CS104091A2

CS104091A2 - Burner

Info

Publication number: CS104091A2
Application number: CS911040A
Authority: CS
Inventors: Willem Meijer
Original assignee: Dru Bv
Priority date: 1990-04-12
Filing date: 1991-04-12
Publication date: 1991-12-17
Also published as: ATE115260T1; EP0451923A2; NO911413D0; FI911764L; FI911764A0; FI911764A7; NL9000883A; HUT60027A; ES2064881T3; DE69105588D1; RU2042883C1; BG94249A; EP0451923A3; DE69105588T2; SI9110667A; JPH04225709A; DK0451923T3; PL165631B1; EP0451923B1; YU66791A

Abstract

A burner (1) is provided, comprising a primary mixture supply conduit (2) and a primary mixture chamber (6) connected with the supply conduit (2), the primary mixture chamber (6) having primary discharge openings (7) for discharging burning mixture into the space surrounding the burner (1). The burner (1), which may be made of a ceramic material, which may be made of a ceramic material, further comprises flame stabilizing means arranged near the primary discharge openings (7). The flame stabilizing means may be vortex strips (14) separating areas (16) of discharge openings (7), or they may be secondary discharge openings (5), discharging burning mixture from a secondary mixture chamber (3) near the primary discharge openings (7). <IMAGE>

Description

Ίο 6 ¢-- 3/J -1-6ο 6 ¢ - 3 / J -1-

komoru primární směsi s nejméně jedním vtokovým otvorem,spojeným s primárním potrubím pro zásobování směsí a nejménějeden primární výtokový otvor, který směřuje do prostoruobklopujícího hořák a jehož průměr je malý ve vztahuk průměru primárního potrubí pro zásobování směsí.a primary mixture chamber with at least one inlet opening connected to the primary mixture supply line and at least one primary outlet opening directed to the space-enclosing burner, the diameter of which is small in relation to the diameter of the primary mixture supply line.

Dosavadní stav technikyBackground Art

Hořáky tohoto typu jsou již často používány pro účelyvytápění. Známé hořáky věak mají vlastnost, Že při vysokýchspalovacích zátěžích (za jednotku času je spalováno velkémnožství směsi) se projeví ve spalované směsi vysokéspalovací teploty. Při těchto vysokých teplotách spalováníse tvoří vysoká množství kysličníků dusíku (NOx). Dále mají známé typy hořáků tu vlastnost, že jsounastavitelné pouze pro omezený rozsah zátěže. Proto muBÍ býtznámé hořáky, při užití ve vytápěcích soustavách, pravidelnězapínány a' zhasínány, aby byla teplota udržena v požadovanémrozsahu. Toto vede nejen k sníženi pohodlí uživatele, alei ke zvýšenému opotřebeni topného zařízení. Navíc jsou přikaždém zapnuti nebo vypnutí hořáku produkovány látky.Škodlivé pro životní prostředí.Burners of this type are often used for heating purposes. Known torches have the property of having high combustion temperatures in the combusted mixture at high combustion loads (per unit time of mass of mixture). At these high combustion temperatures, high amounts of nitrogen oxides (NOx) form. Furthermore, known types of burners have the property of being adjustable only for a limited load range. Therefore, the known burners, when used in heating systems, must be switched on and off in order to keep the temperature within the desired range. This not only reduces the user's comfort, but also increases the wear of the heating device. In addition, fabrics are produced every time the burner is switched on or off. Harmful to the environment.

Omezená nastavítelnost známých hořáků je způsobenaskutečností, že při zvySování výkonu hořáku zvySovánímdodávky směsi rychlost, kterou spalovaná směs opouštíprimárními vypouštěcími otvory, v určitém bodě překročírychlost spalování. Plamen je odfouknut a hořák zhasne.The limited settling ability of the known burners is the fact that when increasing the burner output by increasing the supply of the mixture, the rate at which the combustion mixture leaves the primary discharge openings at a certain point exceeds the combustion rate. The flame is blown and the burner goes out.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Současný vynález měl proto za úkol poskytnout hořák sezdokonalenou přizpůsobíte1ností, než měly hořáky popsanévýše a ve kterém je v průběhu celého rozsahu zátěže -2- udržována relativné provedeno prostředky nízká spalovací teplota. Toto jepro stabilizování plamene podleuspořádány v blízkosti primárních vynálezu, která jsouvypouétěcích otvorů. Při použití prostředků pro stabilizování plamenev blízkosti vypouštěcího otvoru primární smááovací komory,stabilní spalování, která se taká může projevit vná honáku,může být udržováno přes velký rozsah zátáže. Jako výsledektoho, že průměr primárního vypouětěcího otvoru je relativnámalý vzhledem k průměru primárního vedení pro zásobovánísměsí, je při vysokých zátážích vyvinuta vysoká průtokovárychlost smási pro spálení. Tím má vájířovitý plamen vpředuŠiroce rozvinutý povrch, kde je teplota spalováni udržovánarelativná nízká ( řádová mezi 1000 až 1100°C ) a spalování je tak čistá. Stabilizační prostředky plamene udržujírychlost spalování nejméně v jednom bodu plamene v podstatěrovnou vypouétácí rychlosti spalovaná smási, takže plamenspočine v tomto bodá .Tento bod stabilizuje spalování vezbytku čela plamene.It is therefore an object of the present invention to provide a burner with improved adaptability than the burners described above and in which a relatively low combustion temperature means is maintained relative to the entire load range. This is arranged in the vicinity of the primary openings to stabilize the flame. By using flame stabilizing means near the discharge opening of the primary wetting chamber, stable combustion, which can also be exerted by the vane, can be maintained over a large load range. As a result, when the diameter of the primary outlet hole is relative to the diameter of the primary feed line, a high flow rate of blend for combustion is developed at high loads. Thereby, the welder flame has a broadly developed surface at the front, where the combustion temperature is kept low, and the combustion is so pure. The flame stabilizing means maintains the combustion rate at at least one flame point in the basal discharge rate of the combusted mixture, so that the flame in this sting will stabilize. This point stabilizes the combustion of the flame front.

Jestliže primární komora má nákolik vypouštácích oblastís primárními vypouětácími - otvory, uspořádanými do pravidelného obrazce a prostředky pro stabilizování plamenemají tvar pruhů vytvářejících vír, společná oddálujícíchvypouátácí oblasti, je tak jednoduááí vyrobit robustní hořákse zlepšenou regulovatelností.If the primary chamber has several discharge regions with primary discharge openings arranged in a regular pattern, and the means for stabilizing the flame shape of the vortex forming stripes common to the dispensing area, it is easy to produce a robust burner with improved controllability.

Hořák je s výhodou vyroben z keramických materiálů.Keramické hořáky mají ve srovnánívláátá emise kysličníků dusíku je hořáků silná redukována. Izolační účinek keramického hořákuzpůsobuje udržení relativná nízké teploty. Izolační účinekkeramického materiálu dále chrání smás plynu a vzduchuv přívodním potrubí do hořáku od přehřátí. Toto je velmidůležitá, neboť při přehřátí dochází v zásobovacím potrubík disociaci smási s následnou tvorbou kysličníku dusíku. Při opatření keramického hořáku stabilizačními prostřed-ky plamene podle vynálezu je nevýhoda keramických hořáků,spočívající ve schopnosti hořáku pracovat v malém rozsahuzatížení, odstraněna.The burner is preferably made of ceramic materials. The ceramic burners have a comparative emission of nitrogen oxides and the burners are strongly reduced. The insulating effect of the ceramic burner causes a relatively low temperature to be maintained. The insulating effect of the ceramic material further protects the gas and air mixture with the inlet pipe to the burner from overheating. This is of great importance, since the dissociation of the mixture with the subsequent formation of nitrogen oxide occurs in the supply line during overheating. In providing the ceramic burner with the flame stabilizing means of the present invention, the disadvantage of ceramic burners is that the burner's ability to operate in a small load range is eliminated.

Tyto a dalhí význaky hořáku podle vynálezu jsou objasně- s konvenčními ocelovýmipři použití keramických -3 ny v příkladu provedení a na připojených obrázcích.These and other features of the burner according to the invention are illustrated with conventional steel applications in the exemplary embodiment and in the accompanying drawings.

Popis obrázkQ na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG

Obr. 1 zobrazuje částečný příčný řez prvního prováděníhořáku podle vynálezu v perspektivním pohledu, obr. 2 představuje detailní pohled na spalování ve směruŠipek II. při nízkém zatížení, obr. 3a 4 představují totéž, jako obr. 2, ale přivétSím zatížení, obr. 5 představuje první provedení hořáku podle vynálezu v modulovém uspořádání pro větěí výkon, obr. 6 představuje druhé provedení hořáku podle vynálezu, obr. 7 představuje částečný perspektivní řez třetíhoprovedení hořáku podle vynálezu, obr. 8 představuje -detail hořáku z obr.7 v příčnémřezu při vysokém zatížení, obr. 9 představuje příčný řez odpovídající obr. 8, alepři nízkém zatížení. Příklady Provedení vynálezuFIG. 1 shows a partial cross-sectional view of a first embodiment of the present invention in perspective, FIG. Figures 3 and 4 represent the same as Fig. 2, but with a higher load, Fig. 5 shows a first embodiment of a burner according to the invention in a modular arrangement for larger power, Fig. 6 represents a second embodiment of a burner according to the invention, Fig. 7 represents Fig. 8 is a cross-sectional view corresponding to Fig. 8, but at a low load. Examples of Embodiments of the Invention

Keramický hořák jL /obr. 1/ zahrnuje vedení pro zásobováníprimární směsí 2., kolem kterého je uspořádána prstencovákomora sekundární směsi tak, že stabilizuje plamen hořáku1, řečená komora je spojena s vedením pro zásobováníprimární směsi 2. p.omocí po obvodě oddělených radiálníchvedení pro zásobování sekundární směsí 4·Komora sekundárnísměsi 3. je spojena s prostředím, obklopujícím hořák 1_,pomocí sekundárních výtokových otvorů 5.. Vedení prozásobování primární směsí 2 je vyústěno do válcové komoryprimární směsi £, která je spojena s prostředím,obklopujícím hořák JL, pomocí množství po obvodě oddělených,radiálních primárních výtokových otvorů 7. -4 11 má v tomto případěnyní funkci tepelnéhoCeramic burner jL / fig. 1) comprises a conduit for supplying the primary mixture 2, around which an annular chamber of the secondary mixture is arranged to stabilize the burner flame1, said chamber is connected to a conduit for supplying the primary mixture by means of circumferentially separated radial conduits for supplying the secondary mixture 4 · 3. is connected to the environment surrounding the burner 7 by means of secondary outflow openings 5. The supply of the primary mixture 2 results in a cylindrical chamber-primary composition which is connected to the environment surrounding the burner 11 by a plurality of circumferentially spaced radial primary outflows. the openings 7-411 in this case has no thermal function

Komory primární a sekundární smési 6., 3. jsou vytvořeny dvěma soustřednými prstencovými tělesy 2,10. , která jsouumÍBtěny nad sebou do výšky. Při umístění několika těles 9,1_Q. nad sebou , způsobem znázorněným na obr 1. , je jednodušesestaven hořák s požadovanou kapacitou výkonu.The primary and secondary chambers 6, 3 are formed by two concentric annular bodies 2, 10. that are stacked above each other. When multiple bodies are placed, 9.1_Q. 1, a burner having the required power capacity is simply arranged.

Směs plynu a vzduchu je dodávána vedením pro zásobováníprimární směsí 2. /obr, 2,3 a 4/, která se rozděluje přeskomoru sekundární směsi 3. / znázorněno šipkami S / a komorouprimární směsi 2 /znázorněno Šipkami P /. Při nízkémzatížení je rychlost proudění směsi relativně nízká ake spalování primárního toku směsi E dochází v primárníchvýtokových otvorech 7. Čelo plamene tvar oblouku. Keramický hořák má zářiče, ve kterém žhne keramický materiál, obklopujícíprimární výtokové otvory 7. Při zvýšení zátěže /obr. 3/ se zvýší rychlost prouděnía protože se nezvýšila rychlost spalování, přemístí sespalování vně hořáku 1. Čelo plamene 11 nyní spočívá navnějších okrajích hořáku 1 a má stále tvar oblouku. Při dalším zvyšování zátěže /obr.4/ se stále zvyšujerychlost proudění a dosáhne rychlosti spalování směsi vtakové míře, že by byl plamen odfouknut. Avšak díkypředehřívání primárního toku směsi £ pomocí sekundárníhotoku směsi £, vycházejícího z komory sekundární směsi 2,č Oaž vzroste rychlost spalování primárního toku směsi E anejméně v jednom bodě čela plamene 11 se stane v podstatěrovný výtokové rychlosti v tomto místě, takže se vytvořístabilní plamen. Díky vysoké rychlosti proudění primárníhotoku směsi £ v primárních výtokových otvorech 7 dostane čeloplamene 11 vějířovitý tvar. Protože vějířovitý tvar čelaplamene 11 má větší povrch než srovnatelný obloukovítý tvarčela plamene a spalování je tak rozprostřeno na daleko většíploše, je u vějířovitého čela plamene 11 nižší teplotaspalování než u obloukovitého, čímž je silně zredukovánatvorba kysličníku dusíku. Výkon keramického hořáku podle vynálezu může být dálezvýšen spojením několika pater prstencových těles se společným hlavním zásobovacím vedením 12 /obr.5/ . Hlavní sáBCibůvaci vedení 12 je opatřené injektorem 13, kterým je -5- vstřikován plyn G do hlavního zásobovacího vedení 1_2. takvysokou rychlostí, že je současně nasáván vzduch A , provytvoření Bměsi plynu a vzduchu.The gas / air mixture is supplied by a supply line for the primary mixture 2 (FIGS. 2,3 and 4), which is distributed through the chambers of the secondary mixture 3 (shown by arrows S) and the chamber mixture 2 (shown by arrows P). At low load, the flow velocity of the mixture is relatively low and if the primary flow of the mixture E is burned in the primary flow orifices 7. The flame face is an arc shape. The ceramic burner has emitters in which the ceramic material glows around the primary outlet openings 7. When the load is increased / fig. 3 / the flow velocity is increased and because the combustion rate has not increased, it displaces the burn-out outside the burner 1. The flame front 11 now rests on the outer edges of the burner 1 and still has an arc shape. As the load is further increased (4), the flow velocity is continuously increased and the mixture burns at a rate such that the flame is blown off. However, by preheating the primary stream of the mixture 6 through the secondary stream of the mixture 6 emanating from the secondary mixture chamber 2, the combustion rate of the primary mixture stream E and at least one point of the flame face 11 becomes substantially equal to the outlet velocity at this location, so that a stable flame is formed. Due to the high flow velocity of the primary stream of the mixture 6 in the primary outflow openings 7, the flame tube 11 is provided with a fan-like shape. Since the fan-like shape of the flame tube 11 has a larger surface than a comparable arc-shaped flame-former, and the combustion is spread over a much larger area, the fan-like flame face 11 has a lower temperature than that of the arc-shaped flame, thereby greatly reducing the formation of nitrogen oxide. The performance of the ceramic burner according to the invention can be further enhanced by connecting several floors of annular bodies with a common main supply line 12 (FIG. 5). The main cable guide line 12 is provided with an injector 13 which injects gas G into the main supply line 12. at a high rate that air A is simultaneously drawn in, forming a gas and air mixture.

Na obr. 6 je postačující provedení keramického hořákupro případ, kdy není předpokládána změna výkonu a není tudížpotřebné modulové uspořádání celého topného systému.Klínoví té provedení hlavního zásobovacího vedení 12zabezpečuje rozdělování eměsi plynu a vzduchu po celé délceétérbinového vedení pro zásobování primární směsi 2 hořáku 1- Ačkoliv jsou vedení pro zásobování sekundární směsí 4 navyobrazeních spojena se vedeními pro zásobování primárnísměsí 2> může být vedení pro zásobování sekundární směsí 4spojeno přímo se zdrojem hořlavé směsi nezávisle navedení pro zásobování primární směsí 2.· Tím je zajiéténostabilizování správné hořícího plamene za věech podmínek.Fig. 6 is a sufficient embodiment of a ceramic burner where a change in power is not assumed and a modular arrangement of the entire heating system is not required. The wedge of the main supply line 12 distributes gas and air particles throughout the length of the tubular duct for supplying the burner primary mixture 1 - although the feed lines for the secondary mixture 4 are connected to the feed lines for the primary mixture 2> the feed line for the secondary mixture 4 can be connected directly to the source of the combustible mixture independently for supplying the primary mixture 2. This ensures that the correct burning flame is stabilized under all conditions.

Alternativní provedení keramického hořáku podle vynálezupoužívá stabilizační prostředky plamene ve tvaru tzv. pásůvytvářejících vír, na obr.7 označeno vztahovou značkou 14· Vtomto provedení jsou komory primární směsi zakryty na svéhorní straně hořákovou deskou 15, která obsahuje množstvíprimárních výtokových otvorů 7. Primární výtokové otvoryjsou uspořádány v pravidelných obrazcích v několikaoddélených výtokových oblastech 15., které jsou oddáleny pásyvytvářejícími vír 14. Pásy vytvářející vír 14 tvoří zónyredukované rychlosti proudění mezi výtokovými oblastmi 16,ve kterých horká smés víří a zapaluje směs vytékajícívysokou rychlostí. Proto i při velkém zatížení existujímísta čela plamene 11 , ve kterých je rychlost spalování vpodstaté rovna výtokové rychlosti směsi. Plamen je tedyustaven v tomto místé a celé čelo plamene 11 je stabilizované.An alternative embodiment of the ceramic burner according to the invention utilizes flame stabilizers in the form of so-called vortex-forming belts, designated 14 in FIG. 7. In this embodiment, the primary mixture chambers are covered on the upper side by a burner plate 15 which includes a plurality of primary outlet openings 7. in regular patterns in multi-spaced discharge regions 15 which are spaced apart by the vortex forming webs 14. The vortex forming strips 14 form reduced zone velocities between the outlet regions 16 in which the hot mixture swirls and ignites the high velocity mixture. Therefore, even under heavy loads, there are flame front locations 11 in which the combustion rate is substantially equal to the discharge rate of the mixture. The flame is thus set in place and the entire flame face 11 is stabilized.

Optimální vzor obrazce pásů vytvářejících vír 14 nahořákové desce 15 a vztah mezi výSkou pásů vytvářejících vír14, rozmérem výtokových oblastí 15 a průměrem jednotlivýchvýtokových otvorů 7 může být určen každým odborníkem,zabývajícím βθ problematikou hořáků, na základé jehozkuěeností. Je doporučeno zvolit nepravidelné obrazce pásůvytvářejících vír 14b aby bylo v co nejvétéí míře zabránénovýskytu resunanee. -6- Příklad provedení představuje pravoúhlou komoruprimární směsi £. Možné změny v rychlosti proudění směsiplynu a vzduchu způsobené jejím tvarem ztěží ovlivní výkonhořáku X, protože přítomnost pásů vytvářejících vír 14zajišťuje stabilitu Bpalování přes široký rozsah zátěže a ipro různé rychlosti proudění směsi.The optimum pattern of the belts forming the vortexes 14 on the burner plate 15 and the relationship between the height of the vortex forming belts 14, the dimension of the outlet regions 15 and the diameter of the individual outlet openings 7 can be determined by any person skilled in the art of burner problems. It is recommended to choose irregular patterns of bands creating vortexes 14b in order to prevent resunanee from occurring. An exemplary embodiment is a rectangular, co-primary composition. Possible changes in the flow velocity of the gas / air mixture due to its shape will hardly affect burner performance because the presence of vortex belts 14 provides stability to the baling over a wide load range and for different flow rates of the mixture.

Zobrazený hořák X je dále opatřen vyrovnávacím prstencem 17. uspořádaným kolem hořákové desky 15, pro udržení tokuhořící směsi, vytékající podél hran hořákové desky 15 vjejím obvodě. Pod dovnitř se rozšiřující částí vyrovnávacíhoprstence 17 je uspořádánavnější řada výtokových otvorů 7, zekterých vytéká směs proti vyrovnávacímu prstenci 17 a takopět vytváří vír pro stabilizování plamene. Mezivyrovnávacím prstencem 17 a hořákovou deskou X5 je šhůrovitýkoš 18 z keramického materiálu.Further, the illustrated burner X is provided with an alignment ring 17 arranged around the burner plate 15 to maintain the flow-through mixture flowing along the edges of the burner plate 15 in its periphery. The inwardly extending portion of the equalizing ring 17 is a more ordered row of outflow openings 7, with the mixture extending against the alignment ring 17 and thus forming a vortex to stabilize the flame. The inter-equalizing ring 17 and the burner plate X5 is a shank 18 of ceramic material.

Bude oceněno , že vedle jmenovaných stabilizačníchprostředků mohou být použity i další prostředky prostabilizování spalování směsi, vytékající vysokou rychlostí.Například mohou být v určité vzdálenosti od primárníchvýtokových otvorů 7 uspořádány pásy chlazeného materiálu, nakterých je spalování stabilizováno. Je počítáno i s použitímrůzných kombinací zde diskutovaných stabilizačníchprostředků.It will be appreciated that other means of stabilizing the combustion of the high velocity mixture may be used in addition to said stabilizing means. For example, bands of cooled material may be arranged at a distance from the primary discharge openings 7, which are stabilized by combustion. Various combinations of stabilizing agents discussed herein are also contemplated.

Claims

P A T E N

A burner comprising a conduit for embedding primary combustible gas and air, at least one primary mixture chamber with at least one inlet opening associated with a primary feed supply conduit, wherein the inlet opening diameter is of the same order as the primary outlet opening facing the burner and whose diameter is shown for this means that the primary mixture is provided with a means to provide the supply with average means, which are arranged near the primary outlet openings (7) to stabilize the flame.

2. A burner according to claim 1, wherein the primary mixing chamber has a plurality of outlet areas with primary outlet openings disposed in said regions in regular patterns, and wherein the means for stabilizing the flame are in the form of lanes forming whiskers separating the individual spout regions.

3. A burner according to claim 2, wherein the vortex-forming stripes are in the form of irregular images on a burner plate covering the primary mixture chamber.

4. A burner according to any one of claims 1 to 3 wherein the burner (1) is made of a ceramic material.

5. A burner according to claim 4, wherein the means for stabilizing the flame is formed by at least one chamber of the secondary mixture which is connected by at least one line for supplying the secondary mixture and which is connected to a discharge port with the environment. a burner at least one adjacent to the primary discharge orifices (7) when the diameter of the feed line for the secondary mixture (4) and the secondary outlet (5) is -8- small relative to the primary feed line (2).

6. A burner according to claim 5, wherein the secondary feed line is connected to a primary feed line.

7. The burner of claim 6, wherein the secondary mixture chamber is annular, arranged at a primary feed line and has a plurality of radially separate radial conduits for supplying the secondary mixture and the primary mixture chamber. it is located downstream of the supply line for the secondary mixture (4), has the shape of a cylinder concentric with the supply line of the primary mixture (2) and has several circumferentially separated radial primary outlets (7).

8. A burner according to claim 7, wherein the primary and secondary chambers (6, 3) are located in a row where each primary mixture chamber (6) is positioned in a direction between successive chambers of the secondary mixture (3) and has flow passage openings opposite the inlet chambers. holes.

9. A burner as claimed in claim 5, wherein the primary feed line (2) is of slot-like shape, the secondary mixture chamber (4) is elongated and has a plurality of separate secondary feed lines (4) arranged on at least one side of the line for supplying the primary mixture (2) and the primary mixer (6) is downstream of the secondary feed line (4), is elongated and has several spaced apart primary outlets (7).