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Bei Gliederkesseln u. dgl. mit gestrecktem Feuerungsraum werden meistens Brenner verwendet, deren Länge der Baulänge des Kessels entspricht und deren Querschnitt entlang der Baulänge gleich ist. Die Gas- und Luftzuführung erfolgt dabei an einem Ende und die Rauchgasabfuhr am andern Ende des Brenners. Im Fall der ursprünglich für feste Brennstoffe entworfenen Kessel hat man die besten Resultate mit dieser Anordnung erzielt.
Hinsichtlich der Brenner für solche Kessel ist die gleichmässige Zusammensetzung des Brenngases und der Luft oder des Gas-Luftgemisches und der Sekundärluft sowie die Einhaltung eines gleichen Austrittsdruckes entlang dem ganzen Kessel nur schwer zu erreichen.
Bekannt sind Ausführungen, die den gleichmässigen Austrittsdruck mit einem solchen Eintrittsquerschnitt sichern, der wesentlich grösser als der gesamte Querschnitt der Austrittsöffnungen ist. Es wurden auch Brenner ausgeführt, bei denen sich für die Sicherung des gleichmässigen Austrittsdruckes der innere Querschnitt entlang der Länge des Brenners verjüngt. Zu diesem Zweck wird in dem prismatischen Körper des Brenners, im Gas- oder Luftkanal eine Lenkplatte verwendet.
Ein besonderes Problem dieser Brenner bedeutet die Frage, ob das Brenngas in reinem Zustand oder mit Luft vorgemischt in den Brenner eingespeist werden soll. In den sogenannten Vormischungsbrennern, in welchen das Brenngas in einem vor dem Brenner angeordneten Gasmischer im vorhinein mit Luft vermengt wird, bedeutet die Sicherung der Abstimmung der Austrittsgeschwindigkeit des Gases auf die Verbrennungsgeschwindigkeit desselben ein nicht zu unterschätzendes technisches Problem.
Ist nämlich die Austrittsgeschwindigkeit des Gases zu gross, dann reisst die Flamme von dem Brennerkopf ab. Ist hingegen die Austrittsgeschwindigkeit des Gases kleiner als die Verbrennungsgeschwindigkeit, dann kann die Flamme zurückschlagen, und es besteht die Gefahr eines Leitungsbrandes und einer Explosion.
Solche Brenner sind bloss in einem engen Bereich regelbar. Die Verminderung der zu verfeuernden Gasmenge setzt nämlich bei gleichen Werten der Verbrennungsgeschwindigkeit die Austrittsgeschwindigkeit herab, weshalb der Betrieb mit Teillast die Gefahr einer Rückzündung mit sich bringt. Brenner solcher Art sind im allgemeinen mit einer Belastung unterhalb 45 bis 50% der Nennleistung nicht mehr zu betreiben.
Für die Beseitigung dieser Nachteile wurden sogenannte Nachmischungsbrenner vorgeschlagen, bei welchen reines Gas in den Brenner eingeleitet oder bloss eine geringe Luftmenge dem Gas beigemischt wird, und die für die Verbrennung nötige Luft oder ein wesentlicher Teil derselben am Ort der Verbrennung der Flamme zugeführt wird. Bei diesen Brennern bedeutet die vollkommene Vermengung des Gases mit der Luft am Ort der Verbrennung und die Abgrenzung der Flamme von dem bereits verbrannten Gas (von den Verbrennungsprodukten) ein erhebliches Problem. Zu diesem Zweck verwenden einige Lösungen eine Ausführung, bei der das Gas in der Mitte der Luftaustrittsöffnung eingeführt wird und so der austretende Gasstrom mit einem Luftstrom sozusagen umhüllt wird (ungarische Patentschrift Nr. 135038).
Nachteil dieser Lösung ist, dass das austretende Gas nur entlang der Oberfläche der Flamme mit der Luft in Berührung kommt und somit die innige Vermengung der beiden Stoffe nicht gesichert ist.
Ein besonderes Problem ergibt sich bei diesen sogenannten Längsbrennern auch durch die Forderung nach sicherem Anzünden. Die bei den Feuerungsanlagen verwendeten herkömmlichen Zünd- und Wächterflammen haben nämlich bloss eine kleine Fläche und zünden daher den Brenner nur an einem Punkt, ausserdem gelingt das Anzünden des wegen der hohen Wärmeleistung in grosser Menge ausströmenden Gases nicht sofort ; eine verzögerte Zündung hingegen birgt zufolge der erheblichen Gasmenge die Gefahr einer die Unversehrtheit des Kessels gefährdenden Explosion in sich.
Eine ebenfalls zu lösende Frage ist bei diesen Brennern der Schutz des Brenners gegen die auftretende Wärmewirkung. Von diesem Gesichtspunkt aus gefährdet vornehmlich die von den erhitzten Kesselgliedern und andern Bauelementen zurückgestrahlte Wärme die Bauelemente des Brenners, und diese Gefahr ist von einem solchen Ausmass, dass selbst die keramischen Bestandteile hiedurch Schaden erleiden können.
Die Kühlwirkung des einströmenden Gases und der Luft ist für den Wärmeschutz des Brenners nur dann ausreichend, wenn durch die bauliche Ausbildung des Brenners sichergestellt wird, dass sämtliche Bauteile des Brenners gleichmässig und intensiv mit dem einströmenden Gas und mit der Luft in einer innigen Berührung stehen. In diesem Fall entsteht zwischen den Brennerteilen und den einströmenden Stoffen ein nützlicher Wärmeübergang, die Brennerteile wärmen das einströmende Gas und die Luft vor, das Gas und die Luft kühlen hingegen die Brennerteile. Die herkömmlich ausgebildeten Längsbrenner (Blechkastengasbrenner) sind wegen ihrer eckigen Blechgehäuse hiefür aber nicht geeignet.
In den Ecken vermindert sich die Strömungsgeschwindigkeit, demgemäss ist dort die Kühlung nicht kräftig genug, und der Brenner nimmt während des Betriebes durch die rückgestrahlte Wärme Schaden.
Die Erfindung ist bestrebt, diese Mängel zu beheben.
Vorstehende Erfindung betrifft einen Gasbrenner, der in einem Nachmischungssystem die innige Vermengung des Gases mit der für die Verbrennung nötigen Luft ermöglicht, durch das Einströmen des Gases und der Luft aber die zuverlässige und innige Kühlung aller Bauteile des Brenners sichert, dadurch den andauernden und fehlerfreien Betrieb, die rasche und sichere An- und Neuzündung des Brenners, ausserdem die Ausbildung einer bestimmten Flammenfront, die Ausbreitung der Reaktionszone sichert und schliesslich den Stichflammencharakter der Flamme beseitigt, wodurch ein Brenner entsteht, der nebst einer hohen spezifischen
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Wärmebelastung, innerhalb weiten Grenzen regelbar ist, und in welchem Erdgase kleiner Verbrennungsgeschwindigkeit auch auf einem hohen Inertgasgehalt zuverlässig verbrannt werden können.
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mit diesen in einem gemeinsamen Feuerraum münden. Die Erfindung besteht nun darin, dass im Brennerkörper der Luftzufuhrkanal das Gaszuführrohr unmittelbar umschliesst, wobei er lediglich an dem der Lufteintrittsstelle entgegengesetzten Ende des Brennerkörpers eine Öffnung aufweist und sich von hier gegen die Lufteintrittsstelle im Querschnitt stetig verjüngt, so dass die gesamte dem Brenner zugeführte Luft zuerst entlang der Aussenwand des Brennerkörpers strömt und erst am Ende des Brennerkörpers in den Luftzufuhrkanal eintritt und zu den Austrittsbohrungen gelangt. Hiebei weist zweckmässig der Brennerkörper im wesentlichen einen Kreisquerschnitt auf, ist an seiner Oberseite aber abgeflacht, wobei die Abflachung eine rinnenförmige Einsenkung aufweist, deren Flanken den Feuerraum begrenzen und die Luftaustrittsbohrungen aufweisen.
Eine mögliche Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. l im Querschnitt und in Fig. 2 im Längsschnitt dargestellt. Fig. 3 zeigt ein Detail der Fig. 2 in Draufsicht.
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der mit dem Luftraum des Brennerkörpers am hinteren, von der Zündflamme und den Leitungsanschlussstellen entfernten Ende in Verbindung steht und dessen Querschnitt nach vorne fortschreitend stetig abnimmt. In dem so ausgelegten Brenner strömt die gesamte, am Anfang des Brenners zugeführte Luftmenge entlang der die äussere Begrenzungsfläche des Brenners bildenden Wandung und kühlt diese kräftig. Am Ende des Brenners findet eine Strömungsumkehr statt und die Luft strömt nun durch den Kanal--5--mit stetig sich verjüngendem Querschnitt zu den Luftaustrittsbohrungen--7--.
Das Gas im inneren Raum--6--des Gaszuführrohres
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ist, gelangt ebenfalls mit gleichmässigem Druck zu den Austrittsbohrungen--8--.
Im Feuerraum trifft die aus den Bohrungen--7--ausströmende Luft mit dem durch die Bohrungen - -8-- ausströmenden Gas zusammen und vermengt sich mit diesem. Somit entsteht am Ort der Verbrennung ein für die Feuerung geeignetes Gas-Luftgemisch, wodurch die Anwendung von schwer in gutem Zustand zu haltenden und leicht schadhaft werdenden keramischen oder lamellierten Brennerkörpern überflüssig wird.
Da bis an den Ort der Verbrennung nur reines und keine Luft enthaltendes Gas geleitet wird, ist eine Rückschlagzündung des Brenners von vornherein ausgeschlossen, und der Brenner kann auch mit ganz kleiner Belastung betriebssicher betrieben werden.
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erhöht werden, dass der Durchmesser der Luftaustrittsbohrungen --7-- auf der dem Stabilisator zugekehrten Seite grösser gewählt wird als auf der entgegengesetzten Seite, womit die Richtung der Flamme beliebig einstellbar ist, und auch die zuverlässige Kühlung des Stabilisators zu erreichen ist.
Die Durchmesser der Luftaustrittsbohrungen--7--und der Gasaustrittsbohrungen--8--werden auf der Wächterflammenseite des Brenners auf einer bestimmten Länge, zweckmässig auf 10 bis 30 cm Länge, kleiner gewählt. Die Ausbildung der Bohrungen am Anfang des Brenners ist in Fig. 3 dargestellt. Hiedurch ist der Gasbrenner im wesentlichen in zwei Abschnitte verschiedener Leistung geteilt ; der erste, zweckmässig 10 bis 30 cm betragende Abschnitt hat eine kleinere Leistung, während der restliche Abschnitt einen Brennerteil höherer Leistung bilden. Die Zünd- bzw. Wächterflamme. neigt sich über den Brennerabschnitt kleinerer Leistung.
Somit entzündet sich bei der Zündung bzw. Neuzündung des Brenners von der Zünd- bzw. Wächterflamme der Brennerteil kleinerer Leistung, dessen Zündung mit grosser Sicherheit erfolgen kann. Dieser Brennerteil, dessen Leistung wesentlich die Leistung der Zünd-bzw. Wächterflamme übersteigt, zündet in jedem möglichen Fall betriebssicher den Brennerteil höherer Leistung.
Der nach den obigen Ausführungen entworfene Gasbrenner kann auch mit 8 bis 10% seiner Nennleistung betrieben werden, stellt also einen in einem weiten Bereich regelbaren Längsbrenner hoher Leistung dar, in dem auch Erdgas mit hohem Inertgasgehalt sicher verbrannt werden kann, der zuverlässig zu zünden ist und gegen rückgestrahlte Wärme angemessen geschützt ist.
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For sectional boilers u. Like. With an extended furnace chamber burners are mostly used, the length of which corresponds to the overall length of the boiler and whose cross-section is the same along the overall length. The gas and air are supplied at one end and the flue gas is discharged at the other end of the burner. In the case of the boilers originally designed for solid fuel, the best results have been obtained with this arrangement.
With regard to the burners for such boilers, the uniform composition of the fuel gas and the air or the gas-air mixture and the secondary air as well as maintaining the same outlet pressure along the entire boiler is difficult to achieve.
There are known designs which ensure the uniform outlet pressure with an inlet cross section which is significantly larger than the entire cross section of the outlet openings. Burners have also been designed in which the inner cross-section tapers along the length of the burner to ensure a uniform discharge pressure. For this purpose, a steering plate is used in the prismatic body of the burner, in the gas or air duct.
A particular problem with these burners is the question of whether the fuel gas should be fed into the burner in a pure state or premixed with air. In the so-called premix burners, in which the fuel gas is mixed with air beforehand in a gas mixer arranged in front of the burner, ensuring that the exit speed of the gas is matched to the combustion speed of the same is a technical problem that should not be underestimated.
If the exit speed of the gas is too high, the flame will tear away from the burner head. If, on the other hand, the exit speed of the gas is less than the combustion speed, the flame can flash back and there is a risk of a line fire and an explosion.
Such burners can only be regulated within a narrow range. The reduction in the amount of gas to be burned reduces the exit speed if the combustion speed is the same, which is why operation at part load involves the risk of backfire. Burners of this type can generally no longer be operated with a load below 45 to 50% of the nominal output.
To eliminate these disadvantages, so-called post-mixing burners have been proposed, in which pure gas is introduced into the burner or just a small amount of air is added to the gas, and the air required for the combustion or a substantial part of it is fed to the flame at the point of combustion. With these burners, the complete mixing of the gas with the air at the point of combustion and the delimitation of the flame from the gas that has already been burned (from the combustion products) pose a considerable problem. For this purpose, some solutions use a design in which the gas is introduced in the middle of the air outlet opening and so the exiting gas stream is so to speak enveloped with an air stream (Hungarian patent specification No. 135038).
The disadvantage of this solution is that the escaping gas only comes into contact with the air along the surface of the flame and thus the intimate mixing of the two substances is not ensured.
A particular problem arises with these so-called longitudinal burners due to the requirement for reliable lighting. The conventional ignition and guard flames used in the firing systems have only a small area and therefore only ignite the burner at one point, and the gas, which is emitted in large quantities due to the high heat output, does not ignite immediately; Delayed ignition, on the other hand, carries the risk of an explosion that could endanger the integrity of the boiler due to the considerable amount of gas.
Another question that needs to be resolved with these burners is the protection of the burner against the heat that occurs. From this point of view, it is primarily the heat radiated back from the heated boiler sections and other structural elements that endangers the structural elements of the burner, and this danger is of such an extent that even the ceramic components can suffer damage as a result.
The cooling effect of the inflowing gas and air is only sufficient to protect the burner from heat if the structural design of the burner ensures that all components of the burner are in close contact with the inflowing gas and the air evenly and intensively. In this case, a useful heat transfer occurs between the burner parts and the inflowing substances, the burner parts preheat the inflowing gas and air, while the gas and air cool the burner parts. The conventionally designed longitudinal burners (sheet metal box gas burners) are not suitable for this because of their angular sheet metal housing.
The flow speed decreases in the corners, so the cooling is not strong enough there and the burner is damaged by the reflected heat during operation.
The invention seeks to remedy these shortcomings.
The above invention relates to a gas burner, which enables the intimate mixing of the gas with the air required for combustion in a post-mixing system, but ensures reliable and intimate cooling of all components of the burner through the inflow of gas and air, thereby ensuring continuous and error-free operation , the quick and safe ignition and re-ignition of the burner, also the formation of a certain flame front, the expansion of the reaction zone and finally eliminates the flame character of the flame, whereby a burner is created which, in addition to a high specific
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Heat load, can be regulated within wide limits, and in which natural gases with a low combustion rate can also be reliably burned with a high inert gas content.
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open with these in a common furnace. The invention consists in the fact that the air supply duct in the burner body directly surrounds the gas supply pipe, it only having an opening at the end of the burner body opposite the air inlet point and tapers continuously in cross section from here towards the air inlet point, so that all of the air supplied to the burner first flows along the outer wall of the burner body and only enters the air supply channel at the end of the burner body and reaches the outlet bores. In this case, the burner body expediently has a substantially circular cross-section, but is flattened on its upper side, the flattening having a channel-shaped depression, the flanks of which limit the combustion chamber and have the air outlet bores.
A possible embodiment of the invention is shown in Fig. 1 in cross section and in Fig. 2 in longitudinal section. Fig. 3 shows a detail of Fig. 2 in plan view.
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which communicates with the air space of the burner body at the rear end remote from the pilot flame and the line connection points and whose cross-section steadily decreases towards the front. In the burner designed in this way, the entire amount of air supplied at the beginning of the burner flows along the wall forming the outer boundary surface of the burner and cools it vigorously. At the end of the burner, the flow is reversed and the air now flows through the channel - 5 - with a steadily tapering cross-section to the air outlet holes - 7--.
The gas in the inner space - 6 - of the gas supply pipe
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also reaches the outlet holes - 8-- with even pressure.
In the combustion chamber, the air flowing out of the bores - 7 - meets and mixes with the gas flowing out through the bores - -8--. This creates a gas-air mixture suitable for firing at the point of combustion, which makes the use of ceramic or laminated burner bodies, which are difficult to keep in good condition and easily damaged, superfluous.
Since only pure gas that does not contain air is passed to the place of combustion, flashback ignition of the burner is excluded from the outset, and the burner can be operated reliably even with a very small load.
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be increased so that the diameter of the air outlet holes --7-- on the side facing the stabilizer is selected to be larger than on the opposite side, which means that the direction of the flame can be adjusted as required, and reliable cooling of the stabilizer can also be achieved.
The diameter of the air outlet bores - 7 - and the gas outlet bores - 8 - are selected to be smaller on the monitor flame side of the burner over a certain length, expediently 10 to 30 cm in length. The formation of the bores at the beginning of the burner is shown in FIG. As a result, the gas burner is essentially divided into two sections of different power; the first section, expediently 10 to 30 cm in length, has a lower output, while the remaining section forms a burner section with a higher output. The pilot or guard flame. slopes over the lower power burner section.
Thus, when the burner is ignited or re-ignited by the ignition or guard flame, the burner part with a lower power is ignited, the ignition of which can take place with great reliability. This burner part, the performance of which is essentially the performance of the ignition or. If the flame exceeds the flame, the burner part with higher power will be ignited in an operationally reliable manner.
The gas burner designed according to the above can also be operated with 8 to 10% of its nominal output, i.e. it represents a high-output longitudinal burner that can be regulated over a wide range, in which natural gas with a high inert gas content can also be safely burned, which can be reliably ignited and is adequately protected against reflected heat.