DE2129357B2

DE2129357B2 - Brennvorrichtung für gasförmigen Brennstoff

Info

Publication number: DE2129357B2
Application number: DE2129357A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Chiba Iida; Kazubumi Yokohama Kanagawa Watanabe
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 1971-03-03
Filing date: 1971-06-14
Publication date: 1978-11-30
Also published as: DE2129357C3; GB1354591A; US3730668A; FR2127487A5; DE2129357A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennvorrichtung für gasförmigen Brennstoff mit einem Primärbrennraum, welcher mit einer Luft- und einer Brennstoffzuführung versehen ist und in welchem der Brennstoff unvollständig verbrannt wird, und mit einem dem Primärbrennraum nachgeordneten Sekundärbrennraum, in welchem die Verbrennung mit dem Rest der theoretisch erforderlichen Luftmenge vervollständigt

In der US-PS 3048 131 ist bereits eine derartige Brennvorrichtung beschrieben, bei der zum Zwecke einer Verringerung des Stickoxydgehaltes der Verbrennungsgase eine zweistuflge Verbrennung durchgeführt wird, um die Flammentemperatur niedrig zu halten. Bei dieser bekannten Brennvorrichtung ist keine Brennkammer vorgesehen, sondern die Brennstoffzuführung und die Luftzuführung münden an räumlich voneinander getrennten Stellen unmittelbar in die Ofenkammer, die somit sowohl den Primärbrennraum als auch den

s Sekundärbrennraum bildet Durch diese zweistufige Verbrennung wird die Stickoxydemission zwar weitgehend unterdrückt, die Flammentemperatur ist aber immer noch ziemlich hoch. Aus der Zeitschrift »Gaswärme« 1954, Seiten 173 bis

ίο 179 ist auch bereits eine Brennkammer mit einem düsenartig eingeschnürten Auslaß bekannt, in der der zusammen mit der für eine vollständige Verbrennung theoretisch erforderlichen Luftmenge zugeführte gasförmige Brennstoff unvollständig verbrannt wird, um das Futter des Brenners nicht übermäßig zu erhitzen. Die Vervollständigung der Verbrennung des Brennstoffs erfolgt in einem Ofen.

Aus der AT-PS 238 865 ist auch bereits eine Brennvorrichtung bekanntgeworden, bei der in der Ausmauerung einer Ofenkammer eine Brennkammer angeordnet ist, wobei eine zweistufige Verbrennung durchgeführt wird, um die Temperatur in der Brennkammer unter der für die feuerfeste Ausmauerung zulässigen Temperatur zu halten. Die infolge Luftman gel nur unvollständig verbrannten Verbrennungsgase werden in der Ofenkammer vollständig verbrannt, wobei die für die restliche Verbrennung erforderliche Luft durch einen die Brennkammer umgebenden und in der Nähe des Auslasses in die Ofenkammer mündenden

Nebenluftkanal zugeführt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Brennvorrichtung der eingangs genannten Art hinsichtlich der in den Verbrennungsgasen enthaltenen Stickoxydmenge durch weitere Verringerung der

Flammentemperatur zu verbessern.

Lösungen dieser Aufgabe sind in den Ansprüchen 1 und 2 angegeben.

Durch diese Ausbildung der Brennvorrichtung wird erreicht, daß die in der Ofenkammer enthaltenen, relativ kühlen Gase von den aus dem Brennkammerauslaß mit hoher Geschwindigkeit austretenden, teilweise verbrannten Verbrennungsgasen angesaugt und in das Abzugsrohr mitgerissen werden. Dadurch erfolgt eine Zwischenkühlung der Verbrennungsgase, bevor sie in dem Abzugsrohr und teilweise auch in der Ofenkammer restlos verbrannt werden. Durch die Ansaugwirkung der mit hoher Geschwindigkeit aus dem Brennkammerauslaß ausströmenden und in das Abzugsrohr eintretenden Verbrennungsgase wird auch eine starke Umwäl- zung der in der Ofenkammer befindlichen restlos verbrannten Gase erzielt, was eine gleichmäßige

Temperaturverteilung innerhalb der Ofenkammer zur

Folge hat

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der

Erfindung dargestellt die im folgenden näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Brennvorrichtung und Fig.2 einen Längsschnitt durch einen Teilbereich einer abgewandelten Brennvorrichtung.

F i g. 1 zeigt eine Brennkammer 1 mit einem sich verjüngenden Auslaß 2. Die Querschnittsfläche der Brennkammer 1 beträgt das 5- bis 20fache der Querschnittsfläche des Auslasses 2 Um die Brennkam-

b^r> mer 1 herum ist ein Nebenluftkanal 3 ausgebildet Ein Ende des Nebenluftkanals 3 ist mit Durchlaßöffnungen 4 versehen, und das andere Ende des Nebenluftkanals 3 ist in der Nähe des Auslasses 2 offen. Bei der in F i g. 2

gezeigten Ausführungsform ist der Nebenluftkanal in der Nähe des Auslasses 2 geschlossen, und es sind Nebenluftdurchlässe 11 zur Brennkammer 1 hin ausgebildet In jedem Fall entsteht ein Kuhlluftstrom 12 an der Seite des Auslasses 2, der den aus einem metallischen Material bestehenden Auslaß 2 kühlt. Die Menge der durch den Nebenluftkanal 3 fließenden Nebenluft beträgt 10 bis 40% des theoretischen Luftbedarfs und wird durch die Nebenluft-Durchlaßöffnungen 4 bestimmt Ferner ist ein Abzugsrohr 5 zum Ansaugen far im Ofen enthaltenen vollständig verbrannten Gase durch die aus dem Brennkammerauslaß 2 mit hoher Geschwindigkeit austretenden, teilweise verbrannten Gase vorgesehen. Das Abzugsrohr 5 divergiert in Strömungsrichtung, um die Ansaugwirkung für die Ofengase zu erhöhen, und es ist in einem geeigneten Abstand hinter dem Auslaß 2 angeordnet Die Brennkammer 1, der Nebenluftkanal 3 und das Abzugsrohr 5 bestehen aus einem metallischen bzw. einem feuerfesten Material. Eine zum Ausgleichen des Luftstroms dienende Platte 6 ist mit einer großen Anzahl von primären Luftlöchern 7 versehen, und sie ist mit einem Gaszuführungsrohr 8 fest verbunden, in dem ein Sparbrenner 9 konzentrisch angeordnet ist

Die zur Verbrennung erforderliche Luft wird der Brennkammer 1 durch eine Luftzuführung 10 zugeführt Ein Teil der Luft, d. h. eine Luftmenge von 60 bis 90% des theoretischen Luftbedarfs wird durch die in der Platte 6 ausgebildeten primären Luftlöcher 7 in die Brennkammer 1 eingeleitet Der übrige Teil der Luft tritt durch die Nebenluft-Eintrittsöffnungen 4 in den Nebenluftkanal 3 ein und erreicht nach Passieren dieses Kanals das Ende des Auslasses Z Ein gasförmiger Brennstoff wird durch das Gaszuführungsrohr 8 in die Brennkammer 1 eingeleitet wo er nah der Primärluft gut vermischt und verbrannt wird. Da die Brennkammer mit einem sich verjüngenden, eingeschnürten Auslaß 2 versehen ist erreicht die Leistung in der Brennkammer einen Wert von etwa 210 bis 420 χ 10⁶WZm³Ii. Die Verbrennungsgase enthalten eine gewisse Menge unverbrannten Brennstoff, da nur die Pirmärluft in die Brennkammer 1 eingeführt wird, und sie werden mit einer hohen Geschwindigkeit von 50 bii~ 200 m/s durch

ίο den Auslaß 2 aus der Brennkammer 1 ausgestoßen. Die mit so großer Geschwindigkeit austretenden Verbrennungsgase werden mit der Nebenluft gemischt die die Außenwand der Brennkammer 1 gekühlt hat während sie sich parallel oder in einem Winkel zur Nebenluft bewegen, und sie strömen während der Sekundärverbrennung in das Abzugsrohr 5 hinter dem Auslaß 2. Wenn die Verbrennungsgase mit der Nebenluft gemischt und verbrannt werden, dann wird um den Auslaß 2 herum infolge der hohen Austrittsgeschwindigkeit ein Unterdruck erzeugt, und die im Ofen enthaltenen vollständig verbrannten Gase werden unter der Wirkung dieses Unterdrucks angesaugt wie dies in F i g. 1 durch Pfeil angedeutet ist Die aus dem Brennkammerauslaß 2 austretenden, teilweise verbrannten Verbrennungsgase und die Ofengase werden rasch miteinander vermischt so daß die Verbrennungsgase gekühlt werden und das darin enthaltene unverbrannte Brenngas vollständig verbrannt wird. Da die Menge der aus dem Brennkammerauslaß 2 austretenden Verbrennungsgase in Abhängigkeit vom Strömungswiderstand im Ofen etwa das 10- bis 20Ofache der Menge der angesaugten Ofengase beträgt wird innerhalb des Ofens eine sehr starke Zirkulation und damit eine gleichmäßige Temperaturverteilung erzielt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Brennvorrichtuug für gasförmigen Brennstoff mit einem Primärbrennraum, welcher mit einer Luft- und einer Brennstoffzuführung versehen ist und in welchem der Brennstoff unvollständig verbrannt wird, und mit einem dem Primärbrennraum nachgeordneten Sekundärbrennraum, in welchem die Verbrennung mit dem Rest der theoretisch erforderlichen Luftmenge vervollständigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärbrennraum zur Verbrennung von 60 bis 90% des Brennstoffs zusammen mit der für eine vollständige Verbrennung insgesamt theoretisch erforderlichen Luftmenge als Brennkammer (1) mit einem düsenartig eingeschnürten Auslaß (2) ausgebildet ist, an den sich eine Ofenkammer anschließt, daß stromabwärts vom AuslaS (2) der Brennkammer (1) mit Abstand von diesem ein den Sekundärbrennraum im wesentlichen bildendes Abzugsrohr (5) angeordnet ist, das in Strömungsrichtung divergiert, und daß die Querschnittsfläche der Brennkammer (1) das 5- bis 20fache derjenigen des Auslasses (2) beträgt

2. Brennvorrichtung für gasförmigen Brennstoff mit einem Primärbrennraum, welcher mit einer Luft- und einer Brennstoffzuführung versehen ist und in welchem der Brennstoff unvollständig verbrannt wird, und mit einem dem Primärbrennraum nachgeordneten Sekundärbrennraum, in welchem die Verbrennung mit dem Rest der theoretisch erforderlichen Luftmenge vervollständigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärbrennraum zur Verbrennung von 60 bis 90% des Brennstoffs zusammen mit der hierfür theoretisch erforderlichen Luftmenge als Brennkammer (1) mit einem düsenartig eingeschnürten Auslaß (2) ausgebildet ist, an den sich eine Ofenkammer anschließt, daß die Brennkammer (1) von einem den Rest der theoretisch erforderlichen Luftmenge führenden Nebenluftkanal (3) umgeben ist, der in der Nähe des Auslasses (2) geschlossen und mit in die Brennkammer (1) führenden Nebenluftdurchlässen (U) versehen ist oder in der Nähe des Auslasses (2) offen ist, daß stromabwärts vom Auslaß (2) der Brennkammer (1) mit Abstand von diesem ein den Sekundärbrennraum im wesentlichen bildendes Abzugsrohr (5) angeordnet ist, das in Strömungsrichtung divergiert, und daß die Querschnittsfläche der Brennkammer (1) das 5- bis 20fache derjenigen des Auslasses (2) beträgt