DE2208776A1

DE2208776A1 - Brennvorrichtung zur verbrennung industrieller abgase

Info

Publication number: DE2208776A1
Application number: DE2208776A
Authority: DE
Inventors: Horst Pankow
Original assignee: GEWERK SCHALKER EISENHUETTE
Current assignee: GEWERK SCHALKER EISENHUETTE
Priority date: 1972-02-24
Filing date: 1972-02-24
Publication date: 1973-09-06
Also published as: GB1377894A; US3849058A

Description

Andrejewski, Honke & Gesthuysen Patentanwälte

Diplom-Physiker

*> 9 η Q Ί 7 α ^^Γ* Walter Andrejewski 1 1U ö / / D Diplom-Ingenieur

Dr.-Ing. Manfred Honice

■xo _Ο/τ_ο/,,_ Diplom-Ingenieur

Anwaltsakte: & ^/US- _Hans ^^ _Gesth|jysen

4300 Essen, den 7. Peb. 1972 Theaterplatz 3

Patentanmeldung

Gewerkschaft Schalker Eisenhütte 465 Gelsenkirchen

Magdeburger Straße 37

Brennvorrichtung zur Verbrennung industrieller Abgase.

Die Erfindung betrifft eine Brennvorrichtung zur Verbrennung industrieller Abgase« insbes. zur Verbrennung der beim PUllen der Kammern von Koksofenbatterien entstehenden FUllgase, bestehend aus einem Mischrohr zur Mischung der Brennmittel und Verbrennungsmittel, einer in das Mischrohr einmündenden Brennmittelzuführungsdüse, in dem Mischrohr vorgesehenen, in der Atmosphäre endenden Verbrennungsmitteleintrittsöffnungen, einem an das Mischrohr angeschlossenen Brennerkopf, einer elektrischen

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zündeinrichtung und einem dem Brennerkopf nachgeordneten Brennerrohr, wobei der Brennerkopf einen im wesentlichen kreiszylindrischen Hauptkanal und einen den Hauptkanal umgebenden, mit dem Hauptkanal in Verbindung stehenden Hilfskanal aufweist.

Bei einer bekannten Brennvorrichtung der eingangs beschriebenen Art (Niederspannungszündbrenner Type 33 PV 27/10 EHK der Firma SMITSVONK N.V.) ist der Hauptkanal innerhalb des Brennerrohres exzentrisch angeordnet, ragt nämlich von einer Seite aus die zündeinrichtung radial in den Brennerkopf, und ist außer dem Mischrohr ein in Strömungsrichtung der Brenn- und Verbrennungsmittel hinter dem Brennerkopf in das Brennerrohr einmündendes Brennmittelzusatzrohr vorgesehen. Bei dieser Brennvorrichtung wird also ein Teil der Brennmittel über die BrennmittelzufUhrungsdüse dem Mischrohr zugeführt. Das im Mischrohr mit großer Geschwindigkeit strömende Brennmittel erzeugt dort einen Unterdruck, so daß bei den im Mischrohr vorgesehenen, in der Atmosphäre endenden Verbrennungsmitteleintrittsöffnungen Luft als Verbrennungsmittel angesaugt wird. Von dem Mischrohr tritt der größte Teil des BrennmittelAerbrennungsmittel-Gemisches in den Hauptkanal des Brennerkopfes; dort erfolgt die Zündung über die in den Hauptkanal des Brennerkopfes radial hineinragende Zündeinrichtung. Der kleinere Teil des Brennmittel/Verbrennungsmittel-Gemisches tritt über am Anfang des Brennerkopfes vorgesehene Verbindungsbohrungen in den Hilfskanal, durchströmt den Hilfskanal und tritt in Strömungsrichtung der Brenn- und Verbrennungsmittel hinter dem Brennerkopf, nämlich am Ende des

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Brennerkopfes, in das Brennerrohr. Das durch den Hilfskanal strömende Brennmittel/Verbrennungsmittel-Gemisch hat eine geringere Geschwindigkeit als die aus dem Hauptkanal des Brennerkopfes austretenden Flammengase und verursacht am Ende des Brennerkopfes eine Stabilisierungsflamme. Im Brennerrohr wird dann über das Brennmittelzusatzrohr noch der Teil der Brennmittel zugeführt, der vor dem Mischrohr abgezweigt worden ist.

Die bekannte Brennvqrrichtung, von der die Erfindung ausgeht, ist hinsichtlich der Betriebssicherheit und des Wartungsaufwandes noch verbesserungsbedürftig, worin die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe zu sehen ist.

Diese Aufgabe ist zunächst und hauptsächlich dadurch gelöst, daß die elektrische Zündeinrichtung in Strömungsrichtimg der Brenn- und Verbrennungsrnittel hinter dem Brennerkopf angeordnet ist und daß der Hilfskanal den Hauptkanal im wesentlichen konzentrisch umgibt. Dadurch, daß die elektrische Zündeinrichtung in Strömungsrichtung der Brenn- und Verbrennungsmittel hinter dem Brennerkopf angeordnet ist, wird zunächst die Möglichkeit geschaffen, den Hilfskanal konzentrisch um den Hauptkanal anzuordnen. Die konzentrische Anordnung von Hilfskanal und Hauptkanal wiederum führt zu rotationssymmetrischen Strömungsverhältnissen des Brennmittel/Verbrennungsmittel-Gemisches, was stabilisierend auf die am Ende des Brennerkopfes stehende Flamme wirkt. Stabilisierend kommt noch hinzu, daß

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dadurch, daß das über den Hilfskanal zugefUhrte Brennmittel/ Verbrennungsmittel-Gemisch im Bereich der elektrischen Zündeinrichtung, genauer gesagt in Strömungsrichtung des Brennmittel/Verbrennungsmittel-Gemisches vor der Sindeinrichtung, mit dem durch den Hauptkanal des Brennerkopfes strömenden Brennmittel/Verbrennungsmittel-Gemisch zusammentritt, ein kranzförmiger Wirbel entsteht. Bei der erfindungsgemäßen Brennvorrichtung wird erst in diesem Bereich das Brennmittel/Verbrennungsmittel-Gemisch gezündet. Im Ergebnis wird so eine sehr weitgehend stabilisierte Flamme erzielt, die auch dann nicht abreißt, wenn der Ventilatorzug im Verhältnis 1 : 20, z. B. zwischen ca 60 und 1.200 iranWS, schwankt, wie das bei der Verbrennung der beim Füllen der Kammern von Koksofenbatterien entstehenden Füllgase nicht selten der Fall ist.

Im einzelnen gibt es verschiedene Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Brennvorrichtung auszugestalten und weiterzubilden.

Nach einer weiteren Lehre der Erfindung, der in Kombination zu den zuvor beschriebenen Maßnahmen besondere Bedeutung zukommt, ist die Brennvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß das Brennerrohr in der Atmosphäre endende Verbrennungsmitteleintrittsöffnungen aufweist, wobei diese Verbrennungsmitteleintrittsöffnungen vorzugsweise in Strömungsrichtung der Brenn- und Verbrennungsmittel vor dem Ende des Brennerkopfes vorgesehen sind. Die auf diese Weise ergänzend über das Brennerrohr noch zugeführten Verbrennungsmittel, deren Menge vomVentilatorzug

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abhängig ist, führen ebenfalls zur Bildung eines verbrennungstechnisch günstigen Kranzwirbels im Bereich des Endes des Brennerkopfes, wirken also wiederum stabilisierend.

Im übrigen geht eine weitere Lehre der Erfindung dahin, ergänzend zu der zuvor beschriebenen Maßnahme, aber auch unabhängig davon, das Brennerrohr mit einem Stauring zu versehen, der zweckmäßigerweise in Strömungsrichtung der Brenn- und 'Verbrennungsmittel hinter dem Ende des Brennerkopfes vorgesehen ist. Diese an sich bekannte Maßnahme führt zur Bildung eines Kranzwirbels innerhalb des Brennerrohres, ein weiterer Stabilisierungsfaktor.

Schließlich empfiehlt es sich, das Mischrohr und/oder die Brennmittel zuführungsdüse und/oder den Brennerkopf und/oder das Brennerrohr über Gewinde aneinander anzuschließen. Dadurch kann die erfindungsgemäße Brennvorrichtung bei Wartungsarbeiten, deren notwendiger Umfang durch die zuvor beschriebenen Maßnahmen bereits beachtlich reduziert worden ist, besonders einfach auseinandergenommen werden und können die einzelnen Teile der erfindungsgemäßen Brennvorrichtung mit geringstem Aufwand gereinigt und danach wieder zusammengesetzt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch die zuvor beschriebene Brennvorrichtung.

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Die in der einzigen Figur dargestellte Brennvorrichtung dient zur Verbrennung der beim Füllen der Kammern von Koksofenbatterien entstehenden Füllgase; sie besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einem Mischrohr 1 zur Mischung der Brennmittel und Verbrennungsmittel, einer in das Mischrohr 1 einmündenden Brennmittelzuführungsdüse 2, in dem Mischrohr 1 vorgesehenen, in der Atmosphäre endenden Verbrenriungsmitteleintrittsöffnungen 3, einem an das Mischrohr 1 angeschlossenen Brennerkopf 4, einer elektrischen Zündeinrichtung 5 und einem dem Brennerkopf 4 nachgeordneten Brennerrohr 6. Dabei weist der Brennerkopf 4 einen im wesentlichen kreiszyüidrisohen Hauptkanal 7 und einen den Hrup'-kanal 7 umgebenden, mit dem Hauptkanal 7 über Verbindungsbohruiigen 8 in Verbindung stehenden Hilfskanal 9 auf.

Erfindungsgemäß ist die elektrische Zündeinrichtung 5 in Strömungsrichtung der Brenn- und Verbrennungsmittel hinter dem Brennerkopf 4 angeordnet und umgibt der Hilfskanal 9 den Hauptr kanal 7 im wesentlichen konzentrisch.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Lehre der Erfindung weist das Brennerrohr 6 in der Atmosphäre endende Verbrennungsmitteleintrittsöffnungen 10 auf, wobei diese Verbrennungsmitteleintritt soffnungen 10 in Strömungsrichtung der Brenn- und Verbrennungsmittel vor dem Ende des Brennerkopfes 4 im Brennerrohr 6 vorgesehen sLrxd.

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Im übrigen weist das Brennerrohr 6 einen Stauring 11 auf, der in Strömungsrichtung der Brenn- und Verbrennungsmittel hinter dem Ende des Brennerkopfes 4 vorgesehen ist.

Schließlich kann der Figur entnommen werden, daß bei der dargestellten Brennvorrichtung das Mischrohr 1, die BrennmittelzufUhrungsdüse 2, der Brennerkopf 4 und das Brenner-rohr 6 über Gewinde 12, I^ 14 aneinander angeschlossen und mit einen Trageflansch 15 verbunden sind.

Dadurch, daß bei der erfindungsgemäßen Brennvorrichtung die elektrische Zündeinrichtung 5 in Strömungsrichtung der Brenn- und Verbrennungsmittel hinter dem Brennerkopf 4 angeordnet ist, wird zunächst die Möglichkeit geschaffen, den Hllfsk&aal 9 Brennerkopfes 4 konzentrisch um dessen Kauptk^-.al 7 ansuo Die konzentrische Anordnung vo:o„ HxI TsI^r.,;;! Q ·—■"'■ H-'U^fea^iU 7 wiederum führt zu rotationssymnietr.iseheri Sti'ömungBTarlialti^x^E&ii des Brennmittel/Verbrennungsmittel-GetsiiseheSj was stabilisierend auf die am Ende des Brennerkopfes 4 stehende Flamme wirkt. Stabilisierend kommt noch hinzu, daß das über den Hilfskanal 9 zugefühute Brennmittel/Verbrennungsmittel-Gemiseh im Bereich der Zündeinrichtung 5j nämlich in Strömungsrichtung des Brennmittel/Verbrennungsmittel-Gemisches vor der Zündeinrichtung 5* wieder mit dem durch den Hauptkanal 7 des Brennerkopfes 4 strömenden Brennmittel/Verbrennungsmittel-Gemisch zusammentritt, so daß ein ebenfalls stabilisierend wirkender Kranzwirbel ent-

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steht. Bei der erfindungsgemäßen Brennvorrichtung wird also erst am Ende des Brennerkopfes 4 das Brennmittel/Verbrennungsmittel -Gemisch gezündet. Die durch die im Brennerrohr 6 vorgesehenen Verbrennungsmitteleintrittsöffnungen 10 ergänzend züge· führten Verbrennungsmittel, deren Menge vom Ventilatorzug abhängig ist, führen ebenfalls zur Bildung eines verbrennungstechnisch günstigen Kranzwirbels im Bereich des Endes des Brennerkopfes 4, wirken also wiederum stabilisierend. Schließlich wirkt als weiterer stabilisierender Paktor der durch den Stauring 11 im Brennerrohr 6 verursachte Kranzwirbel·

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Claims

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Patentansprüche

(lJ Brennvorrichtung zur Verbrennung industrieller Abgase, insbes. zur Verbrennung der beim Füllen der Kammern von Koksofenbatterien entstehenden FUllgase, bestehend aus einem Mischrohr zur Mischung der Brennmittel und Verbrennungsmittel, einer in das Mischrohr einmündenden Brennmittelzuführungsdüse, in dem Mischrohr vorgesehenen, in der Atmosphäre endenden Verbrennungsmitteleintrittsöffnungen, einem an das Mischrohr angeschlossenen Brennerkopf, einer elektrischen Zündeinrichtung und einem dem Brennerkopf nachgeordneten Brennerrohr, wobei der Brennerkopf einen im wesentlichen kreiszylindrischen Hauptkanal und einen den Hauptkanal umgebenden, mit dem Hauptkanal in Verbindung stehenden Hilfskanal aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Zündeinrichtung (5) in Strömungsrichtung der Brenn- und Verbrennungsmittel hinter dem Brennerkopf (4) angeordnet ist und daß der Hilfskanal (9) den Hauptkanal (7) im wesentlichen konzentrisch umgibt.
2. Brennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennerrohr (6) in der Atmosphäre endende Verbrennungsmitteleintrittsöffnungen (10) aufweist.

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3. Brennvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsmitteleintrittsoffnungen (10) des Brennerrohres (6) in Strömungsrichtung der Brenn- und Verbrennungsmittel vor dem Ende des Brennerkopfes (4) vorgesehen sind.
4. Brennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennerrohr (6) einen Stauring (ll) aufweist.
5. Brennvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stauring (11) in Strömungsrichtung der Brenn- und Verbrennungsmittel hinter dem Ende des Brennerkopfes (4) vorgesehen ist.
6. Brennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß das Mischrohr (l) und/oder die Brennmittelzuführungsdüse (2) und/oder der Brennerkopf (4) und/oder das Brennerrohr (6) über Gewinde (12, 15, 14) aneinander angeschlossen sind.

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