CN103119364A - 油预混燃烧器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种油预混燃烧器，具有一个燃烧元件（11）、一个在外壳面上的燃烧器表面（2）、一个在所述燃烧表面（2）下方的分配腔（3）、一个中心的喷油装置（4）、一个与设置在上游的鼓风机连接的燃烧空气通道（5）以及一个用于在所述燃烧器表面（2）的区域中预热燃烧空气的空气热交换器。本发明的任务在于，在一个油预混燃烧器中优化燃烧质量和耐用性、尤其是在调制能力方面优化。根据本发明因此规定，所述空气热交换器由至少一个具有一个串联地被流过的内管（7）和一个与所述内管同心的外管（8）的双管元件（6）组成。在此，所述空气热交换器位于在所述燃烧器表面（2）的上方，并且由多个在圆周上对称分布的、相对于所述燃烧器（1）轴平行地、至少在其长度的一个部分上延伸的、平行穿流的双管元件（6）组成。

Description

油预混燃烧器
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的油预混燃烧器。
背景技术
这种油预混燃烧器具有一个在外壳面上具有一个燃烧器表面的圆柱形的燃烧元件。一个用于所产生的油雾的分配腔通常围绕一个中心的喷油装置，由此油雾均匀地从内往外到达燃烧器表面。燃烧空气通过至少一个在喷油装置的区域中的流入开口到达分配腔中，其中，它可以是一个喷射阀或者一个喷油嘴，该喷油嘴利用油预热器固定在喷嘴座上。一个与鼓风机连接的燃烧空气通道位于喷油装置的上游。
尤其在被调制地运行的气体燃烧器中，即在这些气体燃烧器中最大功率的小部分和最大功率之间的功率范围可以被控制，所谓的预混燃烧器得到实现。在这些燃烧器中，燃料和对于其燃烧所必需的燃烧空气从火焰局部地分开混合并且然后燃烧。为了大多使用一个圆柱形的燃烧元件作为火焰稳定器，该火焰稳定器允许燃料-空气混合物通过并且包围一个内腔，所述燃料-空气混合物输送到该内腔中。利用这种技术能够实现具有好的废气量的小火焰、相对小的火焰稳定器和大的调制范围。
油预混燃烧器的基本原理在于，被细雾化的油与被预热的空气混合。通过该原理以下情况是可能的，例如造成一个所谓的冷的火焰，从而燃料可以在一个表面上被燃烧。然而，即使没有冷的火焰，表面燃烧也是可能的。一般情况下，由于小的热容，空气的加热是相对困难的，因为为此需要通过壁将热有效传递到空气流上和/或高的壁温度。
例如，由DE102006000174A1公开了一种油预混燃烧器。在此利用这样的事实，即热的空气使油蒸发，并且由此可以形成一种气体混合物，该气体混合物如在一种气体预混燃烧器中穿过火焰稳定器并且燃烧。通过混入废气到燃烧空气用于空气预热，此外减少了氧化氮的形成，并且应当由此也改进了起动特性，因为运行点相对快地达到。为了吸热，燃烧空气被引导通过一个至少区段地伸出燃烧器表面的、与燃烧火焰隔开距离的传导装置，并且在传导装置的喷嘴中加速，由此废气可以从燃烧室被吸入，并且可以与空气混合。
DE2643293A1也描述了一个这样的用于燃烧空气的通道，该通道设置成围绕一个燃烧棒或燃烧元件的后部区域的缸。因为一定的最小燃烧元件直径对于混合和燃烧反应是必要的，所以然而这种结构可以导致一个与已公开的结构形式相比总体相对大的燃烧室。
此外，由DE2107514A公开了一种用于以红外线辐射加热的装置，并且由US1082576A公开了一种具有面状地设置在燃烧器表面下方的、封闭的、面状连续的通道用于空气预热的油燃烧器。在这两种情况下，被预热的空气从这些不中断的通道被引导回具有燃料输入的中心，并且在那里与燃料混合。所述混合物从该中心出来进入到燃烧区中，没有再次来到用于预热的空气流动路径的附近。
发明内容
因此，本发明的任务在于，在油预混燃烧器中优化燃烧质量和耐用性、尤其在可调制能力方面优化。
根据本发明，这通过权利要求1的特征解决。有利的改进方案可由从属权利要求获悉。
油预混燃烧器的特征在于，空气热交换器由至少一个具有一个串联地被流过的内管和一个与所述内管同心的外管的双管元件组成。在此，空气热交换器设置在燃烧器表面的上方，并且由多个在圆周上对称分布的、相对于燃烧元件轴线平行地、至少在其长度的一个部分上延伸的并且平行地被流过的双管元件组成。
每个双管元件在自由端的端面上具有一个转向区，作为在内管与一个在内管和外管之间形成的环形室之间的连接。
因此有利的是，每个双管元件在它的内管的入口侧上与燃烧空气通道连接。在那里，燃烧空气进入并且在离开内管后在自由端的端面上的转向区中分别到达在内管和外管之间形成的环形室中。在该环形室中，已经预热的空气在喷油装置附近的端面的方向上回流，并且吸收更多的热。在那里，它作为被预热的燃烧空气在围绕喷油装置的区域中进入分配腔。
在一个优选的实施方式中，在双管元件中，在喷油装置附近的端部上，内管在纵向上超出外管，从而它穿过环状间隙的与分配腔处于连接中的汇流区域并且通过一个分界壁一直到达燃烧空气通道中。
在另一种优选的实施方式中，内管和/或外管具有产生湍流的表面、一个型廓和/或扩大表面的元件，以改进传热并且尤其使壁附近的流动分裂。由此，内管和/或外管设有型廓部和/或卷边或用于产生湍流，该型廓部和/或卷边优选螺旋形地在管表面上延伸。在此尤其有利的是，至少内管在它的外侧上设有用于影响在周围的环状间隙中的流动的部件。
优选地，内管和外管的直径如此被确定尺寸，以至于自由横截面在燃烧空气的流动路径的走向中保持至少相同或者增加。由此达到与随着空气温度增大的体积相适应。另一方面，通过横截面构型也可有针对性地影响相应的通道区域中的流速，并且由此影响外表面的吸热能力或者热负荷。
在另一个实施例中，内管也可以在它的壳面中设有多个缺口。这些缺口允许直流进入周围的环状间隙中，在环状间隙中负责局部湍流和冷却效应，并且在横截面中优选分别比内管的内径小至少十倍。
此外，本发明规定，内管和外管至少点状地相互支撑。在此这尤其在自由端的端面上的转向区中和/或通过安装部件和/或管壁的专门构型实现，其方式是给它设置例如肋形式的凸起、展开部、在端部区域中的小弯边或者局部的压制部。
利用本发明的措施，在油预混燃烧器中，改进了不仅燃烧质量而且耐用性。尤其对于调制的运行，本发明的具有集成的空气热交换器的设置是有利的。这对于具有一个圆柱形的燃烧元件的燃烧器恰好如对于具有一个水平的燃烧器表面和根据本发明的结构的面状燃烧器那样出现。火焰在燃烧器表面上或者在燃烧器表面中燃烧，从而在燃烧器表面上方能量从火焰耦合输出并且用于加热燃烧空气。由此省去了在静止的燃烧器运行状态期间的电的空气预热。这对燃烧器的能量平衡上产生积极作用。
根据本发明集成的空气预热功能的一个重要的优点在于，利用增加的燃烧器表面、例如在一个燃烧元件中为了更大的功率范围能够以相同的尺寸扩展热交换器表面，其方式是简单使用更长的双管元件。因此，所希望达到的空气温度保持恒定。每个管通过它的单位功率密度和管数量根据总功率被定义。除了在空气热交换器的双管元件上之外，由此在外设装置或者其它的燃烧器部件上不需要用于示出不同的燃烧器功率大小的结构变化。由此，其它的燃烧器结构如对周围的火焰室的要求那样保持一样。
利用根据本发明的空气热交换器，燃烧空气在所有的燃烧器运行点中应当提供大约350℃的最低温度。在此要注意的是，在空气热交换器上保持最大允许表面温度的情况下，传统结构形式的管件的长度——也就是说以光滑的、U形的热交换器-弯管的形式——以及管的数目不可以任意增加。除了在保持最大弯曲半径方面的极限外，材料温度也随着更长的传统管进一步上升，并且随之带来压弯的危险。
与此相反，根据本发明，但由于热负荷，长度膨胀是可能的，因为空气热交换器的每个双管元件只是单侧地被夹紧。双管元件的更大的、与一个燃烧元件相应地匹配的长度或者悬臂允许通过内管和外管的相互支撑实现。
利用本发明，使用形成型廓的管——这些管有利于热传递，并且产生一个小的、保护材料的表面温度——才有可能。尤其内管可以用作湍流激励器或者流动分裂器。一般来说，利用根据本发明的双管元件，可以在燃烧器表面中的一个节圆上实现比现有技术更高的包装密度。另外它们具有在压力损失和可缩放方面的优点。原则上，根据本发明，利用一个双管元件实现一个对流热交换器，因为空气流在两个通道中对流。
附图说明
附图示出本发明的一个实施例。其中：
图1以纵剖面图示出了油预混燃烧器，和
图2示出了通过空气热交换器的一个部分的纵剖面。
具体实施方式
油预混燃烧器基本上由一个在外壳面上具有燃烧器表面2的圆柱形的燃烧元件1、一个在燃烧器表面2下方的分配腔3、一个中心的喷油装置4和一个接到设置在上游的鼓风机上的燃烧空气通道5组成。
为了预热在燃烧器表面2的上方的区域中燃烧空气，燃烧元件1具有一个空气热交换器，该空气热交换器由多个在圆周上对称分布的、平行穿流的、具有一个串联地被流过的内管7和一个与该内管同心的外管8的双管元件6组成。
每个双管元件6在自由端的端面上以一个盖9封闭，从而具有一个有利于流动的转向区10作为内管7和一个在所述内管和外管8之间形成的环形室11之间的连接。燃烧空气从燃烧空气通道5到达每个双管元件6的内管7中，并且通过转向区10到达环形室11中。燃烧空气在喷油装置4的方向上回流到环形室中，并且进入到分配腔3中。
不仅内管7而且外管8具有产生湍流的表面，并且设有一个型廓部12，其作为在所述管表面上螺旋形地延伸的卷边示出。

Claims (11)

1.油预混燃烧器，具有一个燃烧元件（1）、一个在外壳面上的燃烧器表面（2）、一个在所述燃烧器表面（2）下方的分配腔（3）、一个中心的喷油装置（4）、一个与设置在上游的鼓风机连接的燃烧空气通道（5）以及一个用于在所述燃烧器表面（2）的区域中预热燃烧空气的空气热交换器，其特征在于，所述空气热交换器由至少一个具有一个串联地被流过的内管（7）和一个与该内管同心的外管（8）的双管元件（6）组成。
2.根据权利要求1所述的油预混燃烧器，其特征在于，所述空气热交换器设置在所述燃烧器表面（2）上方，并且由多个在圆周上对称分布的、相对于所述燃烧元件（1）轴平行地、至少在其长度的一部分上延伸的并且被平行地流过的双管元件（6）组成。
3.根据权利要求1或2所述的油预混燃烧器，其特征在于，每个双管元件（6）在自由端的端面上具有一个转向区（10）作为在内管（7）与一个在内管（7）和外管（8）之间形成的环形室（11）之间的连接。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的油预混燃烧器，其特征在于，每个双管元件（6）以所述内管（7）的入口侧与所述燃烧空气通道（5）连接，燃烧空气在离开所述内管（7）之后分别在自由端的端面上的转向区（10）中到达在所述内管（7）和外管（8）之间形成的环形室（11）中，在喷油装置附近的端面的方向上回流，并且在那里作为被预热的燃烧空气在围绕所述喷油装置（4）的区域中进入所述分配腔（3）中。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的油预混燃烧器，其特征在于，在一个双管元件（6）中在喷油装置附近的端部上，所述内管（7）在纵向上超出所述外管（8），从而它穿过环状间隙（11）的与所述分配腔（3）处于连接的汇流区域，并且通过一个分界壁一直到达燃烧空气通道中。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的油预混燃烧器，其特征在于，所述内管（7）和/或所述外管（8）具有产生湍流的表面、一个型廓部（12）和/或扩大表面的元件。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的油预混燃烧器，其特征在于，所述内管（7）和/或所述外管（8）设有用于产生湍流的型廓部（12）和/或卷边，它们优选螺旋形地在管表面上延伸。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的油预混燃烧器，其特征在于，至少所述内管（7）在它的外侧上设有用于影响在周围的环状间隙（11）中的流动的部件。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的油预混燃烧器，其特征在于，所述内管（7）和外管（8）的直径如此被确定尺寸，以至于自由的横截面在燃烧空气的流动路径的走向中保持至少相同或者增长。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的油预混燃烧器，其特征在于，所述内管（7）在它的壳面中设有多个缺口，这些缺口允许直流进入周围的环状间隙（11）中，在所述环状间隙（11）中负责局部湍流和冷却效应，并且在横截面上分别比所述内管（7）的内径小至少十倍。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的油预混燃烧器，其特征在于，内管（7）和外管（8）至少点状地相互支撑，其中，这尤其是在自由端的端面上的所述转向区（10）中和/或通过安装部件和/或管壁的一个专门构型来实现。
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