DE3047526A1

DE3047526A1 - Vormischbrenner

Info

Publication number: DE3047526A1
Application number: DE19803047526
Authority: DE
Inventors: Detlef Dr.-Ing. 4270 Dorsten Altemark; Manfred 4359 Lippramsdorf Weid
Original assignee: Ruhrgas AG
Current assignee: EON Ruhrgas AG
Priority date: 1979-06-29
Filing date: 1980-12-17
Publication date: 1982-07-22

Description

Die Erfindung betrifft einen Vormischbrenner zum Betrieb
unter normalem oder erhöhtem Druck mit gasförmigen oder bei Normaltemperatur flüssigen, vor der Verbrennung vollständig verdampften Brennstoffen bei niedrigen Verbrennungstemperaturen unter Bildung schadstoffarmer Abgase, bestehend aus einem Mischrohr, einem sich daran anschließenden Brennerkopf, dessen Querschnitt am Anschluß an das Mischrohr ein mehrfaches des Mischrohrquerschnittes beträgt und dessen Querschnitt sich anschließend auf den Querschnitt der Brennerplatte erweitert, die sich am Ende des Brennerkopfes befindet und die mindestens eine große Hauptflammen-Bohrung aufweist, die parallel zur Brennerachse verläuft sowie mehrere kleine Halteflammen-Offnungen, die in mehreren konzentrischen Ringen um die Hauptflammen-Bohrung(en) verlaufen und von denen mindestens die Halteflammen-Offnungen im äußersten Ring unter einem Winkel zur Brennerachse verlaufen, und einem sich an die Brennerplatte anschließenden Brennermund an den sich eine Flammenschutzhülle anschließt..
Die Erfindung stellt eine Weiterentwicklung und besondere Ausbildung des Vormischbrenners entsprechend der Patentanmeldung P 29 26 278.0 dar.
Bei der Anwendung des Verfahrens bzw. beim Betrieb von Vormischbrennern gemäß der Patentanmeldung P 29 26 278.0 hat sich gezeigt, daß bei manchen Brennergrößen, Betriebszuständen und bestimmten Brennstoffen die Flammenstabilität und das Brennverhalten, insbesondere die Vollständigkeit der Verbrennung sowie die Höhe des NOx-Gehaltes im Abgas, weiter verbesserungsfähig sind.
Insbesondere bei hohen Luftzahlen und im Anfahrzustand zündet das aus der Hauptflammen-Offnung der Brennerplatte ausströmende Brennstoff-Luft-Gemisch erst in erheblichem Abstand hinter der Brennerplatte, weil die Uberzündwirkung der Halteflammen nicht optimal und die Geschwindigkeit des Gemischstromes im Brennermund zu hoch ist. Die Hauptflamme brennt unter solchen Bedingungen instabil-und die Verbrennung ist unvollkommen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den -Vormischbrenner gemäß der Patentanmeldung P 29 26 278.0 so weiter auszubilden, daß die vorstehend genannten Mängel vermieden werden, d. h. die Aufgabe besteht darin, die Brennerkonstruktion derart zu optimieren, daß die Flammenstabilität bei allen Betriebszuständen verbessert, daß die Flammen besser gezündet und daß der NOx-Gehalt und der Anteil an Produkten einer unvollständigen Verbrennung im Abgas noch weiter verringert werden.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 bis 4 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Der Stabilisierungsring über der Brennerplatte bewirkt, daß die Geschwindigkeit mindestens der aus dem innersten Halteflammenring austretenden Gemischströme verringert und damit die Flammenstabilität der innersten Halteflammen verbessert wird. Dadurch wird das Uberzünden von den äußeren Haltenflammenringen nach innen begünstigt und bewirkt, daß die Flamme des Hauptgemischstromes sich in einem kürzeren Abstand von der Brennerplatte ausbildet als ohne Vorhandensein eines Stabilisierungsringes.
Durch die erfindungsgemäße Erweiterung des Brennermundes verringert sich in diesem Bereich die Strömungsgeschwindigkeit, insbesondere des Kauptgemischstrames, so daß bereits im Brennermund ein größerer Teil des Brennerstoffes umgesetzt wird, als bei Fehlen der Erweiterung.
Versuche haben gezeigt, daß bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Brenner die Flamme über den Querschnitt gleichmäßiger und ruhiger brennt, besser zu zünden ist und daß der NO -Gehalt im Abgas sowie der Anteil an unvollständig verbrannten Bestandteilen ebenfalls geringer ist, als bei einem Brenner gemäß der Hauptanmeldung.
Der Erfindungsgegenstand wird nachstehend anhand von Figur 1, die einen Axialschnitt einer beispielsweisen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brenners zeigt, näher erläutert.
An das Mischrohr 1, dem die an der Verbrennung beteiligten Komponenten auf nicht dargestellte Weise zugeführt werden und in dem sie sich homogen vermischen, schließt sich der Brennerkopf 2 an, an dessen erweitertem Ende sich die Brennerplatte 3 befindet. Die Brennerplatte weist in gleicher Weise wie die der Hauptanmeldung eine große Hauptflammen-Bohrung 8 auf, um die sich mehrere Ringe aus kleinen Halteflammen-Bohrungen 7 befinden.
Auf der den Flammen zugekehrten Seiten der Brennerplatte 3 ist auf drei Abstandhaltern 10 ein Stabilisierungsring 4 angenietet. - Andere Befestigungsarten wie z. B. Schweißen oder Schrauben sind ebenfalls möglich. - Die Abstandshalter halten den Stabilisierungsring in einem Abstand von der Brennerplatte, der etwa der Höhe der Halteflammen entspricht. Der Innendurchmesser des Stabilisierungsringes ist geringfügiger größer als. der Durchmesser der Hauptflammenbohrung 8. - Er kann jedoch auch größer sein. - Der Außendurchmesser des Stabilisierungsringes 4 ist bei diesem Ausführungsbeispiel etwas größer als der Durchmesser des zweiten inneren Halteflammenringes.
- Beim dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Stabilisierungsring 4 aus einem Blechring; statt dessen kann auch ein entsprechend ausgebildetes Gitter oder Lochblech verwendet werden. - An die Brennerplatte 3 schließt sich der Brennermund 5 an, dessen Querschnitt sich nach einem kurzen zylindrischen Stück mit dem Querschnitt der Brennerplatte auf etwa das 13fache des Mischrohrquerschnittes halbkreisförmig erweitert, um sich danach wieder auf etwa das 3fache des Mischrohrquerschnittes zu verjüngen. Es versteht sich von selbst, daß diese Erweiterung 9 auch anders gestaltet werden kann, z. B.
so, daß ihre Umriße nur gerade Linien aufweisen.
Der Brennermund ist mit der Flammenschutzhülle 6 verbunden, die die Flamme vor Abkühlung nach außen schützt. Falls der Brenner mit UV-Sonden überwacht werden soll, ist es vorteilhaft, eine Sonde in die Flammenschutzhülle einzubauen.

Claims

Vormischbrenner Ansprüche 14 Vormischbrenner zum Betrieb unter normalem oder er-C höhtem Druck mit gasförmigen oder bei Normaltemperatur flüssigen, vor der Verbrennung vollständig verdampften Brennstoffen bei niedrigen Verbrennungsternperaturen unter Bildung schadstof farmer Abgase, bestehend aus einem Mischrohr, einem sich daran anschließenden Brennerkopf, dessen Querschnitt am Anschluß an das Mischrohr ein mehrfaches des Mischrohrquerschnittes beträgt und dessen Querschnitt sich anschließend auf den Querschnitt der Brennerplatte erweitert., die sich am Ende des Brennerkopfes befindet und dienuindestens eine große Hauptflammen-Bohrung aufweist, die parallel zur Brennerachse verläuft sowie mehrere kleine Halteflammen-Öffnungen, die in mehreren konzentrischen Ringen um die Hauptflammen-Bohrung(en) verlaufen und von denen mindestens die Halteflammen-Offnungen im äußersten Ring unter einem Winkel zur Brennerachse verlaufen, und einem sich an die Brennerplatte anschließenden Brennermund, an den sich eine Flammenschutzhülle anschließt, nach P 29 26 278.0, dadurch gekennzeichnet, daß auf der den Flammen zugekehrten Seite der Brennerplatte (3) mindestens ein Stabilisierungsring (4) mit einem Abstand, der etwa der Halteflammen-Länge entspricht, angebracht ist, dessen Innendurchmesser mindestens dem Durchmesser der Hauptflammen-Bohrung (8) entspricht und dessen Außendurchmesser mindestens dem Durchmesser des ersten Halteflammenringes, der die Hauptflammen-Bohrung umgibt, entspricht, und daß der sich an die Brennerplatte (3) anschließende Brennermund (5) zwischen dem zylindrischen Eingangs- und dem zylindrischen Ausgangsteilstück eine Querschnittserweiterung (9) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der größte Querschnitt der Erweiterung (9) etwa das 8 bis 18 fache, vorzugsweise das 12-14fache, des Mischrohrquerschnittes beträgt, wobei die Länge der Erweiterung etwa der halben Brennerkopf länge entspricht, die wiederum etwa das zwei bis vierfache, vorzugsweise etwa das dreifache des Mischrohrdurchmessers beträgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Stabilisierungsring (4) aus einem Gitter oder einer Lochplatte besteht.
4. Vormischbrenner nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Stabilisierungsring (4) mit Hilfe von wenigen Abstandhaltern 10 auf der Brennerplatte befestigt ist.