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Die gegenständliche Erfindung betrifft einen Brenner mit einem Brennergeschränk, an welches ein mit einem Brennerstein ausgebildeter Brennraum anschliesst, wobei sich im Brennergeschränk eine zentrale Brennerlanze und radial ausserhalb derselben mindestens eine weitere Brennerlanze befinden, welche im Brennraum mit Brennerdüsen ausgebildet sind und welche mit einem brenn- baren Medium, insbesondere mit Öl und bzw.
oder mit Gas, beaufschlagbar sind und wobei weiters im Brennergeschränk mehrere Luftkanäle vorgesehen sind, welche gleichfalls im Brennraum münden, wobei ein erster Luftkanal die zentrale Brennerlanze umschliesst und im Brennraum radial ausserhalb der zentralen Brennerlanze mündet, ein zweiter Luftkanal den ersten Luftkanal um- schliesst sowie im Brennraum radial ausserhalb der mindestens einen weiteren Brennerlanze mün- det und der dritte Luftkanal die beiden anderen Luftkanäle radial umschliesst.
Bekannte Brenner, welche z. B. aus der DE-OS 37 05 234 A1 bekannt sind, bestehen aus einem Brennergeschränk, in dessen zentralem Bereich eine erste Brennerlanze vorgesehen ist, welche an ihrem einen Ende an eine Leitung zur Zufuhr von Brennstoff angeschlossen ist und welche an ihrem anderen, im Brennraum befindlichen Ende mit einer Brennerdüse ausgebildet ist.
An der Mündung der Brennerlanze ist der Brennraum von einem Brennerstein begrenzt.
Radial ausserhalb der ersten Brennerlanze sind weitere Brennerlanzen vorgesehen, welche ebenfalls an ihrem einen Ende an Leitungen zur Zufuhr von Brennstoff angeschlossen sind und welche an ihren anderen, im Brennraum befindlichen Enden gleichfalls mit Brennerdüsen ausge- bildet sind. Dabei können die weiteren Brennerlanzen in Bezug auf die erste Brennerlanze in einem spitzen Winkel ausgerichtet sein, wobei sich deren Abstand von der ersten Brennerlanze zum Brennraum hin verkleinert. Weiters können die Brennerlanzen in Bezug auf den Brennraum sowohl in Richtung von deren Längsachse verstellbar als auch um deren Längsachse verdrehbar sein.
Durch die hierdurch ermöglichten Änderungen in der Lage der Brennerdüsen ist die Form der Flamme steuerbar.
Weiters sind im Brennergeschränk mehrere Luftkanäle vorgesehen, welche gleichfalls im Brennraum münden und durch welche dem Brennraum die für die Befeuerung erforderliche Luft zugeführt wird, wobei zudem durch die Art der Zuführung der Luft eine Steuerung des Brennvor- ganges bewirkt werden kann.
Der gegenständlichen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Brenner dahingehend zu verbessern, dass in einfacher Weise eine Flammenstabilisierung bewirkt wird Dies wird erfindungs- gemäss dadurch erzielt, dass der Brennerstein mit einer angenähert zylindrischen Öffnung ausgebil- det ist, in welcher die zentrale Brennerlanze und der innerste Luftkanal münden, dass er weiters mit einem angenähert in einer Normalebene der zentralen Brennerlanze liegenden Absatz ausgebildet ist, dass dessen Innenwand vom Absatz weg in an sich bekannter Weise sich angenähert konisch erweiternd ausgebildet ist und dass der dritte Luftkanal im Brennraum radial ausserhalb des Bren- nersteines mündet.
Durch den angenähert in der Normalebene zur zentralen Brennerlanze angeordneten Absatz wird eine strömungstechnische Abrisskante gebildet, welche in Kombination mit der sich anschlie- #enden konischen Erweiterung des Brennraumes eine Wirbelbildung bewirkt, welche für die Flammenstabilisierung massgeblich ist.
Vorzugsweise schliesst die konische Innenwand des Brennersteines mit der Achse der zentra- len Brennerlanze einen spitzen Winkel ein. Nach weiteren bevorzugten Merkmalen sind die Luftka- näle in an sich bekannter Weise an einen zentralen Luftkanal, in welchem eine Regelklappe ange- ordnet ist, angeschlossen und sind in den einzelnen Luftkanälen jeweils gesondert betätigbare Regelklappen vorgesehen. Weiters schliesst vorzugsweise der erste Luftkanal an einen die zentrale Brennerlanze umschliessenden Ringkanal, in welchem Drallbleche angeordnet sind, an und ist er als die zentrale Brennerlanze umschliessender, hohlzylindrischer Luftkanal ausgebildet, welcher im Brennraum in einem die zentrale Brennerlanze umgebenden Ringspalt mündet.
Zudem kann der zweite Luftkanal sich zum Brennraum hin kegelmantelartig verjüngend ausgebildet sein und kann er in einem ausserhalb der Mündung der mindestens einen weiteren Brennerlanze befindlichen Ringspalt münden. Zudem kann sich der dritte Luftkanal direkt innerhalb des äusseren Mantels des Brennergeschränkes befinden und kann er in einem sich radial ausserhalb des Brennersteines befindlichen Ringspalt münden.
Vorzugsweise ist mindestens eine der Brennerlanze bzw. sind sämtliche Brennerlanzen axial verstellbar und gegebenenfalls um ihre Längsachse verdrehbar
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Ein erfindungsgemässer Brenner ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemässen Brenner in axono- metrischer und teilweise aufgebrochener Darstellung.
Wie dies aus der Zeichnung ersichtlich ist, weist ein derartiger Brenner ein Gehäuse 1, das so- genannte Brennergeschränk, auf, in welchem sich eine zentrale Brennerlanze 21 und sechs weite- re Brennerlanzen 22 befinden, an welche an deren in der Zeichnung links befindlichen Enden Leitungen angeschlossen sind, über welche sie mit einem brennbaren Medium beschickbar sind.
An ihren anderen Enden, welche sich in einem Brennraum 2 befinden, sind die Brennerlanzen 21, 22 mit Brenndüsen ausgebildet, welche durch Ultraschall-Zerstäubungsdüsen gebildet sind.
Die zentrale Brennerlanze 21 wird mit Brennöl beschickt, wogegen die weiteren Brennerlanzen 22 mit Gas beschickt werden. Der Brennraum 2, in welchem die Brennerlanzen 21 und 22 münden, ist einseitig durch einen im Brennergeschränk 1 angeordneten Brennerstein 3 begrenzt. Durch den Brennerstein 3 ist der Brennraum 2 im Bereich der Brennerdüsen angenähert zylindrisch und daran anschliessend sich kegelig erweiternd ausgebildet. Für die Beaufschlagung der weiteren Brenner- lanzen 22 mit Gas ist ein Ringkanal 23 vorgesehen, welcher einerseits mit einem Anschlussflansch 24 ausgebildet ist und von welchen andererseits die Brennerlanzen 22 ausgehen.
Die Brennerlanzen 22 schliessen mit der zentralen Brennerlanze 21 einen spitzen Winkel von etwa 10 ein, wobei sich der Abstand der Brennerlanzen 22 von der zentralen Brennerlanze 21 in Richtung auf den Brennraum 2 hin verringert. Sämtliche Brennerlanzen 21 und 22 sind sowohl in Richtung ihrer Längsachse verschiebbar als auch um ihre Längsachse verdrehbar. Hierdurch kann die Form der Flamme verändert werden.
Weiters sind im Brennergeschränk 1 mehrere Luftkanäle vorgesehen, welche an dem in der Zeichnung linken Ende des Brennergeschränkes 1 an einen gemeinsamen Luftkanal 4 ange- schlossen sind und durch welche in den Brennraum 2 in unterschiedlichen Bereichen und in unter- schiedlicher Weise die für den Feuerungsbetrieb erforderliche Luft einführbar ist. An den Luftkanal 4, in welchem sich eine Regelklappe 41 befindet, schliessen Luftkanäle 5, 6 und 7 an.
Der erste Luftkanal 5, in welchem sich eine Regelklappe 51 befindet, geht in einen die erste Brennerlanze 21 umschliessenden Ringraum 52 über, welcher in einen angenähert zylindrischen Strömungskanal 54, welche die erste Brennerlanze 21 direkt umschliesst, übergeht. Der Luftkanal 54 mündet im Brennraum 2 in einem die erste Brennerlanze 21 umgebenden Ringspalt 55. Weiters sind im Ringraum 52 mehrere Drallkörper 53 vorgesehen, durch welche in der im Luftkanal 54 befindlichen Luft ein Drall erzeugt wird. Der zweite Luftkanal 6, in welchem sich eine Regelklappe 61 befindet, geht in einen sich in Strömungsrichtung der Luft kegelmantelförmig verjüngenden Luftkanal 64 über, welcher sich radial ausserhalb der weiteren Brennerlanzen 22 befindet und welcher in einem radial ausserhalb des Luftkanals 54 befindlichen Ringspalt 65 mündet.
Der dntte Luftkanal 7, in welchem sich eine Regelklappe 71 befindet, geht in einen sich an der Innenseite des Gehäusemantels 11 befindlichen, zylindrischen Luftkanal 74 über, welcher in einem radial ausserhalb des Brennersteines 3 befindlichen Ringspalt 75 mündet.
Durch die Regelklappe 41 ist die gesamte dem Brennraum 2 zuführbare Menge an Verbren- nungsluft steuerbar. Durch die Regelklappen 51, 61 und 71 sind die Mengen der über die Ringspal- te 55,65 und 75 dem Brennraum 2 zuführbaren Verbrennungsluft steuerbar.
Der Brennerstein 3, der in seinem inneren Bereich zylindrisch ausgebildet ist, ist mit einem Ab- satz 31 versehen, durch welchen eine Stabilisierung der Flamme bewirkt wird. Hierdurch braucht kein Ring zur Flammenstabilisierung vorgesehen zu sein. Zudem ist der Brennerstein 3 durch mindestens ein Rohr 32 durchsetzt, in welches eine Zündlanze einsetzbar ist. Schliesslich befindet sich ausserhalb des Brennersteines 3 ein Anschlussflansch 30, durch welchen das Brennerge- schränk 1 in einer Anlage durch Verschraubung befestigt werden kann.
Durch die Ausbildung des innersten Luftkanals 5 mit Drallblechen 53 einerseits und durch die Ausbildung des Brennersteines mit dem angenähert in der Normalebene der zentralen Brennerlan- ze 21 liegenden Absatz 3 und der sich vom Absatz 3 weg konisch erweiternden Innenwand ande- rerseits tritt im zentralen Bereich des Brennraumes 2 dahingehend eine Rezirkulation der Luft ein, dass ein Teil der Luft zurückströmt, wodurch eine Stabilisierung der Flamme bewirkt wird. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Flamme im Bereich der Düsen verbleibt. Anders ausgedrückt, wird heisses Gas zurückgesaugt, wodurch sich an den Düsen ein Gas-Luftgemisch für die Flamme bildet.
Da hierdurch auf eine Stauscheibe verzichtet werden kann, werden auch die durch eine
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solche auftretenden Nachteile, nämlich dass sie verschmutzen und verkockt werden kann, vermie- den.
Massgeblich für die erfindungsgemässe Ausbildung des Brenners ist auch, dass die beiden inne- ren Luftkanäle relativ nahe beieinander liegen, wogegen der äusserste Luftkanal in den Brennraum in grossem radialen und axialen Abstand mündet. Im vorderen Bereich des Brenners erfolgt eine unter-stöchiometrische Verbrennung, wogegen durch den radial äussersten Luftkanal die für eine überstöchiometrische Verbrennung erforderliche Luftzufuhr bewirkt wird. Da zudem der radial äusserste Luftstrom über einen Ringspalt zugeführt wird, wird eine Nox-Bildung vermindert.
Ein erfindungsgemässer Brenner eignet sich insbesondere zum Einsatz in thermischen Kraft- werken.
PATENTANSPRÜCHE:
1 Brenner mit einem Brennergeschränk (1), an welches ein mit einem Brennerstein (3) aus- gebildeter Brennraum (2) anschliesst, wobei sich im Brennergeschränk (1) eine zentrale
Brennerlanze (21) und radial ausserhalb derselben mindestens eine weitere Brennerlanze (22) befinden, welche im Brennraum (2) mit Brennerdüsen ausgebildet sind und welche mit einem brennbaren Medium, insbesondere mit Öl und bzw.
oder mit Gas, beaufschlagbar sind und wobei weiters im Brennergeschränk (1) mehrere Luftkanäle (54, 64, 74) vorgese- hen sind, weiche gleichfalls im Brennraum (2) münden, wobei ein erster Luftkanal (54) die zentrale Brennerlanze (21) umschliesst und im Brennraum (2) radial ausserhalb der zentra- len Brennerlanze (21) mündet, ein zweiter Luftkanal (64) den ersten Luftkanal (54) um- schliesst sowie im Brennraum (2) radial ausserhalb der mindestens einen weiteren Brenner- lanze (22) mündet und der dritte Luftkanal (74) die beiden anderen Luftkanäle (54,64) ra- dial umschliesst, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennerstein (3) mit einer angenähert zylindrischen Öffnung ausgebildet ist, in welcher die zentrale Brennerlanze (21) und der innerste Luftkanal (54) münden, dass er weiters mit einem angenähert in einer Normalebe- ne der zentralen Brennerlanze (21)
liegenden Absatz (31) ausgebildet ist, dass dessen In- nenwand vom Absatz (31) weg in an sich bekannter Weise sich angenähert konisch erwei- ternd ausgebildet ist und dass der dritte Luftkanal (74) im Brennraum (2) radial ausserhalb des Brennersteines (3) mündet.
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The present invention relates to a burner with a burner cabinet, to which a combustion chamber formed with a burner quarl is connected, a central burner lance being located in the burner cabinet and radially outside of it at least one further burner lance, which are designed in the combustion chamber with burner nozzles and which have a burner medium, especially with oil and / or
or can be acted upon with gas and furthermore, in the burner cabinet, several air channels are provided, which also open into the combustion chamber, a first air channel enclosing the central burner lance and opening radially outside the central burner lance, a second air channel enclosing the first air channel, and in the combustion chamber opens radially outside the at least one further burner lance and the third air duct radially surrounds the other two air ducts.
Known burners, which, for. B. from DE-OS 37 05 234 A1, consist of a burner cabinet, in the central area of which a first burner lance is provided, which is connected at one end to a line for supplying fuel and which at its other, in Combustion chamber end is formed with a burner nozzle.
At the mouth of the burner lance, the combustion chamber is delimited by a burner block.
Radially outside the first burner lance, further burner lances are provided, which are also connected at one end to lines for supplying fuel and which are likewise designed with burner nozzles at their other ends in the combustion chamber. The further burner lances can be oriented at an acute angle with respect to the first burner lance, their distance from the first burner lance to the combustion chamber decreasing. Furthermore, the burner lances can be adjustable with respect to the combustion chamber both in the direction of their longitudinal axis and also rotatable about their longitudinal axis.
The changes in the position of the burner nozzles that are made possible thereby enable the shape of the flame to be controlled.
Furthermore, a plurality of air channels are provided in the burner cabinet, which likewise open into the combustion chamber and through which the air required for the firing is supplied to the combustion chamber, the combustion process also being able to be controlled by the type of air supply.
The object of the present invention is to improve such burners in such a way that flame stabilization is achieved in a simple manner. According to the invention, this is achieved in that the burner block is designed with an approximately cylindrical opening in which the central burner lance and the innermost air duct open, that it is also formed with a shoulder lying approximately in a normal plane of the central burner lance, that its inner wall is of approximately conically widening away from the shoulder in a manner known per se, and that the third air channel in the combustion chamber radially outside the combustion chamber nersteines flows out.
Due to the shoulder arranged approximately in the normal plane to the central burner lance, a fluidic tear-off edge is formed which, in combination with the subsequent conical widening of the combustion chamber, causes a vortex formation which is decisive for the flame stabilization.
The conical inner wall of the burner block preferably encloses an acute angle with the axis of the central burner lance. According to further preferred features, the air ducts are connected in a manner known per se to a central air duct in which a control flap is arranged, and control flaps which can be actuated separately are provided in the individual air ducts. Furthermore, the first air duct preferably adjoins an annular duct surrounding the central burner lance, in which swirl plates are arranged, and it is designed as a hollow cylindrical air duct enclosing the central burner lance, which opens into an annular gap surrounding the central burner lance in the combustion chamber.
In addition, the second air duct can be tapered toward the combustion chamber and can open into an annular gap located outside the mouth of the at least one further burner lance. In addition, the third air duct can be located directly inside the outer jacket of the burner cabinet and it can open into an annular gap located radially outside the burner block.
Preferably, at least one of the burner lances or all burner lances are axially adjustable and, if necessary, rotatable about their longitudinal axis
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A burner according to the invention is explained in more detail below with reference to an embodiment shown in the drawing. 1 shows a burner according to the invention in an axonometric and partially broken-open representation.
As can be seen from the drawing, a burner of this type has a housing 1, the so-called burner cabinet, in which there are a central burner lance 21 and six further burner lances 22, at the ends of which are shown on the left in the drawing Lines are connected via which they can be filled with a flammable medium.
At their other ends, which are located in a combustion chamber 2, the burner lances 21, 22 are formed with combustion nozzles, which are formed by ultrasonic atomization nozzles.
The central burner lance 21 is supplied with fuel oil, whereas the other burner lances 22 are supplied with gas. The combustion chamber 2, in which the burner lances 21 and 22 open, is delimited on one side by a burner block 3 arranged in the burner cabinet 1. Due to the burner block 3, the combustion chamber 2 is approximately cylindrical in the area of the burner nozzles and is then conically widened. An annular channel 23 is provided for the admission of gas to the further burner lances 22, which is formed on the one hand with a connecting flange 24 and from which on the other hand the burner lances 22 originate.
The burner lances 22 form an acute angle of approximately 10 with the central burner lance 21, the distance of the burner lances 22 from the central burner lance 21 decreasing in the direction of the combustion chamber 2. All burner lances 21 and 22 can both be displaced in the direction of their longitudinal axis and rotated about their longitudinal axis. This allows the shape of the flame to be changed.
Furthermore, a plurality of air channels are provided in the burner cabinet 1, which are connected to a common air channel 4 at the left end of the burner cabinet 1 in the drawing and through which the combustion chamber 2 has different areas and in different ways that are required for the firing operation Air can be introduced. Air channels 5, 6 and 7 connect to the air channel 4, in which a control flap 41 is located.
The first air duct 5, in which a control flap 51 is located, merges into an annular space 52 surrounding the first burner lance 21, which passes into an approximately cylindrical flow duct 54 which directly surrounds the first burner lance 21. The air duct 54 opens into the combustion chamber 2 in an annular gap 55 surrounding the first burner lance 21. Furthermore, a plurality of swirl bodies 53 are provided in the ring chamber 52, by means of which a swirl is generated in the air in the air duct 54. The second air duct 6, in which a control flap 61 is located, merges into an air duct 64 tapering in the flow direction of the air, which is located radially outside the further burner lances 22 and which opens into an annular gap 65 located radially outside the air duct 54.
The air duct 7, in which a control flap 71 is located, merges into a cylindrical air duct 74 located on the inside of the housing shell 11, which opens into an annular gap 75 located radially outside the burner block 3.
The entire amount of combustion air that can be supplied to the combustion chamber 2 can be controlled by the control flap 41. The quantities of the combustion air that can be supplied to the combustion chamber 2 via the annular gap 55, 65 and 75 can be controlled by the control flaps 51, 61 and 71.
The burner block 3, which is cylindrical in its inner region, is provided with a shoulder 31, by means of which the flame is stabilized. As a result, there is no need to provide a ring for flame stabilization. In addition, the burner block 3 is penetrated by at least one tube 32 into which an ignition lance can be inserted. Finally, there is a connection flange 30 outside the burner block 3, through which the burner cabinet 1 can be fastened in a system by screwing.
Through the formation of the innermost air duct 5 with swirl plates 53 on the one hand and through the formation of the burner quarl with the step 3 lying approximately in the normal plane of the central burner lance 21 and the inner wall widening conically from the step 3 on the other hand occurs in the central area of the Combustion chamber 2 in that a recirculation of the air that part of the air flows back, which causes a stabilization of the flame. This ensures that the flame remains in the area of the nozzles. In other words, hot gas is sucked back, which forms a gas-air mixture for the flame at the nozzles.
Since this makes it possible to dispense with a baffle plate, the ones with a
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avoid such disadvantages, namely that they can become dirty and become clogged.
It is also decisive for the design of the burner according to the invention that the two inner air channels are relatively close to one another, whereas the outermost air channel opens into the combustion chamber at a large radial and axial distance. Under-stoichiometric combustion takes place in the front area of the burner, while the radially outermost air duct causes the air supply required for over-stoichiometric combustion. Since the radially outermost air flow is also supplied via an annular gap, the formation of NOx is reduced.
A burner according to the invention is particularly suitable for use in thermal power plants.
CLAIMS:
1 burner with a burner cabinet (1) to which a combustion chamber (2) formed with a burner block (3) is connected, with a central one in the burner cabinet (1)
Burner lance (21) and radially outside the same are at least one further burner lance (22) which are formed in the combustion chamber (2) with burner nozzles and which are equipped with a combustible medium, in particular with oil and / or
or can be acted upon with gas, and furthermore in the burner cabinet (1) there are several air ducts (54, 64, 74) which also open into the combustion chamber (2), a first air duct (54) forming the central burner lance (21) encloses and opens in the combustion chamber (2) radially outside the central burner lance (21), a second air duct (64) encloses the first air duct (54) and in the combustion chamber (2) radially outside the at least one further burner lance ( 22) opens and the third air duct (74) radially surrounds the other two air ducts (54, 64), characterized in that the burner block (3) is designed with an approximately cylindrical opening in which the central burner lance (21) and the innermost air duct (54) lead to the fact that it also has an approximately normal plane of the central burner lance (21)
lying shoulder (31) is designed such that the inner wall of the shoulder (31) is approximately conically widening away in a manner known per se and that the third air duct (74) in the combustion chamber (2) radially outside the burner block ( 3) flows.