DE808867C - Industrial gas burners - Google Patents

Description

Industriegasbrenner Die Erfindung betrifft einen Gasbrenner für Feuerungen, Zwischenüberhitzungseinrichtungen, Brennkammern u. dgl. für hoheDurchtrittsgeschwindigkeiten von Gas und Luft zur möglichst vollständigen Umsetzung des im gasförmigen Brennstoff enthaltenen Heizwerts auf kleinstem Raure und bei kleinen Druckverlusten für Gas und Luft. Angestrebt wird eine möglichst hohe Leistungsdichte, d. h. große Durchsätze von Luft und Brennstoff bei verhältnismäßig hohen Geschwindigkeiten mit einem Mengenverhältnis möglichst nahe an dem stöchiometrischen Mischungsverhältnis, wobei auf eine stabile Regelung der Flamme bis herunter zum Sparbetrieb bei Leerlauf Wert gelegt wird und der Brenner nach Wiederanstellen der Brennstoffzufuhr ohne besondere Zündmaßnahmen sofort wieder anspringt.Industrial gas burner The invention relates to a gas burner for furnaces, Reheating devices, combustion chambers and the like for high passage speeds of gas and air for the most complete conversion possible in the gaseous fuel contained calorific value on the smallest surface area and with small pressure losses for gas and air. The aim is to achieve the highest possible power density, i.e. H. large throughputs of air and fuel at relatively high speeds with a quantitative ratio as close as possible to the stoichiometric mixing ratio, with a stable Regulation of the flame down to economy mode at idle value is attached and the burner after restarting the fuel supply without special ignition measures immediately starts again.

Bekanntlich ist der Betrieb von Gasbrennern in hohem Maße von dem Verhältnis der Zündgeschwindigkeit des Gases zur Strömungsgeschwindigkeit der an der Verbrennung beteiligten Luft abhängig. Letztere ist nun ein Maß für den Wärmedurchsatz, der entsprechend der gestellten Aufgabe so hoch wie möglich getrieben werden soll. Die Zündgeschwindigkeit kann man zwar durch Vorwärmung der Luft und des Brennstoffs steigern, es gibt aber auch hierfür Grenzen, die mit Rücksicht auf den jeweils gerade durchgeführten thermod'ynami-schen Prozeß nicht überschritten werden dürfen. Neben dem Vorhandhnsein einer gewissen Turbulenz ist vor allem zur Erzielung einer kurzen Flamme, also guten Ausbrands, gute Durchmischung der Primärluft mit denn zugespeisten Brennstoff von Anfang an Voraussetzung. Diese Diffusionsvorgänge sind jedoch nur im Bereich unterhalb der Zündgeschwindigkeit des teilweise . vorgewärmten Gasluftgemsches mit Sicherheit zu beherrschen, wenn eine anschließend einsetzende stabile Verbrennung gewährleistet werden soll.As is known, the operation of gas burners is to a large extent from that Ratio of the ignition speed of the gas to the flow speed of the the air involved in the combustion. The latter is now a measure of the heat throughput, which should be driven as high as possible according to the task at hand. The ignition speed can be adjusted by preheating the air and the fuel increase, but there are also limits for this, with regard to the current situation performed thermodynamic process must not be exceeded. Next to the presence of a certain turbulence is mainly used to achieve a short Flame, so good burnout, good mixing of the primary air with the supplied air Fuel is a prerequisite right from the start. However, these diffusion processes are only in the range below the ignition rate of the partial. preheated gas air mixture with Mastery of security when a subsequent onset stable combustion should be guaranteed.

Zur Lösung der Aufgabe sind daher bei eingangs erwähnten Brennern erfindungsgemäß die Gasaustrittsöffnungen im Strömungsschatten oder in strömungstechnisrh toten Ecken des Primärluft- oder Gemischstroms angeordnet. Dadurch erreicht man auch bei .hohen Durchtrittsgesehwindigkeiten der Luft im Vergleich zu der von der Temperatur abhängigen Zündgeschwindigkeit des Gases eine stabile Flammenbildung. Denn in solchen Toträumen bleibt die Strömungsgeschwindigkeit gegenüber der im freien Durchgangsquerschnitt klein, und gleichzeitig erfolgt eine gute Durchwirhelung der an der Verbrennung teilnehmenden Medien.To solve the problem are therefore in the aforementioned burners according to the invention, the gas outlet openings in the flow shadow or in flow technology arranged dead corners of the primary air or mixture flow. This achieves even at .high passage speeds of the air compared to that of the Temperature-dependent ignition speed of the gas ensures stable flame formation. Because in such dead spaces the flow velocity remains compared to that in the open Passage cross-section small, and at the same time there is a good interweaving of the media participating in the incineration.

Es kann aber auch zweckmäßig sein, für eine möglichst hohe Leistungsdichte nicht nur auf der in Strömungsrichtung gesehen hinteren Seite der Stauränder Gaszuführungsöffnungen anzuordnen, sondern auch auf der vorderen Seite vor scharf vorspringenden Rändern Gasaustrittsöffnungen vorzusehen, weil auch hier eine langsamere Strömung herrscht. Man hat dann den Vorteil, daß gerade das hier austretende Gas durch die Stauwirkung der Ränder oder Streifen eine bessere Durchmischung mit dem an sich noch unberührten Kernstrom der Primärluft erzielt. Man kann durch eine genügend feine Unterteilung des zur Verfügung stehenden Gesamtquerschnitts eine weitgehende Aufspaltung von Gas- und «Luftstrom erzielen. Der Bauaufwand setzt hier jedoch gewisse Grenzen, abgesehen von den zu überwindenden Strömungswiderständen.However, it can also be useful for the highest possible power density not only on the rear side of the baffle rim, as seen in the flow direction, of the gas supply openings to be arranged, but also on the front side in front of sharp protruding edges Provide gas outlet openings because there is also a slower flow here. One then has the advantage that it is precisely the gas that escapes here due to the damming effect the edges or stripes a better mixing with the still untouched Core flow of the primary air achieved. One can through a sufficiently fine subdivision of the total cross-section available is largely split up by Achieve gas and air flow. However, the construction effort sets certain limits here, apart from the flow resistance to be overcome.

Da insbesondere bei größeren Brennern durch die Verbrennungs- und Strömungsverhältnisse in der hinter dein Brenner entstandenen Flamme eine gegenseitige Beeinflussung der verschiedenen Unterteilungsquerschnitte stattfindet, ist es zweckmäßig, in Weiterausbildung des Gegenstands der Erfindung die Geschwindigkeiten der Verbrennungsluft in den verschiedenen Unterteilungszonen verschieden zu wählen, indem man den ankommenden Luftstrom durch geeignete Leitflächeneinsätze führt.Since especially with larger burners by the combustion and Flow conditions in the flame created behind your burner are mutual Influencing the various subdivision cross-sections takes place, it is appropriate to In a further development of the subject matter of the invention, the velocities of the combustion air to choose differently in the different subdivision zones by selecting the incoming Air flow leads through suitable baffle inserts.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele eines Brenners nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Alh. i einen Axialschnitt mit ringförmiger Gaszuführung, Abb.2 einen Axialschnitt durch einen Brenner für Zwischenüberhitzung, Abb. 3 einen Querschnitt durch den Brenner, Abb. 4 einen Schnitt nach der Linie 1\'-I\' in Abb. 2.In the drawing are several embodiments of a burner shown according to the invention, namely shows Alh. i an axial section with an annular Gas supply, Figure 2 an axial section through a burner for reheating, Fig. 3 is a cross-section through the burner, Fig. 4 is a section along the line 1 \ '- I \' in Fig. 2.

In der Abb. i sind die Hohlringräume ja, ib, ic zur Zuführung des Gases an Speichen 2 innerlhall> des Gassammelraums 3 aufgehängt und unterteilen den axial ankommenden Primärluftstrom. Die Sekundärluft mischt sich in bekannter Weise, vom anderen Brennerkammerende herkommend, nach Umströmung des Brennraummuffelrohrs 4 dem am Brenner entstandenen Heißgasgemisch zu. In diesem Ausführungsbeispiel sind an die gasführenden llohlkörper in der Abströmrichtung einzelne aasgebördelte Blechringe 5a, 5b, 5° über kurze Rippen (nicht gezeichnet) angebracht, die jeweils Ringspalte 6, 7, 8 für den Gaszutritt zur vorbeiströmenden Primärluft offen lassen. Das Ariscfhlußrohr 9 für die Primärluft weist an Rippenspeichen aufgehängte ringförmige Einsätze ioa, lob, ioc zur Lenkung der Strömung auf. Die Lenkung der Teilluftströme erfolgt in der Weise, daß die Teilluftströme jeweils die günstigste Geschwindigkeit aufweisen.In Fig. I the hollow ring spaces ja, ib, ic for supplying the gas are suspended from spokes 2 inside the gas collecting space 3 and subdivide the axially arriving primary air flow. The secondary air mixes in a known manner, coming from the other end of the burner chamber, after flowing around the combustion chamber muffle tube 4 to the hot gas mixture produced at the burner. In this embodiment, individual flanged sheet metal rings 5a, 5b, 5 ° are attached to the gas-carrying hollow body in the outflow direction via short ribs (not shown), which leave ring gaps 6, 7, 8 open for gas access to the primary air flowing past. The Ariscfhlußrohr 9 for the primary air has on ribbed spokes suspended ring-shaped inserts ioa, lob, ioc for directing the flow. The partial air flows are directed in such a way that the partial air flows each have the most favorable speed.

Die ringförmige Anordnung der Gaszuführungen ist besonders für zylindrische Brennkammern geeignet. Für Brennkammern mit rechteckigem Querschnitt ist eine streifenförmige Brenneraufteilung zweckmäßiger.The ring-shaped arrangement of the gas supply lines is particularly useful for cylindrical ones Suitable for combustion chambers. For combustion chambers with a rectangular cross-section, a strip-shaped one is used Burner allocation more appropriate.

Abb.2 zeigt eine besondere Ausbildung der Brennerform für Zwischenüberhitzungseinrichtungen von heißer Luft oder von Brenngasen mit hohem Luftüberschuß. Diese Nachverbrennung bezweckt durch Zusatz neuen Brennstoffs die Erhöhung der Heizgasgemischtemperatur. Der Brenner läßt sich leicht in jede Art von Heißgasleitung einbauen. Die Unterbringung der erforderlichen Brennerquerschnitte ist verhältnismäßig leicht möglich, weil infolge der höheren Temperatur des aufzuheizenden Mediums eine stabile Flamme auch bei großen Durchtrittsgeschwindigkeiten zu erzielen ist, da die Zündgeschwindigkeit des Gemisches ziemlich hoch liegt. Die Aufteilung des Rohrquerschnitts durch die im Beispiel vorgesehenen radialen Hohlrippen i i und 12 hat daher den besonderen Zweck, eine gleichmäßigeTemperaturverteilung des Heizgasgemisches am Brennerende und einen günstigen Ausbrand sicherzustellen.Fig. 2 shows a special design of the burner shape for reheating devices from hot air or from fuel gases with a high excess of air. This afterburning aims to increase the heating gas mixture temperature by adding new fuel. The burner can easily be installed in any type of hot gas line. The shelter the required burner cross-sections is relatively easy because due to the higher temperature of the medium to be heated, a stable flame as well can be achieved at high passage speeds, since the ignition speed of the mixture is quite high. The division of the pipe cross-section through the in the example provided radial hollow ribs i i and 12 therefore has the special Purpose, an even temperature distribution of the heating gas mixture at the burner end and to ensure a favorable burnout.

Wie bei dem Brenner nach der Abb. i sind bei den rippenförmigen Brenngaszuführungen i i von der Austrittsöffnung aasgebördelte Bleche 13 angeordnet (s. Abb. 4). Auch die seitlichen Schlitze 14 liegen in strömungstoten Ecken vor den Aufbördelungen 15. Bei der Ausführung der Hohlrippe 12 sind nur einfache Bleche an den Austrittsöffnungen vorgesehen. Der Gaszutritt erfolgt von dem ringförmigen Sammelraum 16 zii den Hohlrippen i i und 12 des Brenners.As with the burner according to Fig. I, the rib-shaped fuel gas feeds i i arranged metal sheets 13 flanged from the outlet opening (see Fig. 4). Even the lateral slots 14 are located in flow-dead corners in front of the flanges 15. When the hollow rib 12 is designed, there are only simple metal sheets at the outlet openings intended. The gas is admitted from the annular collecting space 16 to the hollow ribs i i and 12 of the burner.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE: i. Gasbrenner für Feuerungen, Zwischeniiberhitzungseinrichtungen, Brennkammern o. dgl. für hohe Durchtrittsgeschwindigkeiten von Gas und Luft, dadurch gekennzeic'linet, daß die Gasaustrittsöffnungen im Strömungsschatten oder in strömungstechnisch toten Ecken des Primärluft- oder Gerriisdhstroms angeordnet sind. PATENT CLAIMS: i. Gas burners for furnaces, reheating devices, Combustion chambers o. The like. For high passage speeds of gas and air, thereby gekennzeic'linet that the gas outlet openings in the flow shadow or in flow technology dead corners of the primary air or Gerriisdhstroms are arranged. 2. Gasbrenner nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas durch ring- oder streifenförmige, über den Gesamtquerschnitt verteilte Hohlkörper (ja, ib, 1c, 11, 12) mit, in Richtung des Gasstroms gesehen, hinteren Austrittsöffnungen zugeführt -,v ird. hinter denen die ring- oder streifenförmigen Hohlkörper (ja, ibt Ir, 11, 12) seitlich überragende Staubleche (5a, 5b, 5c) mit Austrittsspalten (6) im Abstand von den Austrittsöffnungen derart angeordnet sind, daß ring- oder streifenförmige Austrittsspalten (7, 8) vor und ebensolche (6) hinter den Staublechrändern entstehen. 2. Gas burner according to claim i, characterized in that the gas is supplied through ring-shaped or strip-shaped hollow bodies (yes, ib, 1c, 11, 12) distributed over the entire cross-section with, seen in the direction of the gas flow, rear outlet openings -, v ird . behind which the annular or strip-shaped hollow bodies (yes, ibt Ir, 11, 12) laterally protruding baffles (5a, 5b, 5c) with outlet gaps (6) are arranged at a distance from the outlet openings in such a way that ring-shaped or strip-shaped outlet gaps (7 , 8) in front of and similar (6) behind the baffle edges. 3. Gasbrenner nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an den Gaszuführungshohlkörpern (i i) seitliche Ausströmsch'litze (14) vor oder hinter aufgebördelten Blechrändern (15) angeordnet sind. .3. Gas burner according to claim i, characterized in that that on the gas supply hollow bodies (i i) lateral Ausströmsch'litze (14) in front of or are arranged behind flanged sheet metal edges (15). . 4. Gasbrenner nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß durch geeignete Leit- oder Verteilungsflächeneinsätze (ioa, iob, ioc) vor den Gaszuführungshohdkörpern der Verbrennungsprimärluftstrom so aufgeteilt wird, daß die Durchtrittsgesdhwindigkeiten der Verbrennungsluft in den einzelnen Ring- oder Streifenzonen verschieden sind.4. Gas burner according to claim i, characterized in that suitable guide or distribution surface inserts (ioa, iob, ioc) in front of the gas supply hollow bodies, the primary combustion air flow is divided so that the passage speeds of the combustion air in the individual ring or strip zones are different.