DE10004475C2 - Swirl burner with a swirl body as the burner element in a combustion chamber - Google Patents

Swirl burner with a swirl body as the burner element in a combustion chamber

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Description

Die Erfindung betrifft einen Drallbrenner mit einem in einem in einer Brenn­ kammer mit Abgasauslass untergebrachten Drallkörper, der im Auslass der Brennstoff-Zuführung angeordnet und mit der Brennstoff-Zuleitung von einer koaxialen Führungsleitung für Verfahrensluft zur Stabilisierung der Flamme umschlossen ist, wobei die Führungsleitung die Brennstoff-Zuleitung und der Drallkörper in der Brennkammer bündig abschließen.The invention relates to a swirl burner with one in one in a burner Chamber with swirl body housed in the exhaust Fuel supply arranged and with the fuel supply line from one coaxial guide line for process air to stabilize the flame is enclosed, the guide line, the fuel supply line and the Close the swirl body flush in the combustion chamber.

Ein Drallbrenner mit einem Verfahrensluftstrom zur Stabilisierung der Ver­ brennung des Brennstoffgemisches und zur Schwingungsunterdrückung braucht 10 bis 50 Vol. % Verfahrensluft, bezogen auf den Gesamtluftstrom. Dieser Verfahrensluftstrom senkt durch die Erhöhung der Luftzahl im System den Wirkungsgrad drastisch ab. Das Temperaturniveau im Abgas sinkt stark und die flammberührenden Randbereiche werden praktisch abgeschreckt, so dass hohe CO-Konzentrationen auftreten, insbesondere dann, wenn Frischluft als Verfah­ rensluft verwendet wird.A swirl burner with a process air flow to stabilize the ver combustion of the fuel mixture and to suppress vibration 10 to 50 vol.% Process air, based on the total air flow. This Process air flow lowers the by increasing the air ratio in the system  Efficiency drastically. The temperature level in the exhaust gas drops sharply and that edge areas touching the flame are practically quenched, so that high CO concentrations occur, especially when fresh air is used as a process rensluft is used.

Wie z. B. die DE 38 21 526 A1, die US 4,903,615, die DE 87 17 721 U1 und DE 197 32 867 A1 zeigen, ist es bei Brennern der unterschiedlichsten Bauarten bekannt, zur Verbesserung der Verbrennung einen Anteil des Abgases zurück zu führen und der Verfahrensluft und/oder der Frischluft vor dem Brennelement zuzuführen. Dies bedingt aber in jedem Fall einen Eingriff in den Grundaufbau des Gesamtbrenners, der häufig unerwünschte Nebeneffekte mit sich bringt.Such as B. DE 38 21 526 A1, US 4,903,615, DE 87 17 721 U1 and DE 197 32 867 A1 show, it is for burners of various types known to improve the combustion a portion of the exhaust gas back lead and the process air and / or the fresh air before the fuel assembly supply. In any case, however, this requires an intervention in the basic structure the overall burner, which often has undesirable side effects.

Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einem Drallbrenner der eingangs erwähnten Art einen Anteil an Abgas bei der Verbrennung zuzuführen, ohne den für die Flammenstabilisierung die CO2-Reduzierung und die Verbesserung der Verbren­ nung vorgenommenen Brenneraufbau zu verändern.It is an object of the invention to supply a portion of exhaust gas during combustion in a swirl burner of the type mentioned above, without changing the CO 2 reduction and the improvement of the combustion structure made for the flame stabilization.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch auf einfache Weise gelöst, dass der Führungsleitung ein mehr oder weniger großer Anteil an zurückgeführtem Abgas ohne oder mit Frischluftanteil zuführbar ist und dass das Ende der in die Brennkammer geführten Brennstoff-Zuleitung und Führungsleitung von einem Quarzglasrohrabschnitt umschlossen ist, der im Anschluss an den Drallkörper in der Brennkammer eine Flammenkammer abteilt.This object is achieved in a simple manner according to the invention in that the management has a more or less large share of returned Exhaust gas can be supplied with or without fresh air and that the end of the in the Combustion chamber led fuel supply line and guide line from one Quartz glass tube section is enclosed, which is connected to the swirl body in a flame chamber divides the combustion chamber.

Mit dem Quarzglasrohrabschnitt wird im Anschluss an den Drallkörper in der Brennkammer eine Flammenkammer abgeteilt, der zur Verbesserung der Ver­ brennung mit einem Anteil von rückgeführtem Abgas vermischte Frischluft zugeführt wird, ohne den eigentlichen Grundaufbau des Brennersystems ver­ ändern zu müssen. Die Flamme wird in der Flammenkammer zudem weiter sta­ bilisiert und geführt, so dass eine Abschreckung durch die Brennkammer selbst gerade im heißen Bereich vermieden wird. Der Wirkungsgrad steigt, die CO2- Konzentration im Abgas nimmt ab, lediglich die sehr niedrigen NO2-Werte neh­ men leicht zu. Mit dem Gebläse und dem Regelglied kann der Anteil an rück­ geführtem Abgas und der zugeführten Frischluft verändert werden.With the quartz glass tube section, a flame chamber is separated off from the swirl body in the combustion chamber, to which fresh air mixed with a portion of recirculated exhaust gas is fed to improve combustion without having to change the actual basic structure of the burner system. The flame is also further stabilized and guided in the flame chamber, so that quenching by the combustion chamber is avoided even in the hot area. The efficiency increases, the CO 2 concentration in the exhaust gas decreases, only the very low NO 2 values increase slightly. The proportion of recirculated exhaust gas and the fresh air supplied can be changed with the blower and the control element.

In einer vereinfachten Ausführung kann auch vorgesehen sein, dass das rück­ geführte Abgas über einen fest installierten Bypass direkt der Führungsleitung zuführbar ist.In a simplified embodiment it can also be provided that the rear guided exhaust gas via a permanently installed bypass directly to the guide line is feedable.

Der konstruktive Aufbau der Brennkammer ist dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer eine wassergekühlte Grundplatte, eine wassergekühlte Deckel­ platte aufweist, die die offenen Stirnseiten eines Kammergehäuses unter Zwi­ schenlage von Dichtungen verschließen. Das Kammergehäuse ist vorzugsweise als Quarzglasrohrabschnitt ausgebildet und die Grundplatte und die Deckelplatte bestehen aus Aluminium.The structural design of the combustion chamber is characterized in that the Combustion chamber a water-cooled base plate, a water-cooled lid plate which has the open end faces of a chamber housing under Zwi Close the position of the seals. The chamber housing is preferred formed as a quartz glass tube section and the base plate and the cover plate are made of aluminum.

Das Kammergehäuse ist vorzugsweise koaxial zum Quarzglasrohrabschnitt der Flammenkammer angeordnet.The chamber housing is preferably coaxial with the quartz glass tube section Flame chamber arranged.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungs­ beispiels näher erläutert.The invention is based on an embodiment shown in the drawing example explained in more detail.

Eine Grundplatte 14 und eine Deckelplatte 16 verschließen die offenen Stirn­ seiten eines Kammergehäuses 15. Dabei sind die aus Aluminium bestehenden Platten aus Aluminium und wassergekühlt, während das Kammergehäuse 15 als ein Quarzglasrohrabschnitt ausgebildet ist. Die Grundplatte 14 und die De­ ckelplatte 16 verschließen die Brennkammer BK dicht, wie die Dichtungen 17 und 18 zeigen, so dass das Abgas AbG nur über die Abgasleitung 19 aus der Brennkammer BK entweichen kann.A base plate 14 and a cover plate 16 close the open end sides of a chamber housing 15 . The aluminum plates are made of aluminum and water-cooled, while the chamber housing 15 is designed as a quartz glass tube section. The base plate 14 and the cover plate 16 close the combustion chamber BK tightly, as the seals 17 and 18 show, so that the exhaust gas AbG can only escape from the combustion chamber BK via the exhaust line 19 .

Im Zentrum der Grundplatte 14 wird eine Brennstoff-Zuleitung 11 in die Brenn­ kammer BK eingeführt, die das Brennstoffgemisch BG einem Drallkörper 10 zu­ führt. Der Drallkörper 10 sitzt bündig in dem in der Brennkammer BK angeord­ neten Ende der Brennstoff-Zuleitung 11. Koaxial zur Brennstoff-Zuleitung 11 mündet in der Brennkammer BK eine Führungsleitung 12 für die Verfahrensluft VL, wobei das in der Brennkammer liegende Ende derselben mit einer Lochring­ scheibe 13 abgeschlossen und bündig mit dem Drallkörper 10 abschließt.In the center of the base plate 14 , a fuel supply line 11 is introduced into the combustion chamber BK, which leads the fuel mixture BG to a swirl body 10 . The swirl body 10 sits flush in the end of the fuel supply line 11 arranged in the combustion chamber BK. Coaxial with the fuel supply line 11 , a guide line 12 for the process air VL opens into the combustion chamber BK, the end of the same lying in the combustion chamber being closed with a perforated ring disk 13 and flush with the swirl body 10 .

An der Abgasleitung 19 wird ein Anteil AbGt an Abgas abgezweigt und über die Abzweigleitung 20, ein Gebläse 23 und eine Anschlussleitung 24 der Führungs­ leitung 12 als Verfahrensluft VL zugeführt. Als Verfahrensluft VL kann nur Abgas verwendet werden, das über einen fest installierten Bypass direkt der Führungsleitung 12 zugeführt wird. Ist mit der Abzweigleitung 20 über ein Regelglied 22 eine Frischluftleitung 21 verbindbar, dann kann dem Abgas auch ein Anteil Frischluft FL beigemischt werden, so dass über die Anschlussleitung 24 ein Gemisch aus Frischluft und Abgasanteil FL + AbGt als Verfahrensluft in die Brennkammer BK geleitet wird. Die Randbereiche des Drallkörpers und der aus dem Drallkörper 10 tretenden Flamme werden nicht nur durch die Verfah­ rensluft VL geführt, sondern auch mehr oder weniger erwärmt, was die Ver­ brennung bezüglich Temperaturniveau, Wirkungsgrad und CO-Konzentration im Abgas verbessert. Die Verbesserung wird dadurch noch größer, dass die Ver­ fahrensluft VL und die Flamme über einen Quarzglasrohrabschnitt 25 in einer Flammenkammer FK zusätzlich geführt wird, ehe das Abgas in die Brennkammer BK und aus dieser in die Abgasleitung 19 gelangen kann.At the exhaust line 19 , a portion AbGt of exhaust gas is branched off and fed via the branch line 20 , a blower 23 and a connecting line 24 to the guide line 12 as process air VL. Only exhaust gas that is fed directly to the guide line 12 via a permanently installed bypass can be used as process air VL. If a fresh air line 21 can be connected to the branch line 20 via a control element 22 , then a portion of fresh air FL can also be added to the exhaust gas, so that a mixture of fresh air and exhaust gas portion FL + AbGt is fed as process air into the combustion chamber BK via the connecting line 24 . The edge areas of the swirl body and the flame emerging from the swirl body 10 are not only guided by the process air VL, but also more or less heated, which improves the combustion in terms of temperature level, efficiency and CO concentration in the exhaust gas. The improvement is even greater in that the process air VL and the flame are additionally passed through a quartz glass tube section 25 in a flame chamber FK before the exhaust gas can get into the combustion chamber BK and from there into the exhaust line 19 .

Claims (8)

1. Drallbrenner mit einem in einem in einer Brennkammer mit Abgasauslass untergebrachten Drallkörper, der im Auslass der Brennstoff-Zuführung angeordnet und mit der Brennstoff-Zuleitung von einer koaxialen Führungsleitung für Verfahrensluft zur Stabilisierung der Flamme umschlossen ist, wobei die Führungsleitung die Brennstoff-Zuleitung und der Drallkörper in der Brennkammer bündig abschließen, dadurch gekennzeichnet,
dass der Führungsleitung (12) ein mehr oder weniger großer Anteil an zurückgeführtem Abgas (AbGt) ohne oder mit Frischluftanteil (FL) zuführbar ist und
dass das Ende der in die Brennkammer (BK) geführten Brennstoff- Zuleitung (11) und Führungsleitung (12) von einem Quarzglasrohrab­ schnitt (25) umschlossen ist, der im Anschluss an den Drallkörper (10) in der Brennkammer (BK) eine Flammenkammer (FK) abteilt.1. Swirl burner with a swirl body accommodated in a combustion chamber with an exhaust gas outlet, which is arranged in the outlet of the fuel supply and is enclosed with the fuel supply line by a coaxial guide line for process air to stabilize the flame, the guide line being the fuel supply line and close the swirl body flush in the combustion chamber, characterized in that
that a more or less large proportion of recirculated exhaust gas (AbGt) can be supplied to the guide line ( 12 ) without or with fresh air (FL) and
that the end of the fuel feed line ( 11 ) and guide line ( 12 ) guided into the combustion chamber (BK) is enclosed by a quartz glass tube section ( 25 ) which, following the swirl body ( 10 ) in the combustion chamber (BK), has a flame chamber ( FK). 2. Drallbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Brennkammer (BK) die Führungsleitung (12) bündig mit der Brennstoff-Zuleitung (11) und dem Drallkörper (10) endet und dass die Führungsleitung (12) für die Verfahrensluft (VL) mit einer Loch­ ringscheibe (13) abgeschlossen ist.2. Swirl burner according to claim 1, characterized in that in the combustion chamber (BK) the guide line ( 12 ) ends flush with the fuel supply line ( 11 ) and the swirl body ( 10 ) and that the guide line ( 12 ) for the process air (VL ) is completed with a perforated washer ( 13 ). 3. Drallbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (BK) eine wassergekühlte Grundplatte (14), eine wassergekühlte Deckelplatte (16) aufweist, die die offenen Stirnseiten eines Kammergehäuses (15) unter Zwischenlage von Dichtungen (17, 18) verschließen.3. Swirl burner according to claim 1 or 2, characterized in that the combustion chamber (BK) has a water-cooled base plate ( 14 ), a water-cooled cover plate ( 16 ) which the open end faces of a chamber housing ( 15 ) with the interposition of seals ( 17 , 18th ) close. 4. Drallbrenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Kammergehäuse (15) als Quarzglasrohrabschnitt ausgebildet ist und dass die Grundplatte (14) und die Deckelplatte (16) aus Aluminium be­ stehen.4. Swirl burner according to claim 3, characterized in that the chamber housing ( 15 ) is designed as a quartz glass tube section and that the base plate ( 14 ) and the cover plate ( 16 ) are made of aluminum. 5. Drallbrenner nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kammergehäuse (15) koaxial zum Quarzglasrohrabschnitt (25) für die Flammenkammer (FK) angeordnet ist.5. Swirl burner according to claim 3 or 4, characterized in that the chamber housing ( 15 ) is arranged coaxially to the quartz glass tube section ( 25 ) for the flame chamber (FK). 6. Drallbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das rückgeführte Abgas über ein Gebläse direkt als Verfahrensluft der Führungsleitung (12) zuführbar ist. 6. Swirl burner according to claim 1, characterized in that the recirculated exhaust gas can be fed directly as process air to the guide line ( 12 ) via a blower. 7. Drallbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das rückgeführte Abgas über einen fest installierten Bypass direkt der Führungsleitung (12) zuführbar ist.7. Swirl burner according to claim 1, characterized in that the recirculated exhaust gas can be fed directly to the guide line ( 12 ) via a permanently installed bypass. 8. Drallbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das rückgeführte Abgas über einen fest installierten Bypass direkt der Führungsleitung (12) zuführbar ist.8. Swirl burner according to one of claims 1 to 7, characterized in that the recirculated exhaust gas can be fed directly to the guide line ( 12 ) via a permanently installed bypass.
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