DE10024796A1 - Luftstufenbrenner mit einer Brennerbodenplatte - Google Patents

Luftstufenbrenner mit einer Brennerbodenplatte

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Abstract

Luftstufenbrenner mit einer Brennerbodenplatte (3), in der über eine Umfangslinie verteilt Gasdüsen (8) angeordnet sind, die mit einem Gaseinlaßstutzen in Verbindung stehen, wobei ein zentraler, die Brennerbodenplatte (3) durchsetzender Luftanschlußstutzen (6) vorgesehen ist, der in einen von der Brennerbodenplatte (3) abgeschlossenen Brennraum hineinragenden Luftverteiler (2) übergeht, der innerhalb des Brennraumes (1) mit Luftauslaßöffnungen (13, 14) versehen ist. Um den NO x Ausstoß zu reduzieren, ist vorgesehen, daß der Luftverteiler (2) lediglich in seinem der Brennerbodenplatte (3) benachbarten Bereich (10) und in seinem von der Brennerbodenplatte (3) entferntesten Bereich (12) mit Luftauslaßöffnungen (13, 14) versehen ist, wobei zwischen diesen Bereichen der Luftverteiler (2) einen dichten Mantel aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Luftstufenbrenner gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei bekannten derartigen Luftstufenbrennern ist der Luftverteiler im wesentlichen zylindrischen ausgebildet und ist mit gleichmäßig über den Mantel des Luftverteilers verteilt angeordneten Luftauslaßöffnungen versehen, die im wesentlichen gleich groß sind, so daß sich für den gesamten Luftverteiler eine im wesentlichen einheitliche spezifische Luftaustrittsfläche ergibt.
Bei solchen Luftstufenbrenner ergibt sich jedoch der Nachteil, daß im der Brennerbodenplatte nahen Bereich Luftzahlen gegeben sind, bei denen zwar ein zündfähiges Gemisch sichergestellt ist, aber durch den hohen Sauerstoffgehalt NOx in einem erheblichen Ausmaß thermisch gebildet wird.
Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und einen Luftstufenbrenner der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei dessen Betrieb nur wenig NOx entsteht.
Erfindungsgemäß wird dies bei einem Luftstufenbrenner der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale es Anspruches 1 erreicht.
Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ist es auf einfache Weise möglich die Luftzahlen in verschiedenen Bereichen des Brennraumes an die jeweiligen Erfordernisse im Hinblick auf eine weitergehende Reduktion des NOx Ausstoßes anzupassen. Dabei können im der Brennerbodenplatte benachbarten Bereich des Brennraumes, bzw. des Luftverteilers Luftzahlen im Bereich von ca. 0,6 bis 0,9 erreicht werden. Bei solchen Luftzahlen liegt ein zündfähiges Gemisch vor, wobei es jedoch durch den Sauerstoffmangel kaum zur Bildung von NOx kommt.
In dem mittleren Bereich des Luftverteilers entsprechenden Bereich des Brennraumes erfolgt eine weitere Abreaktion des vorher gebildeten zündfähigen Gemisches. Dabei wird in der Regel Wärme an die Umgebung, zumeist an einen Wärmetauscher ausgekoppelt und dadurch das Temperaturniveau in der Verbrennungszone gesenkt. Dadurch wird ebenfalls das Ausmaß der Bildung von NOx sehr erheblich abgesenkt.
Im von der Bodenplatte entferntesten Bereits des Luftverteilers findet die Restluftzugabe zur Erreichung überstöchiometrischer Luftverhältnisse statt. Dadurch ist es möglich, einen vollständigen Ausbrand des Brenngas-Luftgemisches sicherzustellen. Durch die vorherige Wärmeauskoppelung im mittleren Bereich des Brennraumes werden die beim vollständigen Ausbrand erreichten Spitzentemperaturen deutlich abgesenkt und die Bildung von NOx ohne Nachteile bei den CO-Emissionen drastisch reduziert.
Durch entsprechende Wahl der axialen Erstreckungen der drei Zonen des Luftverteilers ist es ebenfalls möglich, die Verhältnisse bei der Verbrennung im Sinne einer Reduktion der NOx Bildung zu beeinflussen.
Durch die Merkmale des Anspruches 2 kann die Einstellung der in diesem Bereich erreichbaren Luftzahlen auf sehr einfache Weise erreicht werden.
Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich durch die Merkmale des Anspruches 3.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert, die schematisch einen erfindungsgemäßen Luftstufenbrenner zeigt.
Bei einem erfindungsgemäßen Luftstufenbrenner ist ein Brennraum 1 an seiner Unterseite mit einer Brennerbodenplatte 3 abgeschlossen. In dieser Brennerbodenplatte 3 sind entlang einer Umfangslinie verteilt angeordnete Gasdüsen 8 angeordnet, die über einen nicht dargestellten Gasanschluß mit Gas versorgbar sind.
Weiter ist die Brennerbodenplatte 3 von einem zentral angeordneten Luftanschlußstutzen 6 durchsetzt, der im Inneren des Brennraumes 1 in einen Luftverteiler 2 übergeht.
Der Luftverteiler 2 weist in seinem der Brennerbodenplatte 3 angrenzenden Bereich 10 es Luftverteilers 2 Luftauslaßöffnungen 13 auf, die in diesem Bereich für Luftzahlen im Bereich von 0,6 bis 0,9 sorgen. Dies bedeutet, daß im Bereich 10 des Luftverteilers 2 zwar ein zündfähiges Gemisch entsteht, daß aber bei dessen Verbrennung Sauerstoffmangel herrscht und es daher kaum zur thermischen Bildung von NOx kommt.
Im mittleren Bereich 11 des Luftverteilers 2 fehlen Luftauslaßöffnungen. In diesem Bereich erfolgt eine weitere Abreaktion des vorher gebildeten Gemisches, wobei in diesem Bereich auch eine Auskoppelung von Wärme über einen nicht dargestellten Wärmetauscher erfolgt, wodurch die Temperatur des Gemisches entsprechend abgesenkt wird, auch dies führt dazu, daß kaum NOx gebildet wird.
Im obersten Bereich 12 des Luftverteilers 2 sind ebenfalls Luftausströmöffnungen 4 vorgesehen, über die Restluft zugegeben wird, um überstöchiometrische Luftverhältnisse sicherzustellen. Dadurch wird ein vollständiger Ausbrand des Brenngas-Luftgemisches ermöglicht, wodurch die Bildung von CO weitgehend vermieden wird. Durch die vorherige Wärmeauskoppelung im mittleren Bereich des Brennraumes 1 werden die beim vollständigen Ausbrand erreichten Spitzentemperaturen deutlich abgesenkt und daher die thermische Bildung von NOx ohne Nachteil für den CO Ausstoß sehr weitgehend abgesenkt.

Claims (3)

1. Luftstufenbrenner mit einer Brennerbodenplatte (3) in der über eine Umfangslinie verteilt Gasdüsen (8) angeordnet sind, die mit einem Gaseinlaßstutzen in Verbindung stehen, wobei ein zentraler, die Brennerbodenplatte (3) durchsetzender Luftanschlußstutzen (6) vorgesehen ist, der in einem von der Brennerbodenplatte (3) abgeschlossenen Brennraum (1) hineinragenden Luftverteiler (2) übergeht, der innerhalb des Brennraumes (19) mit Luftauslaßöffnungen (13, 14) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftverteiler (2) lediglich in seinem der Brennerbodenplatte (3) benachbarten Bereich (10) und in seinem von der Brennerbodenplatte (3) entferntesten Bereich (12) mit Luftauslaßöffnungen (13, 14) versehen ist, wobei zwischen diesen Bereichen der Luftverteiler (2) einen dichten Mantel aufweist.
2. Luftstufenbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftverteiler (2) in seinem der Brennerbodenplatte (3) angrenzenden Bereich (10) einen größeren Durchmesser aufweist, als in seinem von der Brennerbodenplatte (3) entferntesten Bereich (12).
3. Luftstufenbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die spezifische Luftaustrittsfläche der Luftauslaßöffnungen (13) im der Brennerbodenplatte (3) angrenzenden Bereich (10) größer als in dem von der Brennerbodenplatte (3) entferntesten Bereich (14) des Luftverteilers (2) ist.
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