbrenner 3 für das flüssige Butan als Arbeitsbrennstoff und ein Zündbrenner 4 für verdampftes Butan bzw. einen leicht brennbaren Zündbrennstoff, z. B. Leuchtgas, angeordnet ist. Hierzu ist die Flammeneintrittsöffnung 2 mit einem kegelstumpfförmigen Gehäuse 5 außerhalb der Brennkammer 1 gasdicht abgedeckt und der zylinderförmig ausgebildete Hauptbrenner 3 zentral durch dessen Decke 6 mittels eines diesen aufnehmenden topfförmigen Führungsgehäuses 7 gasdicht hindurchgeführt. Desgleichen ist der rohrförmige Zündbrenner 4 und diesem diametral gegenüberliegend ein Beobachtungsrohr 8 für die Flamme gasdicht durch den Mantel 9 des Gehäuses 5 in dessen Inneres eingeführt. Diese Rohre sind demnach zum Hauptbrenner 3 geneigt angeordnet, so daß deren Mündungen 10 im Bereich der Düse 11 des Hauptbrenners 3 liegen. Der Hauptbrenner 3 sitzt konzentrisch im topfförmigen Führungsgehäuse 7 und ist auf dessen Innenmantel mittels Stege 12 abgestützt. Die Düse 11 des Hauptbrenners 3 ragt mit vorbestimmtem Spiel durch eine Durchbrechung 13 im Boden 14 des Führungsgehäuses 7 und weist einen vorbestimmten Abstand von der Flammeneintrittsöffnung 2 auf. In der Flammeneintrittsöffnung 2 ist eine Lochblende 15 mit. einem vorbestimmten Lochdurchmesser eingesetzt. An den Hauptbrenner 3 ist eine in der Zeichnung nicht dargestellte Zuführungsleitung für das flüssige Butan und an den Ringspalt 16 zwischen dem Hauptbrenner 3 und dem topfförmigen Gehäuse 7 eine in der Zeichnung nicht dargestellte Druckluftleitung angeschlossen. Der Boden 14 des Führungsgehäuses 7 und die Lochblende 15 begrenzen einen radialen Ringspalt 17, durch den und das Loch der Lochblende 15 hindurch die Zündflamme in die Brennkammer 1 hineinbrennt. Die aus der Durchbrechung 13 im Boden 14 des Führungsgehäuses 7 axial austretende Druckluft trägt zur hohlzylindrischen Formgebung der in die Brennkammer 1 hineinbrennenden Zündflamme bei, die den aus dem Hauptbrenner 3 austretenden Brennstoffkegel langflammig durchdringt. Dabei trifft die Zündflamme auf einen im Brennstoffkegel irgendwo vorhandenen Bereich zündfähigen Gemisches, wodurch der Arbeitsbrennstoff sicher zum Entflammen gebracht wird. Im Ringspalt 16 zwischen dem Außenmantel des Hauptbrenners 3 und dem Innenmantel des Führungsgehäuses 7 kann ein schraubenförmiger Dralleinsatz vorgesehen werden. Durch den der Druckluft erteilten Drall kann die Form der Zündflamme beeinflußt werden. Vor der die Hammeneintrittsöffnung 2 aufweisenden Brennkammerwand 18 ist im Brennraum ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Führungsblech für die radial von außen eintretende Verbrennungsluft vorgesehen. Zwischen dem Führungsblech und der Brennkammerwand 18 kann ein spiralförmiges Leitblech und an der Lochblende 15 ein das Loch konzentrisch im Abstand umschließender Kragen 19 vorgesehen werden, wodurch die Verbrennungsluft in Achsrichtung der Flamme abgelenkt wird, um ein vorzeitiges Verblasen bzw. Zerflattern der Zündflamme zu verhindern.An inert gas system is equipped with a furnace in which an oxygen-free gas is obtained by burning butane in the air stream. This inert gas is used, for. B. to displace explosive residues from gasoline processing equipment in the fuel industry in order to be able to carry out cleaning work and repairs on these without the risk of explosion. The furnace consists of a combustion chamber 1, only indicated in the drawing, with a flame inlet opening 2, in front of which outside the combustion chamber 1 a main burner 3 for the liquid butane as working fuel and a pilot burner 4 for evaporated butane or a highly combustible pilot fuel, e.g. B. illuminating gas is arranged. For this purpose, the flame inlet opening 2 is covered in a gastight manner with a frustoconical housing 5 outside the combustion chamber 1 and the cylindrical main burner 3 is guided centrally through its ceiling 6 by means of a cup-shaped guide housing 7 accommodating it. Likewise, the tubular pilot burner 4 and, diametrically opposite it, an observation tube 8 for the flame is inserted in a gas-tight manner through the jacket 9 of the housing 5 into its interior. These tubes are accordingly arranged inclined to the main burner 3 so that their mouths 10 lie in the region of the nozzle 11 of the main burner 3. The main burner 3 is seated concentrically in the cup-shaped guide housing 7 and is supported on its inner jacket by means of webs 12. The nozzle 11 of the main burner 3 protrudes with a predetermined clearance through an opening 13 in the bottom 14 of the guide housing 7 and is at a predetermined distance from the flame inlet opening 2 . A perforated diaphragm 15 is provided in the flame inlet opening 2. a predetermined hole diameter used. A supply line, not shown in the drawing, for the liquid butane is connected to the main burner 3 and a compressed air line not shown in the drawing is connected to the annular gap 16 between the main burner 3 and the cup-shaped housing 7. The bottom 14 of the guide housing 7 and the perforated diaphragm 15 delimit a radial annular gap 17 through which and the hole in the perforated diaphragm 15 the ignition flame burns into the combustion chamber 1. The compressed air exiting axially from the opening 13 in the bottom 14 of the guide housing 7 contributes to the hollow cylindrical shape of the pilot flame which burns into the combustion chamber 1 and which penetrates the fuel cone exiting the main burner 3 in a long flame. The pilot flame hits an ignitable mixture somewhere in the fuel cone, causing the working fuel to ignite safely. A helical swirl insert can be provided in the annular gap 16 between the outer jacket of the main burner 3 and the inner jacket of the guide housing 7. The shape of the pilot flame can be influenced by the twist given to the compressed air. In front of the combustion chamber wall 18 having the hammer inlet opening 2, a guide plate (not shown in the drawing) for the combustion air entering radially from the outside is provided in the combustion chamber. A spiral-shaped baffle plate can be provided between the guide plate and the combustion chamber wall 18 and a collar 19 enclosing the hole concentrically at a distance can be provided on the perforated diaphragm 15, whereby the combustion air is deflected in the axial direction of the flame in order to prevent premature blowing or fluttering of the ignition flame.

Beim Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 sind die Leitwände der Zündflamme durch zwei den Hauptbrenner 3 koaxial im Abstand umschließende Rohre 20 gebildet, zwischen denen die Zündflamme geführt ist. Hierzu sind die beiden Rohre 20 an den der Brennkammer 1 gegenüberliegenden Enden durch einen ringförmigen Boden 21 miteinander verbunden und durch diesen hindurch die Zündgasleitung 22 in den Ringkanal 17 zwischen den Rohren eingeführt. Die beiden Rohre 20 erstrecken sich in die Flammeneintrittsöffnung 2 bis etwa zur Innenwand 23 der Brennkammer 1. Es kann Druckluft durch den Stutzen 23 a und den zwischen dem Außenmantel des Hauptbrenners 3 und dem Innenmantel des inneren Rohres 20 gebildeten Ringspalt 16 zur Kühlung zugeführt werden. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel tritt die Zündflamme etwa in Form eines Hohlzylinders aus den rohrförmigen Leitwänden aus und durchdringt den aus dem Hauptbrenner 3 austretenden Brennstoffkegel langflammig. Da die Wärmebeanspruchung der Leitwände für die Zündflamme sehr hoch ist, kann das topfförmige Gehäuse 7 und die Lochblende 15 bzw. die Rohre 20 aus einem hitzebeständigen Werkstoff bestehen und leicht auswechselbar in ihrem Sitz angeordnet sein.In the exemplary embodiment according to FIG. 2, the guide walls of the pilot flame are formed by two tubes 20 which surround the main burner 3 coaxially at a distance and between which the pilot flame is guided. For this purpose, the two tubes 20 are connected to one another at the ends opposite the combustion chamber 1 by an annular base 21 and through this the ignition gas line 22 is introduced into the annular channel 17 between the tubes. The two tubes 20 extend into the flame inlet opening 2 to about the inner wall 23 of the combustion chamber 1. Compressed air can be supplied for cooling through the nozzle 23 a and the annular gap 16 formed between the outer jacket of the main burner 3 and the inner jacket of the inner tube 20. In this embodiment, too, the pilot flame emerges from the tubular guide walls in the form of a hollow cylinder and penetrates the fuel cone emerging from the main burner 3 in a long-flame manner. Since the heat stress on the guide walls for the pilot flame is very high, the cup-shaped housing 7 and the perforated diaphragm 15 or the tubes 20 can be made of a heat-resistant material and can be easily exchanged in their seat.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Brenner für gasförmige oder zerstäubte flüssige Arbeitsbrennstoffe mit engen Zündgrenzen, insbesondere für paraffinische Kohlenwasserstoffe, wie Butan und leicht entzündbare flüssige oder gasförmige Zündbrennstoffe, bestehend aus einem Hauptbrenner mit einer den Arbeitsbrennstoff kegelförmig zerteilenden Zerstäuberdüse, die im vorbestimmten Abstand vor einer Flammendurchtrittsöffnung in der Brennkammerwand koaxial zu dieser vorgesehen und in deren Bereich ein Zündbrenner angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündflamme die Mündung des Hauptbrenners (3) konzentrisch umgibt, wobei sie sich in axialer Richtung mit geringer Strömungsgeschwindigkeit ausbreitet, und daß der Brennstoffkegel des Hauptbrenners die Zündflamme am gesamten Umfang durchdringt. z. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung des Hauptbrenners (3) von einem die Zündflamme aufnehmenden Ringspalt (17) umschlossen ist, der in radialer Richtung von Leitwänden begrenzt ist, die von einem den Hauptbrenner ringförmig umschließenden Boden (14) eines Führungsgehäuses (7) für die Luft und von einer diesem gegenüberliegenden und zu diesen koaxial angeordneten Lochblende (15) gebildet sind. 3. Brenner nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochblende (15) einen die Durchtrittsöffnung für die Flamme konzentrisch umschließenden Kragen (19) aufweist. 4. Brenner nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptbrenner (3) aus dem Zuführungsrohr für den Arbeitsbrennstoff tierausziehbar sowie axial einstellbar und die Lochblende (15) lösbar mit der Brennkammerwand (18) verbunden ist. 5. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Ringspalt (17) für die Zündflamme begrenzenden Leitwände von zwei konzentrisch ineinander angeordneten und den Hauptbrenner (3) mit Abstand umschließenden Rohren (20) gebildet sind, die an dem der Brennkammer (1) gegenüberliegenden Ende durch einen an die Zündgasleitung (22) angeschlossenen Boden (21) miteinander verbunden sind. 6. Brenner nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Außenmantel des Hauptbrenners (3) und dem Innenmantel des topfförmigen Führungsgehäuses (7) bzw. des inneren Rohres (20) ein an eine Druckluftleitung angeschlossener Ringspalt (16) vorgesehen ist. 7. Brenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet; daß im Ringspalt (16) ein schraubenförmiger Dralleinsatz angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 105 063, 257 416; britische Patentschrift Nr. 9851 aus dem Jahre 1892.PATENT CLAIMS: 1. Burners for gaseous or atomized liquid working fuels with narrow ignition limits, in particular for paraffinic hydrocarbons such as butane and highly flammable liquid or gaseous pilot fuels, consisting of a main burner with an atomizer nozzle which conically divides the working fuel and which is located at a predetermined distance in front of a flame passage opening the combustion chamber wall is provided coaxially to this and in the area of which a pilot burner is arranged, characterized in that the pilot flame concentrically surrounds the mouth of the main burner (3), expanding in the axial direction at a low flow rate, and that the fuel cone of the main burner is the pilot flame penetrates the entire circumference. z. Burner according to claim 1, characterized in that the mouth of the main burner (3) is enclosed by an annular gap (17) which receives the pilot flame and which is delimited in the radial direction by guide walls which are surrounded by a base (14) of a guide housing which annularly surrounds the main burner (7) for the air and are formed by a perforated diaphragm (15) opposite this and arranged coaxially with respect to this. 3. Burner according to Claims 1 and 2, characterized in that the perforated diaphragm (15) has a collar (19) which concentrically surrounds the passage opening for the flame. 4. Burner according to Claims 1 to 3, characterized in that the main burner (3) can be pulled out from the feed pipe for the working fuel and is axially adjustable, and the perforated diaphragm (15) is detachably connected to the combustion chamber wall (18). 5. Burner according to Claim 1, characterized in that the guide walls delimiting the annular gap (17) for the pilot flame are formed by two tubes (20) which are arranged concentrically one inside the other and which surround the main burner (3) at a distance, which are attached to the combustion chamber (1 ) opposite end are connected to one another by a base (21) connected to the ignition gas line (22). 6. Burner according to claims 1 to 5, characterized in that an annular gap (16) connected to a compressed air line is provided between the outer jacket of the main burner (3) and the inner jacket of the cup-shaped guide housing (7) or the inner tube (20) . 7. Burner according to claim 6, characterized in that; that a helical swirl insert is arranged in the annular gap (16). Considered publications: German Patent Specifications No. 105 063, 257 416; British Patent No. 9851 from 1892.