DE1751491A1

DE1751491A1 - Brenner fuer gasfoermige und fluessige Brennstoffe

Info

Publication number: DE1751491A1
Application number: DE19681751491
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Aoki; Takeshi Sakai; Shoichi Tsuji
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1967-06-09
Filing date: 1968-06-07
Publication date: 1971-12-23
Also published as: US3529915A; DE1751491C3; FR1578169A; DE1751491B2

Description

DipL-Ing. R. H. Bahr

_f ^r. ^β 469 Herne, den

Dipl.-PhyS. E. Betzier 1751491 FreiligrathstraBe 19 Postfach

~ Ing. W. Herrmann-TrentepOhl Fernsprecher: Herne 509Mund51802

^α ^Γ Telex 08229853

•PATENTANWÄLTE
r- -η 8 München 13, den

Alter St. Georgsplate 9/Il

'■ Fernsprecher: München 35 2628

Telex 0524562

■ Postzustellung erbeten nach

469 Hem·, Postfach

6* Juni 1968

n-Nr. M 00920. K/Ha

In der Antwort bitte angeben I

Ishikawajima-Harima Jukogyo Kabushiki Kaisha Ho.4, 2-chome, Ote-machi, Chiyoda-ku, Tok.y o-to. Japan.

Brenner für gasförmige und flüssige Brennstoffe

Die Erfindung betrifft einen Brenner für gasförmige oder flüssige Brennstoffe.

In einem Ofen zum 'Erhitzen von Stahl, einem Of en zum Einsatz bei der Aufbereitung von Petroleum oder für andere

petrochemische Zwecke oder in einem.Kessel zur Dampferzeugung, in dem ein Brenner für gasförmigen oder flüssigen Brennstoff eingesetzt ist, kann es notwendig werden, die Länge der Flamme und die Temperaturverteilung der Flamme ■ zu ändern, wenn ein Wechsel der Betriebsbedingungen eintritt. Ein derartiger Wechsel kann sich auf die leistung _m oder auf die Art des Brennstoffes erstrecken.

^ In herkömmlichen Brennern wird eine derartige Verstellung im allgemeinen durch-eine Veränderung des Mischungsverhältnisses von Primärluft zu Brennstoff herbeigeführt. - 2 -

ORiGlNALlNSPECTEO

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Eine derartige Vorstellung lässt jedoch eine Regelung der Plammenlänge und der Temperaturverteilung nur in sehr engen Grenzen zu und birgt außerdem die Gefahr eines Plammenrückschlages in die Düse während einer derartigen Verstellung. Das bedeutet, daß der Aufbau · herkömmlicher Brenner für eine derartige Vorstellung oder Regelung nicht geeignet ist.

Wenn ein Brenner benutzt wird, der im allgemeinen für flüssigen Brennstoff bestimmt ist, kann andererseits die Flammenlänge geändert werden durch eine Änderung der Wirbelkraft der Verbrennungsluft, die dort zugeführt wird, oder durch eine Änderung der Strömungsmenge des zerstäubten BrennstoffStrahls. In diesem Pail können sich jedoch Schwierigkeiten ergeben wie beispielsweise unstete oder unvollkommene Verbrennung. Infolge einer derartigen Regelung ändert sich die Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoffes innerhalb der Flamme, und die Verteilung der Brennstoffkonzentration weicht von den Bedingungen ab, die für eine optimale Verbrennung erforderlich sind, wenn die Länge der Plamme entv/eder außergewöhnlich lang oder kurz ist. Hieraus folgt, daß der Regelbereich in herkömmlichen Brennern für flüssigen Brennstoff zu sehr begrenzt ist, um eine wirkungsvolle Anpassung an veränderte Betriebsbedingungen zuzulassen.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Brenner für gasförmige oder flüssige Brennstoffe zu · schaffen, bei dem die 3?lammenlänge und die Temperaturverteilung in einemweiten Bereich geändert werden können, ohne das in diesem Augenblick die Gefahr eines Plammenrückschlages besteht.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist nach stehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Pig. 1 eine Darstellung eines Gasbrenners nach der Erfindung im Längsschnittj

Pig«' Z eine Vorderansicht von der linie A-A von Pig. 1 ausj .

Pig. 3 eine Seitenansicht eines Brenners für flüssige Brennstoffe nach der Erfindung im längsschnitt;

Pig, 4 eine Vorderansicht des Brenners von der linie B-B von Pig. 3 aus.

In den Figuren 1 und 2 sind ein Hauptteil 1 eines Brenners, eine Brennerscaei.be Z₉ eine luftkammer 3, ein lufteinlaß 4· für diese, eine Düse 5 mit einem großen öffnungsquerschnitt

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für die Mitte der Brennerscheibe 2, Leitbrennlöcher 6 bestellend aus einer Vielzahl von kleinen Löchern, die am Umfang eines inneren konzentrischen Kreises angeordnet sind, der die Düse 5 umschließt, eine Vielzahl von Brennlöchern 7, am Umfang eines äußeren konzentrischen Kreises angeordnet sind, ein primäres Brennstoffrohr. 8, daßs sich von hinten durch den Hauptteil 1 des Brenners erstreckt und über einen Mündungseinsatz 9 mit der Düse 5 verbunden ist, eine Gasdüse 10 et±e mit sehr kleinem Öffnungsquerschnitt, die in dem Mündungseinsatz 9 vorgesehen ist und sich in die leitbrennlöcher 6 öffnet, ein sekundäres Brennstoff rohr 11, daifc das primäre Brennstoff rohr 8 umgibt, dargestellt. Das sekundäre Brennstoffrohr weist radiale Abzweigungen 12 innerhalb der Luftkammer 3 auf, und Grasdüsen 13 jedes Abzweigs V. sind jeweils in ein Brennloch 7 geöffnet, sie weisen jedoch einen kleineren öffnungsquerschnitt auf als die Düse 5.

Aus der gleichen Pig. ist ein Ventil 14 ersichtlich, daß in einem Verbindungsrohr 8* für das primäre Brennstoff rohr angeordnet ist. Mit 15 ist ein Ventil in einem Verbindungsrohr 11· für das sekundäre Brennstoffrohr 11 bezeichnet.

Die Betriebsweise der vorstehenden beschriebenen Einrichtung ist folgende: Das Brenngas strömt strahlförmig aus der Düse 5, wobei es einen größeren Durchmesser auf seinem Weg durch.

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das primäre Brennstoffrohr- 8 aufweist. Das Brenngas des sekundären Brennstoffrohrs 11 strömt ebenfalls aus, und , zwar teilweise mit Luft vermischt von j ödem Srennlooh 7 über einen der Abzweige 12 und die Gasdüse 13. Die Flamme der Düse 5 wird von der Leitflamme der leitbrennlöcher .6 stabilisiert, und die Strömungsmengen des ßrimär- und des Sekundär-Gases werden mit den Ventilen 14, 15 gesteuert.

Wenn lediglich das. Ventil 14 geöffnet ist, um primär-Gas zu brennen, kann man eine außerordentlich lange Flamme er-*-:· halten, weil die Düse 5 einen großen Öffnungsdurchmesser '· aufweist und im Abstand von den Brennlöcherii 7 angeordnet¹ ist, von denen in diesem Pail lediglich luft ausströmt.

Wenn nur das Ventil 15 geöffnet ist, um Sekundärgas zu verbrennen, kann eine außergewöhnlich kurze Flamme erzielt werden, da die Gasdüse 13 einen kleinen Öffnungs- ™ durchmesser aufweist und das Gas von dieser Düse au-, sammen mit Luft von den Brennlöchern 7 aus eingespeist .

wird. Wenn das Verhältnis der Strömungsmengen des Primär- und des Sekundärgases mit Hilfe der entsprechenden , Ventile 14, 15 eingestellt wird, kann daher die länge der Flamme innerhalb eines Bereiches von einer äußerst langen Flamme, die nur von der Düse 5 herkommt, und von einer · sehr kurzen Flamme frei verändert werden, die nur von

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-6-den Brennlöehern 7 ausgeht.

Im Hinblick auf die Temperaturverteilung der Flammen des Primär- und des Sekundärgases ist klar, daß die Temperatur der von der Düse 5 ausgehenden Flamme im Bereich der Mitte über ihre Länge am größten ist und die Temperatur einer nur von einem der Brennlöcher 7 ^ ausgehenden Flamme in der Nähe der Löcher selbst am größten ist, wobei die Temperatur mit zunehmenden Abstand von den Löchern abnimmt. Aus diesem Grunde kann die Temperaturverteilung wahlweise je nach Wunsch eingestellt werden, indem die Strömungsmengen des Primär- und des Sekundärgases gesteuert werden wie bei der Einstellung der Flammenlänge. Hierdurch wird eine Änderung der Flammenlänge und der Temperaturverteilung der Flammen in einem weiten Bereich ermöglicht.

* . In den Fig. 3 und 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Brenners für flüssige Brennstoffe nach der Erfindung dargestellt. In den Fig. 3 und 4 sind die Bezugszeichen gewählt wurden, die den in den Fig. 1 und gebrauchten entsprechen. Mit 16 eine primäre Zerstäuberdüse hoher Leistung bezeichnet, die unmittelbar neben einem Primärbrennloch 16'·· angeordnet ist. Mit 17 ist jeweils ein Sekundärbrennloch bezeichnet, daßijeweils auf dem Umfang eines konzentrischen Kreises angeordnet

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ist, der das Primärbrennloch 16 *-umgibt und mit der Luftkammer 3 verbunden ist. Es ist eine sekundäre Zerstäuberdüse 18 von kleinerer Leistung in der Mitte · jedes Brennloches 17 vorgesehen mit einem festen Abstand zwischen der Düse und der inneren Wandung des betreffenden Sekundärbrennloches. Mit 19 ist ein primäres Brennstoffrohr bezeichnet, daß sich von hinten durch den Hauptteil 1 des Brenners aus erstreckt. In dem primären ^ Brennstoffrohr 19 ist ein Ventil 20 angebracht. Ein sekundäres Brennstoffrohr 21 ist von dem sekundären Hauptbrennstoffrohr 22 gezweigt, das hinter dem Hauptteil 1 des Brenners angeordnet ist, und erstreckt^zu jeder der Sekundärdüsen 18. Mit 23 ist ein Ventil in dem Hauptteil 22 bezeichnet, mit welchem Ventil die Brennstoffmenge eingestellt wird, die von der Sekundärdüse 18 ' zerstäubt,wird, während die Menge des aus der Primärdüse 16 ausströmenden Brennstoff Strahls mit dem Yentil 20 gesteuert wird. . · " "

Wenn nur das Ventil 20 geöffnet ist, um Primärbrennstoff zu verbrennen, erhält man eine sehr lange Flamme, weil eine große Brennstoffmenge von der primären Zerstäuberdüse 16 aasgebracht ist und weil es Zeit erfordert, bis , sich der zerstäubte Brennstoff mit der Verbrennungsluft vermischt, da dB primäre Brennstoff loch 16 ' und die Brenn-

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stoffluft zuführenden sekundären Brennlöcher 17 in ausreichendem Abstand voneinander angeordnet sind.

Wenn lediglich das Ventil 23 geöffnet ist, um Sekundärbrennstoff zu verbrennen, erhält man eine außergewöhnlich kurze Flamme, weil die Menge des jeder sekundären Zerstäuberdüse 18 eingespritzten Brennstoffes klein ist und weil sich der Brennstoff sehr gut mit der Luft vermischt, da jedes sekundäre Brennloch 17 unmittelbar mit der Luftkammer 3 verbunden ist. Infolgedessen kann die Länge der Flamme frei verändert werden , in dem das Verhältnis der Strömungsmengen zwischen dem primären·' und dem sekundären Brennstoff mittels der Ventile 20 und 23 geregelt wird.

Im Hinblick auf die Temperaturverteilung jeder Flamme von dem primären Brenn! och 16 '·- und von jedem sekundären * Brenn!och 17 ist festzustellen, daß die Temperatur der aus dem Brennloch 16 I hervortretenden Flamme in der Mitte über ihrer Länge am größten ist und die Temperatur der anderen Flammen im Bereich der Verbrennungslöcher am höchsten ist und dann mit zunehmendem Abstand von dem geweiligen Verbrennungsloch abnimmt. Aus diesem Grunde kann die Temperaturverteilung je nach Wunsch frei verändert werden durch eine Steuerung mittels der Ventile 20 und 23. ' .

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Wie sich aus der obigen Beschreibung ergibt, können bei einem Gasbrenner nach der Erfindung die fflammenlänge und die Temperaturverteilung in einem weiten Bereich frei verändert werden, um eine Anpassung an .Änderungen der Betriebsbedingungen zu erreichen, wie eingangs erwähnt wurde, Darüberhinaus kann eine derartige Steuerung sehr leicht herbeigeführt werden durch eine einfache Einstellung der Durchflußmengen des primären und des sekundären Brenngases mittels der entsprechenden Ventile, wobei Gefahren wie fflaromenrückschläge ausgeschlossen sind. Bei einem Plüssigkeitsbrenner nach der Erfindung ist eine Verstellung der Plammenlänge und der Temperaturverteiiung in einem weiten Bereich sehr leicht möglich, in dem ein-· fach die Ventile auf der Primär- und auf der Sekundärseite entsprechend eingestellt werden. Zusätzlich zu den vorstehend angeführten Merkmalen weist der Brenner nach 4er Erfindung die Vorteile auf, daß sein Aufbau sehr einfach und der Verbrennungswirkungsgrad außerordentlich hoch ist, wodurch ein weiter Anwendungsbereich gewährleistet wird.

-Patentansprüche: -

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Claims

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Patentanspruch

Brenner für gasförmige und flüssige Brennstoffe, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Hauptteil (1) des Brenners eine Verbrennungsluft zuführende Luftkammer (3) vorgesehen und auf dem Hauptteil (1) eine Brennerseheibe (2) befestigt ist, im mittleren Bereich der Scheibe (2) eine Düse (5) bzw. (16) mit großem Öffnungsdurchmesser und entsprechend hoher leistung und am Umfang eines zur Düse (5) bzw.

(16) konzentrischen Kreises mehrere Brennlöcher (7) bzw.

(17) mit Verbindung zu der Luftkammer (3) angeordnet sind, durch die Luftkammer (3) hindurch ein zur Düse (5) bzw. (16) führendes primäres Brennstoffrohr (8) bzw. (19) und ein sekundäres Brennstoffrohr (11) bzw. (22) und (21) gelegt sind, daß zu den Brennlöchern (7) bzw. (17) führende und an ihren Mündungen mit Düsen (13) bzw. (18) von kleinerem Öffnungsquerschnitt und entsprechend kleinerer Leistung besetzte Abzweige (12) bzw. (21) aufweist, wobei die Düsen (13) bzw. (18) mit Abstand gegenüber der Innenwandung der Brennlöcher (7) bzw. (17) angeordnet sind, und Ventile (14) bzw. (20) und (15) bzw. (23) zur Steuerung der primären und sekundären BsmastoffStrömungsmengen

in Verbindungsrohren (8¹) bzw. (19»'"M*) bzw« (22) vorgesehen sind.

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_rril, - · —wn (Art 7 91 «ηϊ*.ι W.8

L e e r s e i t e