DE2208574A1 - Brennerkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Brennerköpfe, insbesondere für Brenner für Fluide, insbesondere flüssige, Brennstoffe.

Bekanntlich wird die Flammenhelligkeit während der Verbrennung durch Ruß oder Mikroruß beeinflußt, der aus molekularen Gruppen von Kohlenstoff oder Agglomeraten solcher Gruppen aufgebaut ist. Mikroruß wird meist durch Oracken der Brennstoffpartikel erzeugt, wenn diese einer sehr schnellen Erwärmung in der Flamme ausgesetzt sind. Um die Bildung von Ruß oder Mikroruß zu vermeiden und eine rauchlose Flamme zu schaffen, muß eine schnelle Erwärmung der Brennstoffpartikel daher vermieden werden.

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Ein mögliches Verfahren, um eine rauchfreie Verbrennung zu erreichen, besteht darin, die Reaktionsteilnehmer zu verdünnen und so das Verbrennungsverfahren abzubremsen. Tatsächlich kann der Rauchigkeitsgrad einer Flamme vermindert werden oder eliminiert werden, wenn man in geeigneter Weise das Luft/Brennstoff-Verhältnis erhöht; wird dies jedoch übermäßig getan, so sinkt der Verbrennungswirkungsgrad.

Ein anderes Verfahren, mit dem die Erfindung sich besonders befaßt, besteht darin, einige der Verbrennungsprodukte zu rezirkulieren bzw. im Kreislauf rückzuführen, was man dadurch erreicht, daß man einen Teil der Verbrennungsprodukte zur Reaktionszone rückführt. Brenner, die in der Vergangenheit mit diesem Prinzip arbeiteten, vergasten den Brennstoff: hierdurch wurde die Verwendung besonderer Brennstoffkammern mit Überströmleitungen oder Kanälen, vergasenden Vorverbrennungskammern, profilierten vor der Flamme angeordneten Umlenkblechen, besonders ausgebildeten.Turbulenz erzeugenden Brennerdüsen und anderen Einrichtungen komplizierten und teuren Aufbaus notwendig, die in Praxis sämtlich jeweils Begrenzungen entweder hinsichtlich ihrer tatsächlichen Lebensdauer oder in der Flexibilität bei der Verwendung des Brenners aufweisen.

Erfindungsgemäß sollen nun die genannten Nachteile vermieden werden und ein Brennerkopf für Brenner vorgeschlagen werden, bei dem eine Kezirkulation eines Teiles der Verbrennungsprodukte in die Nähe der Flamme möglich wird, wodurch man _; eine rauchfreie Flamme hohen Wirkungsgrades durch Einrich-.,,, tungen erhält, die einfach sind und sich leicht verstellen, lassen.

Auch soll erfindungsgemäß ein Brennerkopf der genannten Art vorgeschlagen werden, durch den es möglich wird, eine stabile Flamme geringer Luminosität oder Helligkeit und mit

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geringem Störniveau zu erhalten.

Die Erfindung geht aus von einem Brennerkopf mit einer Zuführungsleitung für die Primärluft, welche koaxial eine Brennstoffleitung umgibt, die in einer von einer Schale umgebenen Sprühdüse endet. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Brennerkopf, in Kombination mit der Primärluftleitung eine Ejektoreinrichtung koaxial mit der Sprühdüse derartiger Ausbildung aufweist, daß sie durch die Primärluft dazu gebracht wird, einen niedrigen Druck außerhalb der Schale zu erzeugen und somit in eine Zone benachbart der Brennzone einen Teil der verbrannten Gase einsaugt, was zu einer Verdünnung der Reaktionsteilnehmer und damit zu einer vollständigen Verbrennung führt.

Vorzugsweise ist die Ejektoreinrichtung von ringförmiger Bauart.

Zweckmäßig arbeitet die Ejektoreinrichtung mit Strahlablenkung.

Günstig ist es, wenn die Schale so ausgebildet und angeordnet ist, daß sie eine Ablenkung in einer Richtung strömungsaufwärts von einigen der rezirkulierenden Gase hervorruft und ein Mischen der Reaktionsteilnehmer zum Stabilisieren der Flamme hervorruft.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden, in der

Figur 1 ein schematischer Axialschnitt durch einen Brennerkopf nach einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Figur 2 ist ein schematischer Axialschnitt eines Brennerkopfes nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

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Entsprechende Bauteile in den beiden Ausführungsformen der Figuren 1 und 2 sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

In Figur 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Primärluftleitung, welche koaxial eine Brennstoffleitung 2 umgibt, die in einer von einer Schale 4 umgebenen Sprühdüse 3 endet.

Sie Bodenwandung der Schale 4 innerhalb der Leitung 1 hat eine Anzahl von Bohrungen 7, die so ausgebildet sind, daß sie den Durchlaß eines Teiles der Primärverbrennungsluft von der Leitung 1 in die Schale 4 und durch eine Anzahl von Perforationen/in einer Scheibe 5 ermöglichen, die quer in der Schale 4 angeordnet.ist.

Die LuftzufUhrungsleitung bzw. Primärluftleitung 1 hat einen sich verjüngenden Endteil 8, dessen Ende koaxial die Schale umgibt und hiermit eine ringförmige öffnung A bildet, durch welche ein Teil der Primärverbrennungsluft tritt. In Strömungerichtung hinter der Öffnung A ist ein ringförmiges Mantelelement 9 mit einer inneren abgerundeten Kante vorgesehen, das unter Abstand vom Ende des verjüngten Teils 8 der Leitung angeordnet ist. Daa Mantelringelement 9 bildet mit den anderen Teilen des Brennerkopfes eine Ejektoreinrichtung der Ringbauart, die so ausgebildet ist, daß sie sich von der Primärluft, die aus der Öffnung A entweicht, betreiben läßt, derart, daß ein Ansaugen von Luft durch die ringförmige Öffnung B hervorgerufen wird, die zwischen dem Mantelringelement 9 und dem verjüngten Endteil 8 der Leitung 1 gebildet ist. Der niedrige Druck, der eich im Bereich der Öffnung B außerhalb des Mantelringelementes 9 ausbildet, sorgt dafür, daß einige der verbrannten Gase durch die Öffnung 9 und in die Nähe der Reaktionszone gesaugt werden, sodaß eine rezirkulierende Strömung eines Teils der verbrannten Gase induziert wird, wie die Pfeile in Figur 1 andeuten.

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Ein !Teil der angesaugten, mit Brenngasen vermischten Luft trifft auf den Rand der Schale 4 und wird in die Schale 4, wie dargestellt, abgelenkt, wodurch die gebildete Plamme wie bei üblichen Brennern stabilisiert wird. Die negative Strömung von Luft und verbranntem Brennstoff, das ist die strömungsaufwärts gerichtete Strömung, könnte einige der Partikel des zerstäubten oder von der Sprühdüse 3 pulverisierten Brennstoffs enthalten und sie dazu bringen, auf die Scheibe 5 aufzutreffen und diese zu verkrusten. Dadurch, daß Perforationen 6 an der Scheibe 5 vorgesehen werden und Löcher 7 in der Bodenwandung der Schale 4 vorgesehen sind, wird dieser Tendenz entgegengewirkt, indem eine Zwangsluftströmung durch die Schale 4 sichergestellt wird.

Die entstehende Flamme ist für praktische Zwecke rauchfrei, selbst wenn die Menge an zugeführter Luft praktisch stöehiometrisch ist; die Flamme ist schalen- oder becherförmig, von blauer Farbe und hat gegebenenfalls einige gelbe Strahlen an der Basis. Die Flamme ist ziemlich ruhig.

Eine weitere Verbesserung in der Rezirkulation der verbrannten Gase kann erreicht werden, wenn der Goandaeffekt ausgenutzt wird, um eine Ablenkung der Gasstrahlen zu erreichen. Ein geeigneter Brennerkopf für diesen Zweck ist in Figur 2 dargestellt, wo die Ejektoreinrichtung gebildet wird, indem eine röhrenförmige Verlängerung 10 zum Luftzuführungsrohr hinzugefügt ist. Die röhrenförmige Verlängerung 10 bildet mit dem verjüngten Endteil 8 der Leitung 1 eine Ringleitung, die mit der Umgebungsluft über eine Gruppe umfangsmäßig unter Abstand angeordneter Öffnungen 11 in Verbindung steht, durch welche ein Teil der verbrannten Gase mit Luft, wie durch die Pfeile angegeben, strömt. Anstelle der Öffnungen kann eine einzige ringförmige Öffnung vorgesehen sein. Der verjüngte Teil 0 der Luftleitung 1 endet nahe der Schale 4' und bildet mit letzterer oine/Offnung A¹, durch welche ein

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gesteuerter Teil der Primärluft tritt und so eine Strahlablenkungsejektoreinrichtung gebildet wird. In diesem Falle hat der gasförmige Strom, der über die Außenfläche der Schale 4¹ geht, die Neigung, an dieser Fläche aufgrund des Coandaeffektes zu haften, was dazu führt, daß ein Teil dieses gasförmigen Stromes in einer Richtung strömungsaufwärts am Rand der Schale 4', wie dargestellt wird, abgelenkt wird, was die Stabilität der Flamme erhöht.

Selbstverständlich können Konstruktionsdetails praktischer Ausführungsformen der Erfindung gegenüber den beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen erheblich variiert werden, beispielsweise um Flammen unterschiedlicher Gestalt und Farbe im Rahmen der Erfindung zu erhalten.

- Patentansprüche -

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Claims (4)

Mappe 9001 Patentansprüche

1. )J Brennerkopf mit einer Zuführungsleitung für Primärluft, ^ der koaxial eine Brennstoffleitung umgibt, die in einer von einer Schale umgebenen Sprühdüse endet, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf in Kombination mit der Primärluftleitung (1) eine Ejektoreinrichtung (8, 9; 8, 10) koaxial zur Sprühdüse (3) derartiger Ausbildung aufweist, daß sie durch die Primärluft betrieben wird, wodurch ein niedriger Druck außerhalb der Schale (4} 4¹) hervorgerufen wird, der in eine Zone benachbart der Verbrennungszone einen Teil der verbrannten Gase saugt, derart, daß die Reaktionsteilnehmer verdünnt werden und eine vollständige Verbrennung erzeugt wird.

2.) Brennerkopf nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, daß die Ejektoreinrichtung von ringförmiger Bauart ist.

3.) Brennerkopf nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, daß die Ejektoreinrichtung von der Bauart mit Strahlablenkung ist.

4.) Brennerkopf nach einem der Ansprüche 1) bis 3), dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (4» 4¹) so ausgebildet und angeordnet ist, daß eine Ablenkung in Richtung 3trömungsaufwärts einiger der rezirkulierenden Gase hervorgerufen wird, was ein Vermischen der Reaktionsteilnehmer zur iStaMlisierunf; der Flamme bewirkt.

2098 3 7/0835 Patentanwalt

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