DE2410356C2 - Grid burner - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Gitterbrenner gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a grid burner according to the preamble of claim 1.
Ein derartiger Gitterbrenner ist aus der US-PS 32 286 bekannt. Dort dient der Gitterbrenner zum Verbrennen von sowohl flüssigen als auch gasförmigen Brennstoffen, wobei das Brennstoffgas zur Druckzerstäubung des Flüssigbrennstoffes verwendet wird. Falls nur Flüssigbrennstoff benutzt wird, kann zu dessen Druckzerstäubung auch Dampf oder Luft eingesetzt werden. Hierbei ist insbesondere nachteilig, daß die Flüssigbrennstoffdüse fest mit der Gasleitung verbunden und über eine spiralförmig angeordnete Leitung mit ihrer Brennstoffleitung verbunden ist.Such a grid burner is known from US Pat. No. 32,286. There the grid burner is used for Burning of both liquid and gaseous fuels, the fuel gas being used for pressure atomization of the liquid fuel is used. If only liquid fuel is used, this can lead to it Pressure atomization, steam or air can also be used. It is particularly disadvantageous that the Liquid fuel nozzle firmly connected to the gas line and via a spiral-shaped line with their fuel line is connected.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Gitterbrenner der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß die Brennerstoffdüsen auf einfache Weise zugänglich und austauschbar sind, und der Verbrennungswirkungsgrad durch eine günstige Zufuhr von sauerstoffhaltigen Abgasen verbessert werden kann.It is the object of the invention to design a grid burner of the type mentioned in such a way that the Fuel nozzles are easily accessible and replaceable, and the combustion efficiency can be improved by a favorable supply of oxygen-containing exhaust gases.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch t gekennzeichneten Merkmale gelöst.The object is achieved according to the invention by the features characterized in claim t.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Unteranspruch gekennzeichnet.An advantageous embodiment of the invention is characterized in the dependent claim.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Brennstoffdüsen vollständig innerhalb der als Hilfsluftleitung vorgesehenen Gasleitung angeordnet sind, so daß sie herausgenommen werden können, falls sie verstopft sind oder eine routinemäßige Reinigung erforderlich ist. Dies kann sogar geschehen, während die übrigen Brenner in dem Gitter in Betrieb sind. Weiterhin werden eine innere Schicht bzw. Hülle aus Hilfsverbrennungsluft, die den Brennstoff-Sprühkegel umgibt und durchdringt, und für eine äußere Schicht bzw. Hülle aus verunreinigter Luft in einem größeren Abstand von der Düse gebildet, wodurch eine innige Vermischung und eine hohe Sauerstoffausnutzung für einen günstigen Verbrennungswirkungsgrad sorgen. Die verbesserte W-Form des Brennerflügels bildet sehr vorteilhafte Zufuhrkanäie für Abgas bzw. verunreinigte Luft Dies ermöglicht die Einführung von verunreinigter Luft durch den RaumThe advantages that can be achieved with the invention are, in particular, that the fuel nozzles are completely are arranged within the gas line provided as an auxiliary air line, so that they are removed if they become clogged or if routine cleaning is required. This can even happened while the remaining burners in the grid are in operation. Continue to be an inner Layer of auxiliary combustion air that surrounds and penetrates the fuel spray cone, and for an outer layer or envelope of polluted air is formed at a greater distance from the nozzle, whereby an intimate mixing and a high oxygen utilization for a favorable combustion efficiency care for. The improved W-shape of the burner blade creates very advantageous supply channels for exhaust gas or polluted air This enables polluted air to be introduced through the room
ίο zwischen den Flügeln und der Leitung für Hilfsverbrennungsluft ίο between the blades and the duct for auxiliary combustion air
Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung eines Ausführungsbeispieles näher erläutertThe invention will now be based on the following description and the drawing of an exemplary embodiment explained in more detail
Fig. 1 ist eine Draufsicht auf den Brennerkanal und zeigt die Gitteranordnung der Brennerelemente und der Flammenhalterflügel.Fig. 1 is a top plan view of the burner duct and shows the grid arrangement of the burner elements and the flame holder blades.
F i g. 2 ist eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht von einem der Brennerelemente.F i g. Figure 2 is a side view, partially in section, of one of the burner elements.
F i g. 3 ist eine Draufsicht auf einen Teil von einem der Brennerelemente.F i g. Figure 3 is a plan view of part of one of the burner elements.
F i g. 4 ist ein Querschnitt durch das Brennerelement nach einem Schnitt entlang der Linie IV-IV in F i g. 3.
In Fig.? ist ein Gitterbrenner gezeigt der einen
rechtwinkligen offenen Rahmen 1 mit im Abstand angeordneten Querteilen 2 aufweist. Die einzelnen
Brennerelemente 3 sind im Abstand über die kurze Ausdehnung des Rahmens 1 angeordnet. Jedes Brennerelement
3 enthält dachrinnenähnliche Flammenhalterflügel 4 mit Brennstoffinjektionsöffnungen 5, die in
einem Gitter mit einem geeigneten Abstand über dem gesamten Strömungskanal angeordnet sind. Flüssigen
Brennstoff zuführende Leitungen 6 und Leitungen 7 für die Hilfsverbrennungsluft sind mit jedem Brennerelement
3 auf der einen Seite des Kanals verbunden. Ein Zündungssteuerrohr 8 erstreckt sich der Länge nach
über den Kanal. Die gesamte Basis des Rahmens 1 ist mit einem Drahtgitter 9 aus rostfreiem Stahl mit einer
lichten Maschenweite von ca. 2 mm überdeckt, um die Strömung zu verteilen.F i g. 4 is a cross section through the burner element after a section along the line IV-IV in FIG. 3.
In Fig. a grid burner is shown which has a right-angled open frame 1 with transverse parts 2 arranged at a distance. The individual burner elements 3 are arranged at a distance over the short extent of the frame 1. Each burner element 3 contains gutter-like flame holder blades 4 with fuel injection openings 5, which are arranged in a grid with a suitable spacing over the entire flow channel. Lines 6 supplying liquid fuel and lines 7 for the auxiliary combustion air are connected to each burner element 3 on one side of the duct. An ignition control tube 8 extends lengthwise across the channel. The entire base of the frame 1 is covered with a wire mesh 9 made of stainless steel with a mesh size of approx. 2 mm in order to distribute the flow.
Bei einem Anwendungsbeispiel ist der Rahmen 1 in einen Kanal eingefügt, der die Verbrennung unterstützendes Abgas von einer Gasturbine führt und dazu verwendet wird, das Gas in einem Prozeß zu erhitzen, der als »Zusatzfeuerung« bekannt ist, wenn das Gas zu einem Dampfgenerator mit Wärmerückgewinnung strömt.In an application example, the frame 1 is inserted into a channel that supports the combustion Carries exhaust gas from a gas turbine and is used to heat the gas in a process, known as "booster" when the gas is fed to a steam generator with heat recovery flows.
Wie aus F i g. 2 hervorgeht, ist jedes Brennerelement 3 in beiden Seitenwänden des Rahmens ii gehalten, wie es bei 10 und 10a angegeben ist. An der Seitenwand 10a ruht die Hilfsluftleitung 13 von jedem Brennerelement und ist frei, dort auf einer auskragenden Halterung 11a zu gleiten, die an der Wand 10a fest angebracht ist. An der Seitenwand 10 ist jedes Brennerelement 3 in einer auskragenden Halterungskammer 11 gehalten, die durch die Wand 10 hindurchführt. Eine erste abnehmbare Platte 12 ist mit einer der Leitungen 13 für die Hilfsverbrennungsluft verbunden, um das gesamte Brennerelement 3 herauszunehmen. Eine zweite, mit einem Flansch versehene Verbindung bei 14 gestattet die Herausnahme der Versorgungsleitung 6 für den flüssigen Brennstoff und der Brennstoffdüsen. Die Flügelteile 4 sind auf Abstandselementen 15 gehalten, die an der Oberseite der Hilfsluftleitung 13 angeschweißt sind. Die Flügel 4 sind in Abschnitte unterteilt, von denen jeweils das eine Ende an einem Abstandelement 15 angeschweißt und das andere Ende frei ist, um für thermische Expansionen und Kontraktionen aufAs shown in FIG. 2, each burner element 3 is held in both side walls of the frame ii, as it is indicated at 10 and 10a. The auxiliary air line 13 of each burner element rests on the side wall 10a and is free to slide there on a cantilever bracket 11a which is fixedly attached to the wall 10a. At the side wall 10, each burner element 3 is held in a cantilevered holding chamber 11, the passes through the wall 10. A first removable plate 12 is with one of the lines 13 for the Auxiliary combustion air connected to take out the entire burner element 3. A second, with a flange provided connection at 14 allows the removal of the supply line 6 for the liquid fuel and the fuel nozzles. The wing parts 4 are held on spacers 15, which are welded to the top of the auxiliary air line 13. The wings 4 are divided into sections, of which one end is welded to a spacer element 15 and the other end is free to for thermal expansions and contractions
diesem zu gleiten.this slide.
Innerhalb der Hilfsluftleitung 13 sind kurze Leitungssegmente 6a angeordnet, die Brennstoffverteiler 16 miteinander verbinden. Jeder Brennstoffverteiler 16 trägt eine Brennstoffdüse 17 und zwei Justierstifte 18. Jede Brennstoffdüse 17 ist unterhalb einer Austrittsöffnung 19 in dem Flügel angeordnet Die Oberteile der Brennstoffdüsen 17 sind kurz genug, so daß die gesamte Brennstoffversorgungseinrichtung aus den Verteilern 16 und den Verbindungssegmenten 6a in Längsrichtung aus der Hilfsluftleitung 13 herausgezogen werden kann, wenn die Flanschverbindung 14 gelöst wird.Short line segments 6a, the fuel distributors 16, are arranged within the auxiliary air line 13 connect with each other. Each fuel distributor 16 carries a fuel nozzle 17 and two alignment pins 18. Each fuel nozzle 17 is arranged below an outlet opening 19 in the wing Fuel nozzles 17 are short enough so that the entire fuel supply device from the manifolds 16 and the connecting segments 6a can be pulled out of the auxiliary air line 13 in the longitudinal direction, when the flange connection 14 is released.
Im folgenden wird die Anordnung der Elemente anhand der Draufsicht gemäß Fig.3 und der Querschnittsansicht gemäß Fig.4 näher erläutert Der Querschnitt jedes Flügels ist im großen und ganzen W-förmig, außer daß der Mittelschenkel 20 des W auf einem Abstandstück 15 ruht und im Abstand über der HiSfsluftleitung 13 angeordnet ist Der Querschnitt des Flügels zeigt, daß sich der flache Mittelschenkel 20 an seinen Enden nach unten in Richtung auf die Leitung 13 biegt, um einen kurzen inneren Schenkel 21 zu bilden, und sich die Krümmung dann umkehrt, um die divergierenden und größeren Seitenschenkel 22 zu bilden. Diese Seitenschenkel 22 bilden einen eingeschlossenen Winkel in der Größenordnung von 90°. Dieser Winkel kann sich selbstverständlich mit dem jeweiligen Aufbau etwas ändern. Die Innenschenkel 21 bilden zusammen mit den Seiten der Leitung 13 einen langgestreckten Luftversorgungskanal 23, der verunreinigte Luft auf jeder Seite der Leitung sammelt.In the following, the arrangement of the elements is based on the plan view according to FIG. 3 and the cross-sectional view 4 explained in more detail The cross section of each wing is by and large W-shaped, except that the center leg 20 of the W rests on a spacer 15 and spaced above the HiSfsluftleitung 13 is arranged. The cross section of the wing shows that the flat central leg 20 is located bends its ends downwards in the direction of the line 13 to form a short inner leg 21, and then the curvature reverses to the diverging and larger side legs 22 form. These side legs 22 form an included angle on the order of 90 °. This angle can of course change a little with the respective structure. The inner thighs 21 together with the sides of the line 13 form an elongated air supply duct 23 which is contaminated Collects air on each side of the pipe.
Verunreinigte Luft wird in eine Rezirkulationszone 24 zwischen den Seitenschenkeln 22 auf unterschiedliche Weise eingeführt. Eine erste Gruppe langgestreckter Schlitze 25 ist entlang den Innenschenkeln 21 der Flügel angeordnet. Eine zweite Gruppe im Abstand angeordneter Löcher 26 ist etwa in der Mitte entlang der Seitenschenkel 22 angeordnet. Eine dritte Gruppe von Kanälen 27 ist entlang dem Mittelschenkel 20 zwischen den Brennstoffeinspritzöffnungen 5 im Abstand angeordnet. Contaminated air is in a recirculation zone 24 between the side legs 22 on different Way introduced. A first group of elongated slots 25 are along the inner legs 21 of the wings arranged. A second group of spaced holes 26 is approximately midway along the Side legs 22 arranged. A third group of channels 27 are along the central leg 20 between the fuel injection openings 5 arranged at a distance.
An der Stelle von jeder Brennstoffdüse 17 und mit den Austrittsöffnungen 19 in der Hilfsluftleitung fluchtend sind die Flügel mit vergrößerten öffnungen 28 versehen. Die öffnungen 28 weisen einen größeren Durchmesser als die Öffnungen 19 auf, und sie sind in bezug auf diese so bemessen, daß ein im allgemeinen konischer Raum gebildet ist, der den konischen Sprühwinkel 17a des Brennstoffes aus der Düse umgibt, um sowohl verunreinigte Luft als auch H ^verbrennungsluft eintreten zu lassen. Der Aufbau der Düse 17 ist zwar nicht entscheidend, es sind jedoch günstige Ergebnisse mit einer Sprühdüse erhalten wurden, die einen festen konischen Sprühkegel mit einem eingeschlossenen Winke! in der Größenordnung von 90" liefert Die Hauptverbrennung erfolgt in einer Zone 29 innerhalb des Crennstoff-Sprühwinkels.At the point of each fuel nozzle 17 and in alignment with the outlet openings 19 in the auxiliary air line the wings are provided with enlarged openings 28. The openings 28 have a larger diameter as the openings 19, and they are dimensioned with respect to these so that a generally conical space is formed, which surrounds the conical spray angle 17a of the fuel from the nozzle to both to allow contaminated air as well as H ^ combustion air to enter. The structure of the nozzle 17 is true not critical, however, favorable results have been obtained with a spray nozzle that has a fixed position conical spray cone with an included angle! on the order of 90 "delivers Die Main combustion takes place in a zone 29 within the fuel spray angle.
Die Brennstoffverteiler 16 sind entlang ihren unteren Rändern bei 30 abgeschrägt Hierdurch ist der Brennstoffverteiler zusammen mit den Justierstiften 18 richtig auf der Innenseite der Leitung angeordnet, so daß sich die Düse 17 in der richtigen Stellung befindet und die Brennstoffeinrichtung für Wartungszwecke herausgezogen werden kann. Auf Wunsch kann eine kleine Blattfeder an der Unterseite von jedem Verteiler angebracht sein, um die richtige Lage beizubehalten und um ein leichtes Herausziehen der Einrichtung zu gestatten.The fuel manifolds 16 are along their lower Edges at 30 beveled. This means that the fuel distributor is together with the alignment pins 18 properly located on the inside of the conduit so that the nozzle 17 is in the correct position and the fuel assembly can be withdrawn for maintenance. Upon request, a small leaf spring attached to the bottom of each manifold to keep it in place and to allow the device to be pulled out easily.
Es wird nun die Arbeitsweise des Gitterbrenners gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von F i g. 4 erläutert. Die Hauptverbrennung des Brennstoffes wird durch Hilfsluft verstärkt, die bei einem kleinen Truck in der Größenordnung von beispielsweise 0,35 bar über dem Druck der verunreinigten Luft in dem Kanal zugeführt wird. Diese Hilfsluft strömt in ringförmigen Schichten oder Hüllen durch öffnungen 19, die den konischen Sprüh winkel 17a des Brennstoffes umgeben, wie es durch den Pfeil 31 angegeben ist Damit beginnt ein Eindringen von Gauerstoffreicher Luft in die Brennstoffhülle. Diese Luftströmung wird ergänzt durch die ringförmigen Schichten verunreinigter Luft, die aus den Kanälen 23 um den Brennstoff-Sprühkegel herum strömen, wie es durch den Pfeil 32 angegeben ist. Dies bildet die Luftzufuhr an jeder der Brennstoff-Einspritzöffnungen 5 in dem Gitter.The method of operation of the grille burner according to the described embodiment of FIG Invention based on FIG. 4 explained. The main combustion of the fuel is intensified by auxiliary air, in the case of a small truck in the order of magnitude of, for example, 0.35 bar above the pressure of the contaminated air is supplied in the duct. This auxiliary air flows in ring-shaped layers or envelopes through openings 19 which surround the conical spray angle 17a of the fuel, as indicated by arrow 31 is indicated This begins the penetration of oxygen-rich air into the fuel envelope. These Air flow is supplemented by the annular layers of polluted air emerging from the channels 23 flow around the fuel spray cone as indicated by arrow 32. This forms the Air supply to each of the fuel injection ports 5 in the grille.
Zusätzliche verunreinigte Luft wird entlang den Flügeln zugeführt, um für eine kühlende und rezirkulierende Luftströmung zu sorgen. Abgas bzw. verunreinigte Luft tritt aus den Kanälen 23 durch die LängsschlitzeAdditional polluted air is supplied along the blades in order for cooling and recirculating To ensure air flow. Exhaust gas or contaminated air emerges from the channels 23 through the longitudinal slots
25 ein und streicht an den Seitenschenkeln 22 entlang. Weiterhin tritt Luft gemäß Pfeil 34 aus den öffnungen25 and strokes along the side legs 22. Furthermore, air emerges from the openings according to arrow 34
26 in den Seitenschenkeln ein und ruft eine Umwälzung von verunreinigter Luft und brennendem Brennstoff in der Zone 24 hervor. Dabei erstreckt sich die Zone 24 in Längsrichtung am Brenner entlang, wogegen die Zonen 29 diskret oder im Abstand angeordnet entlang dem Brenner oberhalb der Brennstoff-Einspritzöffnungen 5 verteilt sind.26 in the side thighs and causes a circulation of polluted air and burning fuel in of zone 24. The zone 24 extends in the longitudinal direction along the burner, whereas the zones 29 arranged discretely or at a distance along the burner above the fuel injection openings 5 are distributed.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| OD | Request for examination | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8381 | Inventor (new situation) |
Free format text: LAMBIRIS, SOTIRIS, ANDOVER, MASS., US |