DE1261265B - Brenner fuer gasfoermige Brennstoffe - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

F23d

Deutsche Kl,: 24 c-

O 95181 a/24 c

3. Juli 1963

15. Februar 1968

Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner für gasförmige Brennstoffe mit unterschiedlichen Heizwerten, insbesondere zum Einsatz bei Spaltöfen zur Spaltung höherer Kohlenwasserstoffe,

Bei einem Brenner für gasförmige Verbrennungsmittel wird der Ablauf des Verbrennungsvorganges, d.h. die Form der Flamme, die in den einzelnen Teilen der Flamme herrschende Temperatur, der Strahlwinkel und der Drall der Flamme, wesentlich durch die Geschwindigkeit und durch die vorgegebene Einströmrichtung der Verbrennungsmittel bestimmt. In vielen Fällen kommt es darauf an, nicht nur ein bestimmtes Flammenbild zu erzeugen, sondern die Arbeitsweise des Brenners den besonderen Erfordernissen des Betriebes dauernd anzupassen. So können sich beispielsweise während eines Ofenvorganges die Anforderungen an das Flammenbild in einem bestimmten Zyklus ändern. Auch kann ein Wechsel in dem gasförmigen Heizmittel eintreten, wobei insbesondere bei Verwendung von Brennstoffen mit unterschiedlichen Heizwerten erhebliche Veränderungen in der Charakteristik der Flamme zu berücksichtigen sind.

Es sind bereits verschiedene Bauarten von Brennern für gasförmige Brennstoffe bekannt, die einerseits für die Erzeugung eines bestimmten Flammenbildes geeignet sind und andererseits auch mit Brennstoffen mit unterschiedlichen Heizwerten betrieben werden können. Hinsichtlich der Flammenform unterscheidet man zwischen dem Parallelstromoder Laminarbrenner und dem Wirbelstrombrenner. Bei den bekannten Parallelstrorabrennern erfolgt die Gaszufuhr in axialer Richtung, wobei die Verbrennungsluft im wesentlichen in laminarer Strömung zugeführt wird. Mit einem derartigen Brenner lassen sich langgestreckte Flammenbilder erzielen.

Es sind weiterhin Wirbelstrombrenner bekannt, bei denen der Gaseintrittsstutzen axial im Mischraum angeordnet und mit einstellbaren Austrittsschlitzen am Umfang versehen ist, die radial zu dem sich um den Gasstutzen drehenden ringförmigen Raum für die zugeführte Verbrennungsluft münden. In einem Wirbelstrombrenner ergibt sich eine schnellere Vermischung des Brennstoffes mit der Verbrennungsluft und damit ein kurzes kugelförmiges Flammenbild.

Es ist weiterhin eine Brenneranordnung bekannt, bei der zwei Brenner zu einem Brennersatz vereinigt sind. Bei dieser Anordnung ist eine zentrale primäre Brennstoffzuführleitung von einem konzentrischen Kanal für die Primärluft umgeben. Um den Kopf des Primärbrenners ist eine Ringkammer angeordnet, in die der sekundäre Brennstoff eingeleitet wird, wobei

Brenner für gasförmige Brennstoffe

Anmelder:

Dr, C. Otto & Comp. G. m. b. H.,

4630 Bochum, Christstr. 9

Als Erfinder benannt:

Albert KeHermann, 4630 Bochum

diese Ringkammer wiederum von einem äußeren Ringraum für die Einleitung der Sekundärluft umgeben ist. Die Zufuhr der Sekundärluft erfolgt bei dieser vorbekannten Brenneranordnung ebenso wie die sekundäre Brennstoffzufuhr zwar außerhalb des eigentlichen Parallelstrombrenners, aber nicht im Sinne einer Rotationsbewegung, sondern im wesentlichen in koaxialer Richtung zur Brennerachse. Die für einen Wirbelstrombrenner charakteristische Flammenform ist deshalb bei diesem vorbekannten Kombinationsbrenner nicht oder aber nur sehr unvollkommen zu erreichen.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung geht dahin, einen Kombinationsbrenner für gasförmige Brennstoffe derart auszubilden, daß die Flamme von einer langgestreckten Form bis auf eine kurze kugelförmige Flamme stetig verändert werden kann.

Ausgehend von einem Brenner mit zentraler primärer Brennstoffzufuhr, einem diese konzentrisch umgebenden Primärluftzuführungskanal und einer hierzu konzentrischen sekundären Brennstoffzufuhr mit einer sekundären Luftzufuhr über einen die sekundäre Brennstoffzufuhr konzentrisch umgebenden Ringraum besteht die Ausbildung gemäß der Erfindung darin, daß am Lufteintritt in den Ringraum der einströmenden Verbrennungsluft eine Rotationsbewegung aufzwingende Strömungsleiteinrichtungen angeordnet sind.

In weiterer Ausbildung des Erfindungsgegenstandes erfolgt die sekundäre Brennstoffzufuhr über eine Ringkammer mit abschließendem, eine Vielzahl von Düsenbohrungen aufweisenden Düsenring, wobei jeder Düsenbohrung eine die den Brennstoff zuführende Ringkammer durchsetzende, auf einem gemeinsamen Tragring gelagerte, durch den Brennstoffdruck automatisch gesteuerte Düsennadel angeordnet ist. Die Ringkammer für die sekundäre Brennstoffzufuhr ist zweckmäßig von einer Isolierung umgeben.

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Weiter ist es zweckmäßig, daß die Düsenbohrung Richtung der Pfeile 7 erfolgt, wobei die Stärke

im Düsenring einen zylindrischen, stromauf sich er- der sekundären Luftzufuhr durch Ringschieber,

weiternden Querschnitt besitzt. die mittels des Gestänges 10 betätigt werden, regel-

Das Zusammenwirken der primären Brennstoff- bar ist.

zufuhr mit der Primärluftstufe ergibt eine laminare 5 Zum Warmhalten des Brennraumes und zum Anströmung und damit eine langsame Mischung des heizen kann ein weniger heizkräftiges Gas, beispiels-Brennstoffes mit der Verbrennungsluft, es entsteht weise Stadtgas, dienen, das dann vorzugsweise dem also eine lange Flamme. Die Vereinigung der sekun- Düsenring zugeführt wird. Es kann aber auch gleichdären Brennstoffzufuhr mit der Sekundärluftstufe er- zeitig in dem mittleren Brenner beispielsweise Propan gibt dagegen eine besonders rasche und intensive io und im Düsenring Stadtgas verbrannt werden; statt Mischung und bewirkt eine kurze Flamme. Ent- dessen kann auch in der mittleren Düse Benzin zur scheidend für das Entstehen einer kurzen kugelförmi- Verbrennung gelangen. Das Benzin soll in Gasform gen Flamme ist die durch die Strömungsleiteinrich- möglichst wenigstens 20° C über der Kondensationstungen hervorgerufene Rotationsbewegung der temperatur in der Regel mit einem Druck von 1 bis sekundären Verbrennungsluft. 15 3 atü zugeführt werden. Es ist auch eine gemischte

Beim Betrieb eines derartigen Brenners kann es Beheizung mit Benzin und Propan möglich, wobei vorkommen, daß ein Teil der Gaszufuhr ausgeschal- der erne dieser Brennstoffe durch die mittlere Düse, tet ist oder nur so viel Gas zugeführt wird, daß der der andere durch den Düsenring zugeführt wird. Man Brennerraum warm bleibt. In diesem Fall besteht die erkennt, daß sich hierdurch infolge der sehr unterGefahr, daß die sich beim Verbrennungsvorgang bil- 20 schiedlichen Heizwerte der gasförmigen Heizmittel denden festen Abscheidungen die Düsen verstopfen. sehr verschiedenartige Flammen ergeben. Es kann Eine solche Verstopfung wird durch die verschiebbar neben der Gasart natürlich auch die Menge jedes der in den Düsenbohrungen gelagerten Düsennadeln ver- beiden Gasbestandteile und auch seine Verteilung auf mieden. Durch die unter der Einwirkung des Brenn- den zentralen Brenner und den Düsenring verändert Stoffdruckes hervorgerufene Hin- und Herbewegung 25 werden. Schließlich kann die Menge der Primärluft der Düsennadeln werden die Düsenbohrungen selbst- einerseits durch Verstellen des Gestänges 9 und der tätig gereinigt. Sekundärluft andererseits durch Betätigung des Ring-Die Erfindung wird nachfolgend an einem zeich- Schiebers für die obere Luftkammer (Gestänge 10) nerisch dargestellten Ausführungsbeispiel näher er- und das Verhältnis von primärer zu sekundärer Luftläutert. Es zeigt 30 menge verändert werden. Darüber hinaus ist eine

F i g. 1 einen Axialschnitt durch den gesamten Beeinflussung der Flammenform noch durch die

Brenner, axiale Verstellung der mittleren Lanze 1 möglich.

F i g. 2 einen Querschnitt durch die obere Luft- In den F i g. 5 bis 7 ist die besondere Ausbildung kammer eines solchen Brenners bei kleiner oder mitt- des Düsenringes mit den Nadeln dargestellt. Die ringlerer Kapazität, 35 förmige Gaszufuhrkammer 3 ist nach innen und

F i g. 3 einen Querschnitt durch die obere Luft- außen mit einer Isolation versehen. Die Zuführung

kammer eines solchen Brenners, wenn derselbe für des Heizgases erfolgt über den Stutzen 11, und zwar

große Durchsätze bestimmt ist; gewöhnlich mit einem Überdruck von 1 bis 3 atü.

F i g. 4 gibt einen Querschnitt durch die untere Innerhalb der Gaszufuhrkammer 3 ist ein Tragring

Luftkammer des Brenners wieder; 40 14 angeordnet, auf den die Nadeln 15 aufgesetzt sind.

F i g. 5 ist ein Längsschnitt durch denjenigen Teil Die Nadeln 15 enden oben in einer verjüngten Spitze,

des Brenners, in dem sich der Düsenring befindet; welche (vgl. F i g. 7) in ihrer höchsten Stellung die

Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch eine einzelne Öffnung der einzelnen Düsenbohrung verschließt,

Düsenbohrung des Düsenringes nach der Anordnung während sie in ihrer tieferen Stellung (vgl. F i g. 6)

von F i g. 5 bei geöffneter Düse; 45 die Öffnung frei läßt.

F i g. 7 ist der gleiche Schnitt bei geschlossener Für die Hin- und Herbewegung dieser am Trag-

Düse. ring 14 sitzenden Nadeln 15 sind auf der Unterseite

Die primäre Gaszufuhr erfolgt bei dem Brenner des Tragringes Bolzen 13 angeordnet, die am unteren nach F i g. 1 durch die Brennerlanze 1 mit am oberen Ende mit dem Boden von Druckräumen starr ver-Ende befindlicher Düse. Die Lanze 1 ist axial ver- 50 bunden sind. Diese Druckräume stehen mit der Gasschiebbar angeordnet. Mit dem Pfeil 2 ist die Rieh- zufuhrkammer 3 in offener Verbindung, so daß sich tung des durch die Lanze 1 einströmenden Gases an- der Gasdruck diesen Druckräumen mitteilt. Ihre gedeutet. Wandung wird durch Faltenbälge 12 gebildet. Wirkt

Mit 3 ist die Gaszufuhrkammer des Düsenringes der Gasdruck ein, so werden die Bolzen 13 von den

bezeichnet, durch den die sekundäre Gaszufuhr er- 55 Böden der Druckkammern nach unten gedrückt, und

folgt, und zwar erfolgt die sekundäre Gaszufuhr in die Öffnungen der Düsenbohrungen im Düsenring

Richtung des Pfeiles 4. Der Düsenring ist in den Ein- sind frei (Fig. 6). Läßt der Gasdruck nach, so wer-

zelheiten in den F i g. 5 bis 7 näher erläutert. den die Faltenbälge zusammengezogen und der Trag-

Die primäre Luftzufuhr erfolgt durch den ringför- ring nach oben geschoben; dabei dringen die Spitzen

migen Raum, der zwischen der Brennerlanze 1 und 60 der Nadeln 15 in die Düsenbohrungen vom Düsen-

der Gaszufuhrkammer 3 liegt, und zwar durch einen ring ein (Fig. 7). Die Form der Nadelspitzen und

Plattenschieber 5, dessen einzelne Segmente in der der Düsenbohrungen sind von solcher Art, daß eine

Fig. 4 erkennbar sind. Dieser Plattenschieber kann Reinigung der Öffnungen bei jedesmaliger Betätigung

durch das Gestänge 9 verstellt werden. Die Primär- der Nadeln erfolgt. Durch kurz hintereinanderfolgen-

luft strömt in Richtung der Pfeile 6 ein. 65 des Öffnen und Schließen des Gasventils kann man

Die Zufuhr der Sekundärluft erfolgt durch die eine solche Betätigung der Nadeln 15 bewirken, die

obere Luftkammer 8, deren Wandung so ausgebildet etwaige Verschmutzungen in den Düsenbohrungen

ist, daß eine tangentiale Lufteinströmung in beseitigt.

Der neue Brenner ist besonders geeignet zum Einbau in einem Röhrenofen, der die Gestalt eines senkrechten Zylinders hat, wobei der Brenner axial im Boden des Röhrenofens und die von dem zu beheizenden Mittel durchflossenen Röhren senkrecht in der Nähe der Wandung gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sein können.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Brenner für gasförmige Brennstoffe mit unterschiedlichen Heizwerten, insbesondere zum Einsatz bei Spaltöfen zur Spaltung höherer Kohlenwasserstoffe, mit zentraler primärer Brennstoffzufuhr, einem diese konzentrisch umgebenden Primärluftzuführungskanal, einer hierzu konzentrischen sekundären Brennstoffzufuhr und einer sekundären Luftzufuhr über einen die sekundäre Brennstoffzufuhr konzentrisch umgebenden Ringraum, dadurch gekennzeichnet, daß am Lufteintritt in den Ringraum (8) der einströmenden Verbrennungsluft eine Rotationsbewegung aufzwingende Strömungsleiteinrichtungen angeordnet sind.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundäre Brennstoffzufuhr über eine Ringkammer (3) mit abschließendem, eine Vielzahl von Düsenbohrungen aufweisenden Düsenring erfolgt, wobei jeder Düsenbohrung eine die den Brennstoff zuführende Ringkammer (3) durchsetzende, auf einem gemeinsamen Tragring (14) gelagerte, durch den Brennstoffdruck automatisch gesteuerte Düsennadel zugeordnet ist.

3. Brenner nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer (3) für die sekundäre Brennstoffzufuhr von einer Isolierung umgeben ist.

4. Brenner nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenbohrung im Düsenring einen zylindrischen, stromauf sich erweiternden Querschnitt aufweist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 466 831, 500 933,
551;

französische Patentschrift Nr. 1256 875;
britische Patentschrift Nr. 670 312.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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