DE2541991A1

DE2541991A1 - Keramischer brenner

Info

Publication number: DE2541991A1
Application number: DE19752541991
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Didier Werke AG
Current assignee: Didier Werke AG
Priority date: 1975-09-20
Filing date: 1975-09-20
Publication date: 1977-03-24
Also published as: JPS5239837A; ES451095A1; NL7610337A; FR2324989A1; DE2541991C3; SE7610032L; CA1069692A; SE424364B; US4086052A; ZA765631B; IT1073415B; FR2324989B1; GB1564434A; DE2541991B2; BE846372A

Description

VXR/P~Su/De

DIDIER-WERKE AG 62 Wiesbaden_r Lessingstr. 16

Her ami scher Brenner

Die Erfindung betrifft einen Brenner» insbesondere einen keramischen Brenner* für den Brennschacht von Winderhitzern mit konzentrischen* mündungsseitig verbundenen Räumen für die Verbrennungsmedien, Luft und Brenngas und einem im Zentrum des Mündungsbereichs angeordneten Mischkörper·

Besonders bei Winderhitzerbrennern mit großen Abmessungen und entsprechend großvolumiger Beaufschlagung durch die Verbrennungsmedien ist der Mischvorgang von Brennluft und Brenngas äußerst schwierig zu beherrschen, zumal Schwankungen in der Brennerbelastung, hervorgerufen durch im Heizwert unterschiedliche Brenngasangebote, kaum zu ver·· meiden sind* Eine mangelhafte Vermischung als Vorstufe für die Verbrennung führt wiederum zu einem ungleichmäßigen. Verbrenmmgsablauf. Es entsteht eine unruhig brennende Flamme, die vornehmlich den Brennschacht über das übliche Maß hinaus belastet. Bei völlig ungenügender Vermischung geht die Verbrennung unter sich stetig wiederholenden explosionsartigen Zündungen mit deutlichen Druclcamplituden und Schwingungszeiten vonstatten» Der Brenner pulsiert merklich. Solche Pulsationen pflanzen sich auf Teile,

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beispielsweise auf Rohrleitungssysteme der Winderhitzeranlage fort und können erhebliche Beschädigungen hervorrufen·

In der DT-OS t 551 828/24c„ 10 ist ein Winderhitzerbrenner enthalten* bei dein die Strömungsgeschwindigkeit und die
Strömungsrichtungen von Luft und Brenngas so regelbar
beherrscht werden sollen, daß eine weitgehende Mischwirkung gewährleistet ist· Die Regelung erfolgt mit Hilfe eines in Höhenrichtung verstellbaren Innenkonus, der den Strom des zentrischen Breimerraumes ringförmig aufweitet und
in den ebenfalls ringförmigen Strom des Süßeren Brennerraumes einleitet« Zumindest eine Vermischung und Verteilung von Luft und Brenngas über den gesamten Querschnitt des Brennschachtes an der Mündung von großräumigen Winderhitzerbrennern zwecks ausgewogener Flammen— bildung ergibt sich dabei nicht·

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, den Mischeffekt
insbesondere an großräumigen Brennern· zu verbessern unter Zulassung von Belastung— bzw. Beaufschlagungsschwankungen, soweit diese Schwankungen im Rahmen normaler betriebsbedingter Brenngasänderungen liegen.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung iia wesentlichen dadurch gelöst, daß ein scheibenartiger, einen Kranz von Durchlassöffnungen aufweisender Mischkörper in
Strömungsrichtung hinter einer wenigstens eine teilweise Zusammenführung der Verbrennungsmedien bewirkenden Stelle des Brenners vorgesehen ist. Eine derartige Ausbildung

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Und Anordnung des Mischkörpers bewirkt hinter dem Körper ein Gebiet ver gleichmäßigt er Strömungsgeschwindigkeiten mit stark schwankenden Strömungsrichtungen und somit eine intensive Vermischung von Luft und Brenngas» so daß ein ruhiger Verbrennungsablauf gesichert ist und störende Pulsationen vermieden werden·

Vorteilhaft deckt der Mischköjiper 0,25 bis 0,4 der Quer— scnnittsflache des zentrischen Brennerkanals ab, während die Gesamtquerschnittsf lache der Mischkörperdurchlässe 0,1 bis 0,3 der Mischkörperabdeckflache beträgt. Diese Flächenverhältnisse ergeben auch bei unterschiedlicher Brennerbelastung ausgezeichnete Vermischungs^erte vorzugsweise in Verbindung mit den weiteren erfindungsgemäßen Merkmalen, nämlich die Mischkörperdurchlässe auf einem Lochkreis mit in Strömungsrichtung räumlich auseinanderlaufenden in einer Lochkreisrichtung bis 20 geneigten Mittelachsen anzuordnen, die Höhe der Mischkörperdurch— lasse 2,5 bis 4 Durchlaßdurchmesser betragen zu lassen und den Lochkreisdurchmesser mit 0,5 bis 0,7 Mischkörperaußendurchmesser zu bemessen.

Bei Brennern mit zweistufiger Zusammenführung der Ver— brennungsmedien, d.h. mit einer Primär- und Sekundär einführung des ringförmigen Luftstromes in. den konzentrischen querschnittsvollen Brenngasstrom ist der Mischkörper zweckmäßig in Höhe der zv/eiten Zusammenführungsstelle vorgesehen. An dieser Stelle wird der Mischkörper maximal wirksam.

Was die nähere Ausbildung des Mischkörpers anbetrifft, so

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weist dieser erfindungsgemäß eine konvexe obere und eine ebene untere Fläche auf« Hierbei bewirkt die ebene Fläche einen Stau der aufsteigenden Medien und damit eine Durchströmung der Mischkörperdurchlässe mit gleichen Mengen— enteilen, indessen die konvexe Fläche den Aufbau gleicher Strömungsgeschwindigkeiten begünstigt·

Bezüglich der Anordnung des Mischkörpers, der vorzugsweise aus keramischem Material und einer metallischen Grundplatte besteht, wird gemäß weiteren Merkmalen der Erfindung vorgeschlagen, daß der Körper von mehreren von der Wand des zentrischen Brennerkanals zur Mittelachse des Brenners gerichteten Mauerwerkskonsolen mittel- oder unmittelbar eingebunden getragen wird. Zweckmäßig sind drei Mauerwerkskonsolen vorgesehen, die den zentrischen Brennerkanal in drei gleichartige Längsräume mit kreisausschnittsförmigem Querschnitt unterteilen,. was den zusätzlichen Vorteil einer Vergleichmäßigung des Stromes im zentrischen Brennerkanal bringt·

In manchen Fällen, hauptsächlich bei nachträglichem Einbau des Mischkörpers in einen bereits vorhandenen Winderhitzerbrenner ist es günstig, den Mischkörper auf einer Stahl— säule anzuordnen» die auf der Längsmittelachse des Brenners mittels Quer- und Bodenankern gehalten wird. Dadurch wird in einfacher Weise die Montage des Mischkörpers auch bei nur verhältnismäßig kurzzeitiger Außerbetriebnahme des Winderhitzers möglich.

Bei der Anordnung des Mischkörpers auf einer Stahlsäule schlägt die Erfindung vor, den Mischkörper mit Austrittsdüsen und die Stahlsäule mit Zuführungskanälen für die

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Verbrennungsmedien eines Anfahr- bzw. Pilotbrenners zu versehen, dessen Gestaltung somit entscheidend erleichtert wird.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand von aus der Zeichnung ersichtlichen Ausführungsbeispielen erläutert·

Fig· 1 zeigt einen im Brennschachtfuß eines Winderhitzers angeordneten mit einem Mischkörper ausgerüsteten neuen keramischen Brenner im Längsschnitt»

Fig. 2 die Draufsicht auf den zentrischen Teil der Fig* 1»

Fig· 3 den Mischkörper des Brenners nach Fig· 1 und 2 im Längsschnitt und größeren Maßstab und

Fig. 4 die Draufsicht zu Fig. 3·

Fig· 5 und 6 sowie 7 veranschaulichen weitere Brenner— ausführungen in ähnlicher Darstellungsweise wie in Fig» 1 und 2_f

Fig« 8 die Mischkörρeranordnung des Brenners nach Fig· in geschnittener, vergrößerter Darstellung, während

Fig· 9 das Detail A nach Fig. 8 in noch größerem Maßstab wiedergibt·

In Fig. 1 und 2 ist mit 1 der Brennschacht eines Winderhitzers b'd/.eichnet, der von einem feuerfesten Mauerwerk 2 und einem dieses umgebenden Blechmantel 3 gebildet wird· Im Fuß des Brenn schacht es 1 ist ein Brenner aus feuerfestem Material angeordnet mit einem zur Brennschachtaohse zentrischen Kanal 4 und einem durch eine Ringwand 5 vom Kanal 4 getrennten Ringkanal 6, der außen vom Mauerwerk 2 des Brennschachtes 1 begrenzt ist· Beide Kanäle 4 und 6 haben je einen quer zu ihrer Längsachse gerichteten Zuleitungs—

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kanal 7 "und 8 für die Verbrennungsmedien· Der Zuleitungskanal 7 des zentrischen Kanals 4 ist am Boden des Brennschachtes 1 verlegt, während der zum Ringkanal 6 gehörende Zuleitungskanal 8 oberhalb des Zuleitungskanals 7 liegt· Jeder Brennerkanal 4 und 6 weist eine Staublende 9 und 10 in Form von Mauerwerksvorsprüngen auf. Hiervon ist die Blende 9 des zentrischen Kanals 4 als erster Düsenkranz 11 ausgebildet, der den Ringkanal 6 mit dem zentrischen Eanal 4 verbindet. Oberhalb der Staublende 10 des Ringkanals 6 befindet sich ein zweiter Düsenkranz 12, dem sich die bis zur Wand des Brennschachtes t erweiterte Brennermündung 13 anschließt·

Im Höhenbereich des Düsenkranzes 12 ist in der Längsmittelachse des Brenners ein Mischkörper 15 auf dem Säulenstumpf 16 angeordnet, der seinerseits von Mauer— verkskonsolen 17 getragen wird* die von der Wand des zentrischen Kanals 4 weg bis zur Längsmittelachse des Brenners führen·. Es sind drei sternförmig eingebaute Mauertrerkskonsolen 17 vorgesehen, die den zentrischen Kanal 4 in drei gleichartige Führungsabteile 4* unterteilen·

Wie insbesondere aus Fig. 3 und 4 ersichtlich, hat der Mischkörper 15 die Form einer runden Scheibe mit konvexer Dachfläche 18 und einer ebenen Grundfläche 19· Er besteht aus einer metallischen Grundplatte 20 und einem feuerfesten Aufbau 21 und ist mit acht auf einem Lochkreis 23 angeordneten Durchlaßöffnungen 22 ausgerüstet» die konisch auseinanderstrebend und nach einer Loch-

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kreisrichtung hin geneigt angeordnet sind, wobei Konizität zur Längsmittelachse und der Lochkreis— Neigungswinkel zwischen zehn und zwanzig Winkelgrade betragen·

Der Brenner funktioniert folgendermaßen: Das Brenngas strömt über den Zuleitungskanal 7 dem zentrischen Brennerkanal 4 und die Brennluft über den Zuleitungskanal 8 dem Ringkanal 6 zu- Beim Aufsteigen im zentrischen Kanal 4 wird das Brenngas an den Mauerwerkskonsolen 17 strömungstechnisch gleichgerichtet und an der Staublende 9 in gleichmäßiger Dichte auf den Strömungsquerschnitt verteilt. Desgleichen erfährt der Luftstrom im ßingkanal 6 an der Staublende 10 eine gleichmäßige Verteilung und Verdichtung auf den Strömungsquerschnitt, so daß die erste Zusammenführung von Luft und Brenngas mit einer Teilmenge Luft, die aus dem Ringkanal 6 durch den Düsenkranz 11 überströmt» mit gleicher Beaufschlagung der Düsen erfolgt.

Das am ersten Düsenkranz 11 erzeugte Gemisch passiert beim Aufwärtsströmen den Stauwirkung ausübenden Mischkörper 15, und zwar strömt eine Teilmenge umfangsseitig vorbei, die restliche Teilmenge durch die Durchlaßöffnungen 22· Hierbei wird dem umfangsseitigen Ringstrom des Misch« körpers 15 der aus der Staublende 10 kommende Verbrennungs— luftrest über den Düsenkranz 12 zugemischt, wogegen die restliche Mischgasmenge in den Durchlaßöffnungen 22 als auseinanderstrebender Ringstrahlfächer aufgebaut wird, der sich ^:infolge seiner Drallkomponente innig mit dein zwischen dem Mischkörper 15 und dem Düsenkranz 12 erzeugten Gemisch zu einem homogenen, über den Querschnitt der Brenner-

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mündung gleichmäßig verteilten Geraischstrom vermengt. ·

In Fig. 5 und 6 ist eine Brenneraasftihrung gezeigt, bei der in Abänderung zum Brenner nach Fig. 1 und 2 der Misch— körper 25 direkt in die Mauerwerkskonsolen 26 eingebunden ist, wobei zwischen den Konsolen je zwei Durchlaßöffnungen im Mischkörper 25 vorgesehen sind.

Bei der dritten Brennerausführung nach Fig* 7 wird der Mischkörper 30 von einer in der Längsmittelachse des Brenners angeordneten Stahlsäule 31 getragen. Zum Festhalten der Säule 31, die durch den Boden des Brennschachtes nach außen geführt ist, sind Queranker 32 bis 34 verwendet, ferner ist im Bodenbereich des Brennschachtes ein Bodenanker und außerhalb des Brennschachtes am Blechmantel 3 eine Flanschverbindung 36 vorgesehen. Der obere Queranker ist durch den Düsenkranz 11 hindurchgeführt und hat sein Widerlager an der Brennschachtwand 2, während sich die Anker 33 und 34 an der Wand des zentrischen Brennschachtes abstützen.

Gemäß Fig. 8 und 9 sind der Mischkörper 37 und die Stahlsäule 38 als Pilot— bzw. Anfahrbrenner ausgebildet. Hierzu dient als Säule 38 ein Doppelrohr, durch dessen inneres Rohr 39 der Brennstoff und durch dessen Ringraura 40 innerhalb des äußeren Rohres 41 die Brennluft zugeführt wird. Beide Rohre 39 und 41 haben Staublenden 42 und 43 und münden in eine zentrisch im MischkÖ:c«er 37 vorgesehene Mischkammer 44» die zum Brennschacht hin von einer der oberen Fläche des Mischkörpers 37 angepaßten Düsenplatte verschlossen wird. Die Platte 45 ist in den Mischkörper eingelassen und mittels Dübelschrauben 46 befestigt (Fig. 9).

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

1· Brenner, insbesondere keramischer Brenner für den Brennschacht von Winderhitzern mit konzentrischen, • raündungss ex tig verbundenen Räumen für die Verbrenramgsmedien Luft und Brenngas und einem im Zentrum des Mündungsbereichs angeordneten Mischkörper, dadurch gekennzeichnet, daß ein scheibenartiger einen Kranz von Durchlaßöffnungen (22,27) aufweisenden Mischkörper (15,25,30) in Strömungsrichtung hinter einer ■©•enigstens eine teilweise Zusamraenführung der Verbrennungsmedien bewirkenden Stelle (11) des Brenners vorgesehen ist«

2· Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischkörper (15,25,30) 0,25 bis 0,4 der Querschnittsfläche des zentrischen Brennerkanals (4) abdeckt und die Gesamtquerschnittsflache der Mischkörperdurchlässe (22,27) 0,1 bis 0,3 der Mischkörperabdeckfläche beträgt·

3. Brenner nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkörperdurchlässe (-22,27) auf einem Lochkreis (23) mit in Strömungsrichtung räumlich auseinanderlaufenden, in eine Lochkreisrichtung bis 20 geneigten Mittelachsen angeordnet sind.

4· Brennen- nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Mischkörperdurchlässe (22,27) 2,5 bis 4 Durchlaßdurchmesser beträgt.

5· Brenner nacu Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Lochkreises (23) 0,5 bis 0,7 Außendurchmesser des Mischkörpers (15,25,30) beträgt.

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ORIGINAL INSPECTED

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6· Brenner nach den Ansprüchen 1 bis 5 mit zweistufiger Zusamnrenführung der Verbrennungsmedien, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischkörper (15»25,3O) in Höhe der aweiten Zusammenführungsstelle (12) vorgesehen ist.

7· Brenner nach den Ansprüchen 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß der Mischkörper (15,25,30) eine konvexe obere Fläche (18) und eine ebene untere Fläche (19) aufweist.

8· Brenner nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Mischkörper (15,25,30) aus keramischem Material (21) und einer metallischen Grundplatte (20) besteht.

9. Brenner nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet* daß der Miscbkörper (15,25) von mehreren von der Wand des zentrischen Kanals (4) zur Mittelachse des Brenners gerichteten Mauerwerkskonsolen (17»26) mittel oder unmittelbc\r eingebunden getragen wird.

10. Brenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß drei Mauerwerkskonsolen (17»26) vorgesehen sind, die den zentrischen Brennerkanal (4) in drei gleichartige Längsräume (4^f) mit kreisausschnittsförmigem Querschnitt unterteilen.

11. Keramischer Brenner nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischkörper (30) auf einer Stahlsäule (31) angeordnet ist, die auf

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der Längsmittelachse des Brenners mittels Ankern (32 bis 35) gehalten wird·

12. Brenner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischkörper Düsenplatte (45) und die Stahlsäule (38) Zuführungskanäle (39,40) für die Verbrennung smedi en eines Pilotbrenners aufweist·

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