DE102007023299B4

DE102007023299B4 - Method of flame modeling and blower burner for carrying out the method

Info

Publication number: DE102007023299B4
Application number: DE102007023299A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dreizler; Daniel Dreizler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-05-19
Filing date: 2007-05-16
Publication date: 2012-03-22
Anticipated expiration: 2027-05-17
Also published as: DE102007023299A1

Abstract

Verfahren zum Verbrennen von flüssigen und/oder gasförmigen Brennstoffen unter Zuführung von Verbrennungsluft sowie mit oder ohne rückgeführtem Abgas, – mit mindestens einer in Bezug auf einen Flammraum (Flammrohr) weitgehend zentral angeordneten, über eine zentrale Brennstoffdüse (5, 14, 23, 24) (Gas oder Öl) und einer dieser Brennstoffdüse zugeordneten Luftmischeinrichtung der Verbrennungsluftzufuhr gebildeten Kernflamme (6, 15, 22, 26), – mit einer um diese Kernflamme mit Abstand über mehrere Außenbrennstoffdüsen (3, 12, 29, 30) (Gas oder Öl) und einer diesen Diesen zugeordneten Luftmischeinrichtung der Verbrennungsluftzufuhr gebildeten Hüllflamme (4, 13, 28) und – mit Steuerung der Brennstoffzufuhr zu den Düsen, dadurch gekennzeichnet, – dass während des Verbrennungsbetriebs die Brennstoff- und/oder Verbrennungsluftzufuhr zur Kernflamme unabhängig von der Hüllflamme änderbar ist, – dass durch eine solche Änderung das Größenverhältnis der Flammen zueinander änderbar ist und – dass...Method for burning liquid and / or gaseous fuels with the supply of combustion air and with or without recirculated exhaust gas, - with at least one largely centrally arranged in relation to a flame chamber (flame tube), via a central fuel nozzle (5, 14, 23, 24) (Gas or oil) and an air mixing device associated with this fuel nozzle of the combustion air supply, core flame (6, 15, 22, 26), - with a core flame around this core flame at a distance via a plurality of external fuel nozzles (3, 12, 29, 30) (gas or oil) and an enveloping flame (4, 13, 28) formed with this associated air mixing device of the combustion air supply and - with control of the fuel supply to the nozzles, characterized in that - during combustion operation, the fuel and / or combustion air supply to the core flame can be changed independently of the enveloping flame , - that by such a change the size ratio of the flames is mutually changeable and - that ...

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren, bzw. einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, bzw. des Anspruchs 11.The invention is based on a method or a device for carrying out this method according to the preamble of claim 1 or of claim 11.

Ein grundsätzliches Problem bei der Verbrennung von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen über derartige Verfahren, bzw. Vorrichtungen besteht in der Ausbildung, bzw. Gestaltung der Flamme um einerseits zur Einsparung von Brennstoff einen möglichst guten wirksamen Wärmeübergang von der Flamme an das Wärmeträgermaterial, beispielsweise Wasser, z. B. innerhalb eines Heizkessels, zu erreichen und andererseits durch die Gestaltung bzw. Ausbildung der Flamme den zunehmend strengeren Anforderungen an die Entgiftung des Abgases zu genügen.A fundamental problem in the combustion of liquid or gaseous fuels via such methods, or devices consists in the formation or design of the flame on the one hand to save fuel the best possible effective heat transfer from the flame to the heat transfer material, such as water, eg , B. within a boiler, and on the other hand by the design or training of the flame to meet the increasingly stringent requirements for the detoxification of the exhaust gas.

Es ist bekannt bei Verfahren bzw. Vorrichtungen zur Abgasentgiftung eine teilweise Rückführung von Abgasen in die Wurzel der Flamme während des Verbrennungsvorgangs durchzuführen ( EP 0 347 834 A2 ; Dreizier), wodurch die Verbrennungstemperatur und damit der Anteil des giftigen NO_x im Gesamtabgas des Verbrennungsvorgangs reduziert wird. Um dies zu erzielen sind bei dem bekannten Brennerkopf und entsprechenden Verfahren an dem die Flamme gestaltenden Brennrohr bzw. dem sich anschließenden Flammrohr, radiale Öffnungen vorhanden zur Rezirkulation von Abgas, wobei diese Rezirkulation noch durch in die Flamme ragende Stege unterstützt wird. Die Rückführung von Abgasen ist sowohl im Außenbereich der Flamme als auch bis hin zur Wurzel erforderlich, um die gewünschte NO_x-Reduzierung zu erzielen.It is known in exhaust detoxification processes to perform partial recirculation of exhaust gases into the root of the flame during the combustion process ( EP 0 347 834 A2 ; Dreizier), whereby the combustion temperature and thus the proportion of toxic NO _x in the total exhaust gas of the combustion process is reduced. In order to achieve this, in the known burner head and corresponding methods on which the flame-shaping combustion tube or the adjoining flame tube, radial openings exist for the recirculation of exhaust gas, this recirculation is still supported by projecting into the flame webs. Exhaust gas recirculation is required both outside the flame and down to the root to achieve the desired NO _x reduction.

Bei einer anderen bekannten gattungsgemäßen aber nur für Heizöl bestimmten Feuerungsanlage ( EP 0 913 631 A2 ; Weishaupt), bei der ebenfalls zur Stickoxidreduzierung Abgase in die Flamme zurückgeführt werden, sind um eine zentrale Zerstäuberdüse herum mit eigener Zündeinrichtung zur Erzielung einer möglichst homogenen Verteilung von Brennstoff, Luft und Abgas zusätzliche Zerstäuberdüsen gleichmäßig beabstandet angeordnet, wie auch sonst in vielfältiger Weise durch den Stand der Technik bekannt. Obwohl auf die zentrale Zerstäuberdüse für ihre Aufgabe als Pilot- oder Zündflammdüse nur ein entsprechend verhältnismäßig geringer Anteil des verbrauchten Brennstoffes entfällt, besteht auch hier das Problem der Rezirkulation von Abgas zu der Verbrennungsluft aller Düsen, wofür in wohl kaum wirksamer Weise ein Ringscheibenstaukörper um die zentrale Düse und zwischen den um diese herum angeordneten Düsen vorgesehen ist. Das Problem der Rezirkulation von Abgas der einzelnen die Hüllflamme bildenden Düsen ist hier nicht gelöst. Durch den um die Kernflamme herum bzw. einen Abstand zwischen den Hüllflammen und der Kernflamme bildenden Ringscheibe bzw. Volumenstaukörper als Staukörper wird hier versucht, eine für die NO_x-Reduzierung erforderliche Rezirkulation von Abgas über einen Ringspalt zwischen Ringscheibenstaukörper und Volumenstaukörper zu erzielen. Hierbei spielt angeblich die Größe des Ringspalts zwischen Volumenstaukörper und Ringscheibenstaukörper eine entscheidende Rolle.In another known generic but only for heating oil firing plant ( EP 0 913 631 A2 ; Weishaupt), are also attributed to the nitrogen oxide reduction exhaust gases in the flame are arranged around a central atomizer around with its own ignition device to achieve the most homogeneous distribution of fuel, air and exhaust evenly distributed atomizer nozzles, as well as otherwise in many ways by the Known in the art. Although only a correspondingly relatively small proportion of the fuel consumed is omitted on the central atomizer nozzle for their task as a pilot or Zündflammdüse, here is the problem of recirculation of exhaust gas to the combustion air of all nozzles, for which in hardly any effective way an annular disk jam body around the central Nozzle and between the nozzles arranged around it is provided. The problem of the recirculation of exhaust gas of each of the enveloping flame forming nozzles is not solved here. By around the core flame around or a distance between the Hüllflammen and the nuclear flame forming annular disc or volume accumulation body as a bluff body is here trying to achieve a required for the NO _x reduction recirculation of exhaust gas through an annular gap between annular disc accumulation body and volume accumulation body. This allegedly plays the size of the annular gap between the volume accumulation body and disc ring body a crucial role.

Die zentrale Flamme dient als Pilotflamme und dient auch als Zündflamme. Allerdings hat ihre Temperatur keine Wirkung auf die Rauchgase der Hüllflamme und deren Abgase. Die bei dieser Verbrennung angestrebte Mischphase zwischen Brennstoff, Verbrennungsluft und Rauchgas würde auch wegen der Staukörper nicht zu einer Abkühlung der Flammenwurzel von Hüllflamme und Kernflamme führen können.The central flame serves as a pilot flame and also serves as a pilot flame. However, their temperature has no effect on the flue gases of the envelope flame and their exhaust gases. The desired during this combustion mixing phase between fuel, combustion air and flue gas would not lead to a cooling of the flame root of Hüllflamme and nuclear flame because of the bluff body.

Da der Wärmeübergang von der Flamme auf der Abtrennung des Wärmeträgermaterials dienenden Wand eines Heizkessels z. T. auf Strahlung, im wesentlichen aber auf Konvektion, beruht, muss bei der Gestaltung und Ausbildung der Flamme auch dieses beachtet werden. Besonders bei Verfahren oder Vorrichtungen der gattungsgemäßen Art trägt die Kernflamme aber kaum zur Konvektion bei. Diese Kernflamme ist aber für das laufende Entzünden des Brennstoff-Luft-Gemisches der Hüllflamme von erheblicher Bedeutung, da insbesondere wegen der für einen guten Wirkungsgrad maßgebenden Verwirbelung des Brennstoff-Luft-Gemisches, ein Abreißen der Flamme beachtet sein muss. Aus diesem Grund sind bei den oben genannten bekannten Brennerköpfen eine Zentralflamme bildende zentrale Brennstoffdüsen vorgesehen. Allerdings ist bei diesen gattungsgemäßen Brennern durch das Flammrohr und die Brennstoffzufuhr die Brennstoffaufteilung zur Kernflamme und zur Hülle durch die Konstruktion immer fest vorgegeben, so dass sich für eine Leistungsänderung des Brenners immer auch simultan die Brennstoffzufuhr zu Kernflamme und Hüllflamme ändert und dies bei gleichbleibender Brennstoffaufteilung. Bei zunehmenden Leistungen und bei entsprechend ansteigendem Energiebedarf nimmt somit der nicht nutzbare Anteil der Feuerung, nämlich der Kernflamme, unverhältnismäßig zu.Since the heat transfer from the flame on the separation of the heat transfer material serving wall of a boiler z. T. is based on radiation, but essentially convection, must be considered in the design and training of the flame and this. However, especially in processes or devices of the generic type, the nuclear flame scarcely contributes to the convection. However, this nuclear flame is for the ongoing ignition of the fuel-air mixture of the envelope flame of considerable importance, since in particular because of the decisive for a good efficiency turbulence of the fuel-air mixture, a tearing of the flame must be considered. For this reason, a central flame forming central fuel nozzles are provided in the above-mentioned known burner heads. However, in these generic burners through the flame tube and the fuel supply the fuel distribution to the core flame and the shell always fixed by the design, so that for a change in performance of the burner always also simultaneously the fuel supply to the core flame and envelope flame changes and this with the same fuel distribution. With increasing performance and with correspondingly increasing energy requirements, the unusable proportion of the firing, namely the nuclear flame, thus increases disproportionately.

Bei einem anderen bekannten Brenner ( US 4,373,896 A ; Zwick et al) wird die Verbrennungsluft zur Kernnflamme zur Rezirkulation gebracht, indem in dem Luftstrom eine zusätzliche Scheibe angeordnet ist, die eine Rezirkualtion der Flamme und damit des Abgases bewirkt, wobei zur Verstärkung dieser Wirkung der Kraftstoffstrahl geschraubt wird. Der Kraftstoffstrahl bzw. der Luftstrom wird gleichmäßig eingespritzt, insbesondere zur Vermeidung von Nachspritzeffekten. Vom gesamten Aufbau her handelt es sich bei diesem um einen sogenannten Querstrombrenner anderer Gattung als die Erfindung (Erfindung ist ein Parallelstrombrenner), mit dem eine Modellierung der Kernflamme aber nicht möglich ist. Die Pilotflamme endet in dem „konstanten Luftstrom” und ist dort nicht änderbar. Außerdem ist ein Kühlen oder Kühlhalten der Wurzel der Hüllflamme aufgrund eines Rezirkulierens von Abgas in der Kernflamme nicht gegeben. Ein Querstrombrenner braucht immer eine Pilotflamme und ist nur für Kanäle als Brennraum und nicht für Kessel geeignet. Die Verbrennungsluft zur Kernflamme wird zur Rezirkulation gebracht indem in den Luftstrom eine zusätzliche Scheibe angeordnet ist, die eine Rezirkulation der Flamme und damit des Abgases bewirkt, wobei zur Verstärkung dieser Wirkung der Kraftstoffstrahl geschraubt wird. Der Kraftstoffstrahl bzw. der Luftstrom wird gleichmäßig eingespritzt mit insbesondere der Vermeidung von Nachspritzeffekten.In another known burner ( US 4,373,896 A ; Zwick et al.), The combustion air is recirculated to the core flame by an additional disc is arranged in the air flow, which causes a Rezirkualtion the flame and thus the exhaust gas, wherein the fuel jet is screwed to enhance this effect. The fuel jet or the air flow is injected evenly, in particular to avoid Nachspritzeffekten. From the overall construction, this is a so-called cross-flow burner of a different kind than the invention (invention is a parallel flow burner), with which a modeling of the nuclear flame is not possible. The pilot flame ends in the "constant airflow" and can not be changed there. In addition, cooling or cooling of the root of the envelope flame due to recirculation of exhaust gas in the core flame is not given. A cross-flow burner always needs a pilot flame and is only suitable for ducts as a combustion chamber and not for boilers. The combustion air to the core flame is brought to recirculation by an additional disc is arranged in the air flow, which causes a recirculation of the flame and thus the exhaust gas, wherein the fuel jet is screwed to reinforce this effect. The fuel jet or the air flow is injected evenly with in particular the avoidance of Nachspritzeffekten.

Bei wieder einem anderen Verbrennungsverfahren ( DE 102 57 704 A1 ; Alstom) betrifft der Gegenstand dieser Patentanmeldung ein Verfahren zur Verbrennung eines Brennstoffs bei einer Gasturbine über eine Freistrahldüse. Die Geschwindigkeit der Eindüsung über Hochgeschwindigkeitsdüsen erzeugen über eine Rezirkulation des Rauchgases und die entsprechend starke Verdünnung des Brennstoffoxidationsmittelgemisches eine Reduzierung der Schadstoffemissionen, insbesondere NO_x und CO. Bei der Rezirkulation werden Temperaturen bis zur Selbstzündung erreicht. Das Brennstofffluid wird hinreichend stark verdünnt, damit dadurch auch eine Stickoxidbildung gering bleibt. Die Eintrittsdüsen am Brennraum für den Brennstofffluidfreistrahl sind laut Gegenstand hierbei als Hochgeschwindigkeitsdüsen ausgebildet, so dass mit der Eindüsung ein ausreichend hoher Impuls erzeugt wird, über den die Rezirkulation des Rauchgases und die entsprechend starke Verdünnung des Brennstoffoxidationsmittelgemisches erreicht wird.In another combustion method ( DE 102 57 704 A1 ; Alstom), the subject of this patent application relates to a method of combusting a fuel in a gas turbine via a free-jet nozzle. The speed of the injection via high-speed nozzles produce via a recirculation of the flue gas and the correspondingly high dilution of the fuel oxidant mixture, a reduction in pollutant emissions, in particular NO _x and CO. During recirculation, temperatures are reached until auto-ignition. The fuel fluid is sufficiently diluted, so that even a nitrogen oxide formation remains low. According to the object, the inlet nozzles on the combustion chamber for the fuel fluid free jet are designed as high-speed nozzles, so that with the injection a sufficiently high pulse is generated, via which the recirculation of the flue gas and the correspondingly high dilution of the fuel oxidant mixture is achieved.

Bei einem anderen bekannten Brennerkopf ( EP 0 857 915 A2 ; ELCO) wird durch eine zentral angeordnete Zerstäuberdüse für flüssige Brennstoffe und um diese angeordnete Gasdüsen, in Verbindung mit die Rezirkulation von Abgas fördernden Leiteinrichtungen, in einem Flammrohr erreicht, dass sich die Flammenfront erst in einem gewissen Abstand vom Brennkopf im Brennraum bildet. Hierdurch soll die Möglichkeit bestehen, dass das radial zugeführte Abgas zur Wurzel der Flamme gelangt, um auch dort die oben genannten Vorteile beim Verbrennungsablauf zu erzielen. Da dadurch natürlich eine größere Gefahr des Abreißens der Flamme besteht, wird außerdem dort vorgeschlagen, zusätzlich zur örtlichen Stabilisierung der beabstandeten Flamme einen mit gasförmigen Brennstoffen arbeitenden Stützbrenner einzusetzen, der trotz der zentralen Ölzerstäuberdüse eine Kontinuität des Verbrennungsablaufs gewährleisten soll.In another known burner head ( EP 0 857 915 A2 ; ELCO) is achieved by a centrally arranged atomizing nozzle for liquid fuels and arranged around these gas nozzles, in conjunction with the recirculation of exhaust gas conveying guide devices in a flame tube, that the flame front is formed only at a certain distance from the combustion head in the combustion chamber. This is intended to ensure that the radially supplied exhaust gas reaches the root of the flame in order to achieve the above-mentioned advantages in the combustion process there as well. Since this, of course, a greater risk of tearing the flame, it is also proposed there in addition to the local stabilization of the spaced flame to use a working with gaseous fuels support burner, which should ensure a continuity of the combustion process despite the central Ölzerstäuberdüse.

Bei wieder einer anderen bekannten Verbrennungsvorrichtung ( EP 0 478 305 A2 ; Hitachi), die in erster Linie als Vormischbrenner für Gasturbinen dient und bei der zentralsymmetrisch Gasdüsen angeordnet sind, ist in den Strom aus Verbrennungsluft und Brenngas jeweils ein Strömungswiderstand angeordnet, um dadurch „Verbrennungsgas im wesentlichen stromabwärts des Zentrums des Wirbelstroms” rezirkulieren zu lassen. Zwar wird hierdurch eine Kühlung des Zentrums der jeweiligen Flamme und damit eine Herabsetzung des NO_x-Anteils erzielt, allerdings auf Kosten eines großen Aufwandes bezgl. Gestaltung und Anordnung dieses zentral in der Flamme angeordneten Strömungswiderstands, der außerdem entsprechend hitzebeständig sein muss. Nicht zuletzt bestehen bezüglich der Flammenstabilität dieser Verbrennungsvorrichtung erhebliche Probleme.In yet another known combustion device ( EP 0 478 305 A2 ; Hitachi), which serves primarily as a premix burner for gas turbines and in which centrally symmetrical gas nozzles are arranged, a flow resistance is respectively arranged in the stream of combustion air and fuel gas to thereby recirculate "combustion gas substantially downstream of the center of the eddy current". Although cooling the center of the respective flame and thus a reduction of the NO _x content is achieved, but at the expense of great expense bezgl. Design and arrangement of this centrally located in the flame flow resistance, which must also be heat resistant accordingly. Not least, there are considerable problems with regard to the flame stability of this combustion device.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren, bzw. eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens der gattungsgemäßen Art zu entwickeln, mit Rezirkulation von Abgas und zwar ohne in die Flamme ragende zusätzliche Mittel. Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem Hauptanspruch bzw. dem erfindungsgemäßen Brennerkopf gemäß Anspruch 9 gelöst.The invention has for its object a method, or to develop a device for carrying out this method of the generic type, with recirculation of exhaust gas and without projecting into the flame additional means. This object is achieved by the method according to the invention according to the main claim and the burner head according to the invention according to claim 9.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Ein wesentlicher Unterschied der Erfindung zum Stand der Technik besteht in Folge einer Modellierbarkeit der Kernflamme aufgrund der Abgasrezirkulation, bei der die Wurzeln der Hüllflamme gekühlt werden, was zu einer entsprechenden Reduzierung des NOx führt. Da für eine NOx-arme Verbrennung die Flamme möglichst kühl sein soll, andererseits es sich im Gegensatz zum Stand der Technik nicht um eine heiße Blauflamme sondern des Wärmeübergangs und der Konvektion wegen um eine möglichst gelbe Flamme handeln soll, ist bei der Erfindung eine zentrale Rezirkulation zwischen Kernflamme und Hüllflamme vorgesehen, wobei eine Abgasrezirkulation der Hüllflamme durch die Kernflamme bewirkt wird, wofür erfindungsgemäß keine zusätzlichen Mittel in die Flamme ragen sollen. Die bei der Erfindung angestrebte Modellierung der Kernflamme wird durch Änderung der Luftzufuhr oder Brennstoffzufuhr und damit des Größenverhältnisses der Flammen zueinander erzielt und dies ohne in die Flamme ragende zusätzlichen Mittel.An essential difference of the invention to the prior art is due to a modeling of the core flame due to the exhaust gas recirculation, in which the roots of the envelope flame are cooled, resulting in a corresponding reduction of the NOx. Since the flame should be as cool as possible for a NOx-poor combustion, on the other hand, in contrast to the prior art, it is not a hot blue flame but the heat transfer and convection to be as bright a flame as possible, in the case of the invention a central recirculation provided between the core flame and the envelope flame, wherein an exhaust gas recirculation of the envelope flame is effected by the core flame, for which according to the invention no additional means to protrude into the flame. The desired in the invention modeling of the nuclear flame is achieved by changing the air supply or fuel supply and thus the size ratio of the flames to each other and this without projecting into the flame additional means.

Das erfindungsgemäße Verfahren, bzw. der erfindungsgemäße Brennerkopf hat gegenüber dem beschriebenen Stand der Technik zudem den Vorteil, dass die zentrale Flamme bzw. Kernflamme insbesondere auch zur Brennstoffeinsparung in ihrer Größe, unabhängig von der umgebenden Hüllflamme, einstellbar und damit modellierbar ist. Dieses kann dadurch erfolgen, dass zentral ein oder auch zwei Brennstoffdüsen vorhanden sind, von denen sogar eine abschaltbar ist, wobei die zugeführte Brennstoffmenge verändert wird. In jedem Fall kann durch diesen Eingriff in die Flamme mindestens die Kernflamme im Längsschnitt so klein modelliert werden, dass sich im Bereich dieser zentralen Flamme eine NO_x-reduzierende interne Rezirkulation deren Abgases einstellt, also auch der Hüllflammenwurzel. Die Erfindung betrifft nicht nur reine Ölbrenner oder Gasbrenner, sondern auch kombinierte Brenner für Öl und Gas.The inventive method or the burner head according to the invention also has the advantage over the described prior art that the central flame or core flame In particular, also for fuel saving in size, regardless of the surrounding envelope flame, adjustable and thus can be modeled. This can be done by centrally or even two fuel nozzles are present, of which even one is switched off, the amount of fuel supplied is changed. In any case, as a result of this intervention in the flame, at least the core flame can be modeled so small in longitudinal section that in the region of this central flame a NO _x -reducing internal recirculation of its exhaust gas is established, thus also the envelope flame root. The invention relates not only to pure oil burners or gas burners, but also combined burners for oil and gas.

Ohne dass die Funktion der Kernflamme als Zünd- oder Leitflamme verloren geht, ist erfindungsgemäß nicht nutzbare Energie aus der Flammenmitte nehmbar. Dies geschieht durch stufige oder stufenlose Verkleinerung der Kernflamme, während die Gesamtflamme und damit das Verhältnis Kernflamme zu Hüllflamme beliebig modellierbar wird. Dieses beim Stand der Technik häufig zu findende stetige Nachzünden der Hauptflamme durch die Kernflamme ist auch bei erfindungsgemäßen Lösungen von außerordentlicher Bedeutung, sowohl für eine Vermeidung des Vibrierens mit Geräuschentwicklung, als auch infolge eines verzögerten Nachzündens durch die Hauptflamme selbst. Bei der Erfindung erfolgt das Einsparen von Brennstoff vor allem dadurch, dass die eigentlich genutzte Wärmeleistung von den am Rand angeordneten Hauptflammen der Hüllflamme ausgeht und nicht von der Kernflamme, die erfindungsgemäß unabhängig von der Hüllflamme veränderbar ist. Bereits bei dem einen bekannten Brennerkopf ( EP 0 857 915 A2 , Elco) ist erkennbar, dass das Einleiten von rückgeführten Abgasen zum Flammenzentrum ein Problem darstellt und dass eine fehlende Flammenstabilität nur durch das Einbringen eines höheren Anteils an Brenngas in die Mitte der Flamme wiedergewonnen werden kann.Without the function of the nuclear flame is lost as a pilot or pilot flame, according to the invention is not usable energy from the flame center acceptable. This is done by gradual or continuous reduction of the core flame, while the overall flame and thus the ratio of the core flame to the envelope flame can be modeled as desired. This is frequently found in the prior art continuous reignition of the main flame through the nuclear flame is also in solutions according to the invention of extraordinary importance, both for avoiding vibration with noise, as well as due to delayed Nachzündens by the main flame itself. In the invention, the saving is made of fuel in particular in that the actually used heat output emanating from the arranged at the edge of the main flames of the envelope flame and not from the nuclear flame, the invention is independent of the envelope flame changeable. Already at the one known burner head ( EP 0 857 915 A2 , Elco) it can be seen that the introduction of recirculated exhaust gases to the flame center is a problem and that a lack of flame stability can only be recovered by introducing a higher proportion of fuel gas into the center of the flame.

Bei einer der oben genannten bekannten Ölfeuerungsanlagen ( EP 0 913 631 A2 , Weishaupt) ist durch das Verwenden eines die Verbrennungsluft nicht zusätzlich kreisförmig verwirbelnden und keinen Drall erzeugenden Ringscheibenstaukörpers eine Abgasrückführung zur zentralen Zündflamme, bzw. zum Flammeninneren nicht möglich, aber auch gar nicht angestrebt. Zudem werden die zentrale Zerstäuberdüse und die Außendüsen stets simultan mit dem selben Brennstoffdruck beaufschlagt, der sich nach der angestrebten Leistung der Gesamtflamme richtet. Die Düsen können dabei nur gemeinsam und synchron betrieben werden.In one of the above known oil firing systems ( EP 0 913 631 A2 , Weishaupt) is by using a combustion air not additionally circular swirling and no swirl generating Ringscheibenstaukörpers an exhaust gas recirculation to the central pilot flame, or to the flames inside not possible, but not at all sought. In addition, the central atomizing nozzle and the outer nozzles are always applied simultaneously with the same fuel pressure, which depends on the desired performance of the overall flame. The nozzles can only be operated together and synchronously.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Änderung der Brennstoffzufuhr mindestens zur Kernflamme in Stufen. Hierbei kann die eine Stufe durch Heizöl und die andere Stufe durch Gas als Brennstoff gebildet sein. Durch das Zuschalten der ergänzenden Feuerungsstufe oder dessen Abschalten kann die Kernflamme entsprechend modellierbar sein. Diese Stufenschaltung kann ganz unabhängig davon erfolgen, ob jede Stufe für sich wiederum in ihrer Leistung änderbar ist. Es ist lediglich bekannt ( EP 0 857 915 B1 ) eine Kernflamme durch eine Stützflamme erforderlichenfalls zu unterstützen, ohne jedoch zu deren Modellierung beizutragen. Es ist im Gegenteil davon auszugehen, dass eine solche Stützflamme zwar ein Nachzünden der Hauptflamme fördert, jedoch zusätzlich Heizenergie in der Mitte der Flamme einbringt und diese zur Schadstoffbildung der Stickoxide NO_x anregt.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, the change of the fuel supply takes place at least to the core flame in stages. Here, the one stage may be formed by fuel oil and the other stage by gas as fuel. By connecting the supplementary firing stage or switching it off, the core flame can be modeled accordingly. This tap-change can be done regardless of whether each stage in turn can be changed in their performance. It is only known ( EP 0 857 915 B1 ) to support a nuclear flame by a support flame, if necessary, without, however, contributing to its modeling. On the contrary, it can be assumed that such a supporting flame promotes a subsequent ignition of the main flame, but additionally introduces heating energy in the middle of the flame and this stimulates the pollutant formation of the nitrogen oxides NO _x .

Nach einer zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Änderung der Zufuhr des Brennstoffes zur Kernflamme kontinuierlich, wobei sie auch kontinuierlich modellierbar ist. Die Kernflamme kann dadurch kühl und frei von Strömung sein, so dass auch dort eine innere Rezirkulation der Abgase in der Hüllflamme möglich wird, wodurch NO_x-Emissionen reduziert werden.According to an additional embodiment of the invention, the change of the supply of the fuel to the core flame is continuous, wherein it is also continuously modelable. The core flame can thereby be cool and free of flow, so that even there an internal recirculation of the exhaust gases in the envelope flame is possible, whereby NO _x emissions are reduced.

Nach einer zusätzlichen das Verfahren betreffenden Ausgestaltung der Erfindung kann über die Brennstoffzufuhr zur Kernflamme im Verhältnis zu jener der Hüllflamme eine zentrale Rezirkulation von Abgas erzielt werden, wodurch die Kernflamme steuerbar, bzw. die Flammenform modellierbar ist. Das Größenverhältnis von Hüllflamme zu Kernflamme hat einen natürlichen Einfluss auf der Abgasseite der Kernflamme und entsprechend der betreffenden Abgasrezirkulation.According to an additional embodiment of the invention relating to the method, a central recirculation of exhaust gas can be achieved via the fuel supply to the core flame in relation to that of the envelope flame, whereby the core flame can be controlled or the flame shape can be modeled. The size ratio of envelope flame to core flame has a natural influence on the exhaust gas side of the core flame and corresponding to the exhaust gas recirculation concerned.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung als Gebläsebrenner dient als Zentraldüse eine Ölzerstäuberdüse, wobei das über eine Ölpumpe unter Druck zugeführte Heizöl über ein Magnetventil oder Nadelabsperrventil zu- und absteuerbar ist. Bei dieser eine Heizölversion gegebenen Ausgestaltung kann stromab der Ölpumpe ein Ölmengenregler angeordnet sein, insbesondere im Rücklauf der Heizölleitung und stromab der Abzweigung zur Zentraldüse und es können in den Brennstoffleitungen zu den Düsen, unabhängig davon ob es Öl- oder Gasdüsen sind, Magnetventile angeordnet sein, welche gemäß einem vorgegebenen Programm zur Bildung einer optimalen Verbrennung, aber vor allem auch zur Schaffung einer halbhohlen Kernflamme mit interner Abgasrezirkulation dienen.According to an advantageous embodiment of the invention as a fan burner serves as a central nozzle Ölzerstäuberdüse, wherein the supplied via an oil pump under pressure fuel oil via a solenoid valve or needle shut-off and is absteuerbar. In this embodiment, a fuel oil version given an oil flow regulator can be arranged downstream of the oil pump, in particular in the return of the fuel oil line and downstream of the branch to the central nozzle and it can be arranged in the fuel lines to the nozzles, regardless of whether it is oil or gas nozzles, solenoid valves which serve according to a predetermined program for the formation of an optimum combustion, but above all also for the creation of a semi-hollow core flame with internal exhaust gas recirculation.

Zeichnungdrawing

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.Several embodiments of the invention are illustrated in the drawings and described in more detail below.

Es zeigen, jeweils stark vereinfacht: It shows, each greatly simplified:

1 einen Gasbrenner im Längsschnitt; 1 a gas burner in longitudinal section;

2 einen Ölbrenner im Längsschnitt; 2 an oil burner in longitudinal section;

3 einen Ölbrenner mit 2-Stufen-Kernflamme im Längsschnitt; 3 an oil burner with 2-stage nuclear flame in longitudinal section;

4 einen Öl-Gas-Kombinationsbrenner im Längsschnitt; 4 an oil-gas combination burner in longitudinal section;

5 einen Hydraulikschaltplan für einen Brenner entsprechend 2 oder 4 und 5 a hydraulic circuit diagram for a burner accordingly 2 or 4 and

6 einen Hydraulikschaltplan für einen Brenner entsprechend 3. 6 a hydraulic circuit diagram for a burner accordingly 3 ,

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Wie in 1 sehr stark vereinfacht und im Längsschnitt dargestellt sind in einem Gasbrenner 1 in einer Querschnittsebene 2 mehrere Gasdüsen 3 kreisförmig angeordnet, durch die bei Betrieb des Gasbrenners eine ringförmige Hüll- oder auch Hauptflamme 4 gebildet wird, welche in ihrer Leistung dem Bedarf, beispielsweise eines Heizkessels, angepasst ist. Zwischen diesen äußeren Gasdüsen 3 ist zentral gelegen eine Gasdüse 5 angeordnet zur Bildung einer Kernflamme 6, welche bei Betrieb des Gasbrenners 1 entsprechend von der Außen- oder Hüllflamme 4 umgeben ist. Diese Kernflamme dient einerseits bei Ausfall oder Störungen der Hüllflamme 4 zu deren Wiederentzünden und andererseits zur ergänzenden Leistungssteuerung. Bei sehr geringen Leistungsanforderungen kann sie sogar als Ersatz für die Hüllflamme 4 dienen, sie ist jedoch in jedem Fall wesentlich kleiner. Die Gaszufuhr zu den Außengasdüsen 3 erfolgt über eine Gasleitung 7, welche außerhalb des Gasbrenners über ein regelbares Gasventil 8 gesteuert wird. Die Zentralgasdüse 5 wird über eine Gasleitung 9 mit Gas versorgt, welche über ein regelbares Gasventil 10 gesteuert wird.As in 1 very much simplified and shown in longitudinal section in a gas burner 1 in a cross-sectional plane 2 several gas nozzles 3 arranged in a circle, by the operation of the gas burner, an annular envelope or main flame 4 is formed, which is adapted in their performance to the needs, such as a boiler. Between these outer gas nozzles 3 is centrally located a gas nozzle 5 arranged to form a nuclear flame 6 which when operating the gas burner 1 according to the external or envelope flame 4 is surrounded. This core flame serves on the one hand in case of failure or disturbances of the envelope flame 4 for their reignition and on the other hand for supplementary performance control. At very low power requirements, it can even replace the envelope 4 serve, but it is in any case much smaller. The gas supply to the outside gas nozzles 3 via a gas line 7 , which outside the gas burner via a controllable gas valve 8th is controlled. The central gas nozzle 5 is via a gas line 9 powered by gas, which has a controllable gas valve 10 is controlled.

Bei diesem erfindungsgemäßen Gasbrenner 1 wird die Hüllflamme entsprechend der erforderlichen Leistung eingestellt, und zwar über das Gasventil 8. Hierbei werden alle Gasdüsen 3 gleichzeitig mit Gas versorgt, wobei die Erfindung nicht ausschließt, dass diese Gasmengensteuerung über das Gasventil 8 während des Betriebs änderbar ist, beispielsweise in Anpassung an den jeweiligen tatsächlichen Wärmebedarf. Die Kernflamme 6 ist jedoch über das Gasventil 10 entsprechend einem vorgegebenen Programm änderbar. In jedem Fall jedoch ist die Kernflamme aufgrund ihrer Anordnung innerhalb der sie umhüllenden größeren Hüllflamme 4 derart modellierbar, dass eine nach innen kühlere in Strömungsrichtung hin offene Flamme entsteht, was wiederum zu einer in dieser Kernflamme sich ausbildenden inneren Rezirkulation des Abgases führt. Maßgebend ist, dass während des Betriebs dieser Kernflamme in ihr eine abgasentgiftende NO_x-vermindernde Rezirkulation von Abgas stattfindet, ohne Beeinträchtigung der umhüllenden, im Außenbereich problemlos mit Abgasrezirkulation arbeitenden Hüllflamme, d. h. ohne zusätzliche, die Hüllflamme oder Hauptflamme beeinträchtigende Konstruktionselemente.In this gas burner according to the invention 1 the envelope flame is adjusted according to the required power, via the gas valve 8th , Here are all gas nozzles 3 supplied simultaneously with gas, the invention does not exclude that this gas flow control via the gas valve 8th can be changed during operation, for example, in adaptation to the actual actual heat demand. The nuclear flame 6 is however over the gas valve 10 changeable according to a predetermined program. In any case, however, the core flame is due to their arrangement within the enveloping larger enveloping flame 4 can be modeled so that an inwardly cooler in the flow direction open flame arises, which in turn leads to an inner recirculation of the exhaust gas forming in this core flame. It is decisive that during the operation of this nuclear flame in her an exhaust-detoxifying NO _x -reducing recirculation of exhaust gas takes place, without affecting the enveloping, easily working outside with exhaust gas recirculation envelope flame, ie without additional, the envelope flame or main flame impairing construction elements.

In 2 ist ebenfalls sehr stark vereinfacht und im Längsschnitt ein Ölbrenner 11 dargestellt, der im Prinzip zur Lösung der Erfindung so arbeitet wie der Gasbrenner aus 1. Über eine Anzahl von kreisförmig angeordneten Ölzerstäubungsdüsen 12 wird eine die erforderliche Leistung bringende Hüllflamme 13 erzeugt, innerhalb der eine über eine zentrale Düse 14 gebildete Kernflamme 15 angeordnet ist. Die Brennstoffversorgung der Düsen 12 erfolgt über Ölleitungen 16, die durch ein Magnetventil 17 gesteuert werden, so dass von einer Ölpumpe 18 aus einem Öltank 19 alle Brennstoffdüsen 12 gleichzeitig und unter gleichem Druck mit Heizöl versorgt werden. Zu der Zentraldüse 14 führt eine Ölleitung 20, die über ein Regelventil 21 steuerbar ist und die ebenfalls von der Pumpe 18 mit Heizöl versorgt wird. Das Regelventil 21 arbeitet, wie hier nicht näher dargestellt aber dem Ausführungsbeispiel nach 5 entnehmbar, mit einem Mengenregler zusammen, um dadurch entsprechend einem Programm die Kernflamme 15 zu modellieren. Auch hier gilt das zum Ausführungsbeispiel nach 1 beschriebene Zusammenwirken von Hüllflamme und Kernflamme.In 2 is also very much simplified and in longitudinal section an oil burner 11 shown, which works in principle to solve the invention as the gas burner 1 , Over a number of circularly arranged oil atomizing nozzles 12 becomes a required power envelope 13 generated within the one via a central nozzle 14 formed nuclear flame 15 is arranged. Fuel supply of nozzles 12 via oil lines 16 passing through a solenoid valve 17 be controlled, so by an oil pump 18 from an oil tank 19 all fuel nozzles 12 supplied with heating oil at the same time and under the same pressure. To the central nozzle 14 leads an oil line 20 which has a control valve 21 is controllable and also from the pump 18 is supplied with heating oil. The control valve 21 works, as not shown here but the embodiment 5 removable, with a flow regulator together to thereby according to a program the nuclear flame 15 to model. Again, this applies to the exemplary embodiment 1 described interaction of enveloping flame and nuclear flame.

Bei dem in 3 ebenfalls äußerst vereinfacht dargestellten dritten Ausführungsbeispiel handelt es sich ebenfalls um einen Ölbrenner 11, bei dem lediglich im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach 2 die Kernflamme 22 in 2-Stufen gebildet wird, nämlich über eine die erste Stufe bildende Ölzerstäuberdüse 23 und eine zweite für eine zweite Stufe der Kernflamme 22 vorgesehene Ölzerstäuberdüse 24. Die Versorgung mindestens einer dieser Ölzerstäuberdüsen 23 oder 24 erfolgt über ein nicht näher dargestelltes Magnetventil, wie auch dem Ausführungsbeispiel nach 6 entnehmbar, während die andere Ölzerstäuberdüse für eine erste Stufe gemeinsam mit den Ölzerstäuberdüsen 12 mit Heizöl versorgt werden kann. Auf diese Weise kann je nach Programm eine Minimalkernflamme erzeugt werden und nach Zuschaltung der zweiten Ölzerstäuberdüse eine maximale Kernflamme. Der Vorteil bestände vor allem in dem Einsparen einer Mengensteuervorrichtung bei der Versorgung der Zentraldüse für einen mehrstufigen Betrieb der Zentralflamme.At the in 3 likewise very simplified illustrated third embodiment is also an oil burner 11 , in which only in contrast to the embodiment according to 2 the nuclear flame 22 is formed in two stages, namely on a first stage forming Ölzerstäuberdüse 23 and a second one for a second stage of the nuclear flame 22 provided Ölzerstäuberdüse 24 , The supply of at least one of these Ölzerstäuberdüsen 23 or 24 via a not-shown solenoid valve, as well as the embodiment according to 6 removable, while the other Ölzerstäuberdüse for a first stage together with the Ölzerstäuberdüsen 12 can be supplied with fuel oil. In this way, depending on the program, a minimal nuclear flame can be generated and after connection of the second Ölzerstäuberdüse a maximum nuclear flame. The advantage would be mainly in the saving of a quantity control device in the supply of the central nozzle for a multi-stage operation of the central flame.

Sei dem in 4 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen sogenannten Kombibrenner 25, der stark verkleinert und im Längsschnitt dargestellt ist. Bei einem Kombibrenner wird sowohl Gas als auch Öl als Brennstoff verheizt, wobei die Kombination in unterschiedlichster Art erfolgen kann. Bei dem gezeigten Beispiel wird die Kernflamme 26 durch Heizöl und eine Ölzerstäuberdüse 27 erzeugt, während die Hauptflamme oder Hüllflamme 28 über eine Kombination von Gasdüsen 29 und Ölzerstäuberdüsen 30 erzeugt wird, wobei, was in der Zeichnung überlappend dargestellt und nicht einzeln für den Brennstoff erkennbar ist, Gasdüsen 29 und Ölzerstäuberdüsen 30 nebeneinander aber ebenfalls auf einem Kreis um die Ölzerstäuberdüse 27 der Kernflamme 26 angeordnet sind. Die Lanzen 31 der Ölzerstäuberdüsen 30 verlaufen somit nicht durch die Gaszuleitungsrohre 32 der Gasdüsen 29 sondern daneben. Die Gaszuleitungsrohre 32 zweigen von einem zentralen Gasverteilerrohr 33 ab, in welches ein Gasversorgungsrohr 34 mündet. Die zu der zentralen Ölzerstäuberdüse führende Lanze 35 ist entsprechend koaxial zum Gasverteilerrohr 33 angeordnet und in axialer Richtung verschiebbar, um insbesondere die Lage der Wurzel der Kernflamme 26 justieren zu können.Be that in 4 illustrated fourth embodiment is a so-called combination burner 25 which is greatly reduced in size and shown in longitudinal section. In a combination burner, both gas and oil as fuel burned, the combination can be done in a variety of ways. In the example shown, the nuclear flame 26 by fuel oil and a Ölzerstäuberdüse 27 generated while the main flame or envelope flame 28 via a combination of gas nozzles 29 and oil atomizing nozzles 30 is generated, which is shown overlapping in the drawing and not individually recognizable for the fuel, gas nozzles 29 and oil atomizing nozzles 30 next to each other but also on a circle around the Ölzerstäuberdüse 27 the nuclear flame 26 are arranged. The lances 31 the oil atomizer nozzles 30 thus do not run through the gas supply pipes 32 the gas nozzles 29 but next to it. The gas supply pipes 32 branches from a central gas distribution pipe 33 into which a gas supply pipe 34 empties. The lance leading to the central oil atomizing nozzle 35 is accordingly coaxial to the gas distribution pipe 33 arranged and displaceable in the axial direction, in particular the position of the root of the nuclear flame 26 to be able to adjust.

Erfindungsgemäß kann dieser Kombibrenner 25 entweder als reiner Ölbrenner arbeiten, bei dem die Hüllflamme 28 über Einsprühen von Heizöl durch die Ölzerstäuberdüsen 30 gebildet wird oder es kann die Hüllflamme 28 als reine Gasflamme durch über die Gasdüsen 29 zugeführtes Gas gebildet werden, und nicht zuletzt durch die Kombination aus Öl und Gas zur Erzielung einer maximalen Feuerungsleistung. Die Kernflamme 26 hingegen wird nur über die Ölzerstäuberdüse 27 erzielt, wobei der Druck, bzw. die Menge des der Ölzerstäuberdüse 27 zugeführten Heizöls die änderbare Größe der Kernflamme 26 bestimmt. Je nach Größe der Kernflamme 26, aber auch je nach Sprühwinkel der Ölzerstäuberdüse 27, bildet sich auf der Abgasseite dieser Kernflamme 26 eine offene Zone 36, die aufgrund des diese Flammenform bildenden Unterdrucks im Zentrum der Kernflamme 26 eine innere Rezirkulation von Abgas bewirkt und damit einerseits eine entsprechende Entgiftung der Abgase von NO_x und andererseits eine gewisse Abkühlung der Kernflamme 26 erzielt, was dem gesamten feuerungstechnischen Wirkungsgrad zu Gute kommt.According to the invention, this combination burner 25 either working as a pure oil burner, where the envelope flame 28 about spraying fuel oil through the oil atomizing nozzles 30 is formed or it can the envelope flame 28 as a pure gas flame through the gas nozzles 29 supplied gas are formed, and not least by the combination of oil and gas to achieve maximum firing performance. The nuclear flame 26 on the other hand, only the oil atomizing nozzle is used 27 achieved, the pressure, or the amount of the Ölzerstäuberdüse 27 supplied fuel oil, the changeable size of the nuclear flame 26 certainly. Depending on the size of the nuclear flame 26 , but also depending on the spray angle of the Ölzerstäuberdüse 27 , forms on the exhaust side of this nuclear flame 26 an open zone 36 , which are in the center of the nuclear flame due to the negative pressure forming this flame shape 26 causes an internal recirculation of exhaust gas and thus on the one hand a corresponding detoxification of the exhaust gases of NO _x and on the other hand, a certain cooling of the nuclear flame 26 achieved, which benefits the entire combustion efficiency.

In 5 ist ein hydraulischer Schaltplan für einen Ölbrenner dargestellt, wie er als Ausführungsbeispiel in 2 und 4 als Kombinationsbrenner gezeigt ist. Es werden deshalb für die in 5 gezeigten entsprechenden Gegenstände die gleichen Bezugszahlen verwendet wie in 2. Die im Hydraulikschaltplan gezeigte Anlage arbeitet wie folgt. Das Heizöl wird vom Öltank 19 her über die Ölpumpe 18 in eine Hauptleitung 37 gefördert, wobei der sich in der Hauptleitung 37 einstellende Druck über ein Manometer 38 gemessen wird und über Öldruckwächter für maximalen Druck 39 und minimalen Druck 40 kontrolliert wird. Bei Abweichen von einer Solldruckspanne wird der Ölbrenner 11 abgestellt. Stromab dieser Kontrollstelle ist in der Hauptleitung 37 ein Hauptmagnetventil 41 angeordnet, um erforderlichenfalls die Ölzufuhr zu unterbrechen. In üblicher Weise weist die Ölpumpe 18 eine Saugleitung 42 sowie eine Rücklaufleitung 43 auf.In 5 is shown a hydraulic circuit diagram for an oil burner, as shown in FIG 2 and 4 is shown as a combination burner. It will therefore be for the in 5 the corresponding reference numerals are used as shown in corresponding items 2 , The system shown in the hydraulic circuit diagram works as follows. The fuel oil is from the oil tank 19 over the oil pump 18 into a main line 37 promoted, which is located in the main line 37 adjusting pressure via a pressure gauge 38 is measured and via oil pressure switch for maximum pressure 39 and minimal pressure 40 is controlled. When deviating from a target pressure range, the oil burner 11 switched off. Downstream of this control point is in the main line 37 a main solenoid valve 41 arranged to interrupt the oil supply if necessary. In the usual way, the oil pump 18 a suction line 42 and a return line 43 on.

Von der Hauptleitung 37 zweigt die zur Zentraldüse 14 führende Ölleitung 20 ab, wobei die über die Zentraldüse 14 eingespritzte Ölmenge einerseits über ein in der Ölleitung stromab der Zentraldüse angeordneten Ölmengenregler 44 gesteuert wird, bzw. über das Regelventil 21, welches die Ölleitung 20 unmittelbar zu einer Rücklaufleitung 45 hin aufsteuert, die zurück zum Öltank 19 führt, so dass bei geschlossenem Ventil 21 in den Feuerungspausen die Förderung zur Zentraldüse 14 unterbrochen wird. Der die über die Zentraldüse 14 einzuspritzende Menge steuernde Ölmengenregler 44 wird im Ablauf eines Programms über einen Stellmotor 46 gesteuert. Der Druck stromauf des Ölmengenreglers 44 wird über ein Druckmanometer 47 kontrolliert, um in der Ölleitung 20 vor der Zentraldüse 14 einen für die Kernflamme erforderlichen Öldruck zu kontrollieren. Die Ölleitung 20 mündet stromab des Ölmengenreglers 44 in die Rücklaufleitung 45.From the main line 37 branches to the central nozzle 14 leading oil line 20 from where the via the central nozzle 14 injected oil quantity on the one hand via a in the oil line downstream of the central nozzle arranged oil flow regulator 44 is controlled, or via the control valve 21 which the oil line 20 directly to a return line 45 Towards the back to the oil tank 19 leads, so that when the valve is closed 21 in the firing breaks the promotion to the central nozzle 14 is interrupted. The the over the central nozzle 14 quantity to be injected controlling oil quantity regulator 44 is in the course of a program via a servomotor 46 controlled. The pressure upstream of the oil quantity regulator 44 is via a pressure gauge 47 controlled to in the oil line 20 in front of the central nozzle 14 to control the oil pressure required for the core flame. The oil line 20 opens downstream of the oil quantity regulator 44 in the return line 45 ,

Von der Hauptleitung 37 zweigt die Ölleitung 16 ab, die durch das Magnetventil 17 gesteuert ist und zu den einzelnen – hier vier – Ölzerstäubungsdüsen 12 führt. Wird das Magnetventil 17 geöffnet, so öffnen sich automatisch unter Öldruck die hydraulisch betätigten Nadelabsperrventile 65, welche am Eingang zu den Brennerlanzen 31 angeordnet sind. Die Rücklaufleitungen dieser die einhüllende Hüllflamme bewirkenden Ölzerstäubungsdüsen 12 münden in eine Rücklaufleitung 48, in der ein Ölmengenregler 49 zur Einstellung der die Hüllflamme bildenden einzuspritzenden Ölmenge angeordnet ist, wobei die Einstellung über einen Stellmotor 50 erfolgt. Auch hier kann es so sein, dass die einzuspritzende Ölmenge gemäß einem sich ändernden Leistungsbedarf änderbar ist – es ist aber auch denkbar, dass eine bestimmte Leistung eingehalten werden soll und die einzuspritzende Ölmenge dem angepasst wird. Stromauf dieses Ölmengenreglers 49 ist der Druck in der Ölleitung 48 über ein Öldruckmanometer 51 kontrolliert, während stromab des Ölmengenreglers 49 ein Druckschalter 52 den Druck in der Rücklaufleitung 45 beider Ölleitungen 20 und 48 überwacht. In der Rücklaufleitung 45 sind außerdem zwei Magnetventile 53 angeordnet, die bei Brennerstillstand geschlossen sind. Ein stromlos öffnendes Magnetventil 66 sorgt im Brennerstillstand für Druckausgleich über den Sicherheitsrücklauf 67 und lässt Druckspitzen im geschlossenen Hydrauliksystem bei Erwärmung sicher abbauen.From the main line 37 branches the oil line 16 off, passing through the solenoid valve 17 is controlled and to the individual - here four - oil atomizing nozzles 12 leads. Will the solenoid valve 17 open, the hydraulically actuated needle shut-off valves open automatically under oil pressure 65 , which are at the entrance to the burner lances 31 are arranged. The return lines of these enveloping the enveloping flame causing Ölzerstäubungsdüsen 12 open into a return line 48 in which an oil regulator 49 is arranged to adjust the enveloping flame forming injecting amount of oil, the setting via a servomotor 50 he follows. Again, it may be so that the amount of oil to be injected is changeable according to a changing power requirement - but it is also conceivable that a certain power should be maintained and the amount of oil to be injected is adjusted. Upstream of this oil quantity regulator 49 is the pressure in the oil line 48 via an oil pressure gauge 51 controlled while downstream of the oil quantity regulator 49 a pressure switch 52 the pressure in the return line 45 both oil lines 20 and 48 supervised. In the return line 45 are also two solenoid valves 53 arranged, which are closed at burner standstill. A normally open solenoid valve 66 ensures pressure compensation in the burner standstill via the safety return 67 and safely breaks down pressure spikes in the closed hydraulic system when heated.

Mit Hilfe dieses hydraulischen Schaltplanes kann unter Verwendung eines vorgegebenen elektrischen Programmes, welches sowohl die Magnete der Magnetventile als auch die Stellmotoren der Ölmengenregler erfasst, eine äußerst günstige Flammenqualität erzielt werden, bei der eine größere Hüllflamme vorhanden ist mit einer kleineren Kernflamme und Erzielung einer Rezirkulation des Abgases bei der kleinerer Kernflamme.With the help of this hydraulic circuit diagram, using a predetermined electrical program, which includes both the magnets detects the solenoid valves as well as the actuators of the oil flow regulator, a very favorable flame quality can be achieved, in which a larger envelope flame is present with a smaller core flame and achieving a recirculation of the exhaust gas at the smaller core flame.

In 6 ist ein hydraulischer Schaltplan für einen Ölbrenner dargestellt, wie er als Ausführungsbeispiel in 3 gezeigt ist. Auch hier werden deshalb für die in 6 gezeigten entsprechenden Gegenstände die gleichen Bezugszahlen verwendet wie in 3, soweit es von dort übernommene Gegenstände betrifft. Auch hier wird über eine Ölpumpe 18 aus einem Öltank 19 und eine Hauptleitung 37 Heizöl unter Druck in einen Verteiler 54 gepumpt, wobei in dieser Hauptleitung 37 das Hauptmagnetventil 41 zur Zu- und Abschaltung des Verteilerblocks 54 angeordnet ist. Der Druck in der Hauptleitung 37, bzw. dem Verteilerblock 54 kann über ein Manometer 55 überprüft werden. Der Verteilerblock 54 ist außerdem mit zwei Druckschaltern verbunden, nämlich einem Maximaldruckschalter 56 und einem Minimaldruckschalter 57. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass der Druck im Verteilerblock 54 jenen für die Feuerung erforderlichen Größen genügt.In 6 is shown a hydraulic circuit diagram for an oil burner, as shown in FIG 3 is shown. Again, therefore, for the in 6 the corresponding reference numerals are used as shown in corresponding items 3 as far as it concerns objects taken over from there. Again, there is an oil pump 18 from an oil tank 19 and a main line 37 Heating oil under pressure in a distributor 54 pumped, being in this main line 37 the main solenoid valve 41 for connecting and disconnecting the distribution block 54 is arranged. The pressure in the main pipe 37 , or the distribution block 54 can via a pressure gauge 55 be checked. The distribution block 54 is also connected to two pressure switches, namely a maximum pressure switch 56 and a minimum pressure switch 57 , This can ensure that the pressure in the manifold block 54 sufficient for those required for firing sizes.

Von dem Verteilerblock 54 führt eine über ein Magnetventil 58 gesteuerte Druckleitung 59 zu einem Verteilerblock 60, von dem die zu den Ölzerstäuberdüsen 12 führenden Ölleitungen 16 abzweigen. Über das Magnetventil 58 ist somit die Haupt- oder Hüllflamme zu-, bzw. abschaltbar. In den Düsen 12 sind zudem hydraulisch betätigbare federbelastete Absperrventile angeordnet, die nur unter entsprechendem Überdruck des zugeführten Heizöls öffnen.From the distribution block 54 leads one over a solenoid valve 58 controlled pressure line 59 to a distribution block 60 from which to the oil atomizing nozzles 12 leading oil lines 16 branch. About the solenoid valve 58 is thus the main or Hüllflamme on, or switched off. In the nozzles 12 In addition, hydraulically actuated spring-loaded shut-off valves are arranged, which open only under appropriate overpressure of the supplied fuel oil.

Von dem Verteilerblock 54 führen zwei zusätzliche Druckleitungen 61 und 62 zu den Ölzerstäuberdüsen 23 und 24, um eine zweistufige Kernflamme zu bilden. Die erste Stufe wird über ein Magnetventil 63 in der Ölleitung 61 gesteuert, während die zweite Stufe über cm Magnetventil 64 in der Ölleitung 62 zuschaltbar ist. Die Funktion dieses in 6 dargestellten Hydraulikplans ist im übrigen mit der Beschreibung zu 3 erläutert.From the distribution block 54 lead two additional pressure lines 61 and 62 to the oil atomizer nozzles 23 and 24 to form a two-stage nuclear flame. The first stage is via a solenoid valve 63 in the oil line 61 controlled, while the second stage via cm solenoid valve 64 in the oil line 62 is switchable. The function of this in 6 shown hydraulic plan is otherwise with the description 3 explained.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All in the description, the following claims and the drawings illustrated features may be essential to the invention both individually and in any combination.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Gasbrennergas burner
22: QuerschnittsebeneCross-sectional plane
33: Gasdüsengas nozzles
44: Hüllflamme (Außenflamme)Envelope flame (outer flame)
55: Gasdüsegas nozzle
66: Kernflammecore flame
77: Gasleitunggas pipe
88th: Gasventilgas valve
99: Gasleitunggas pipe
1010: Gasventilgas valve
1111: Ölbrenneroil burner
1212: ÖlzerstäubungsdüseÖlzerstäubungsdüse
1313: Hüllflammeenclosing flame
1414: Zentraldüsecentral nozzle
1515: Kernflammecore flame
1616: Ölleitungenoil lines
1717: Magnetventilmagnetic valve
1818: Ölpumpeoil pump
1919: Öltankoil tank
2020: Ölleitungoil line
2121: Regelventilcontrol valve
2222: Kernflammecore flame
2323: ÖlzerstäuberdüseÖlzerstäuberdüse
2424: ÖlzerstäuberdüseÖlzerstäuberdüse
2525: Kombibrennerdual fuel
2626: Kernflammecore flame
2727: ÖlzerstäuberdüseÖlzerstäuberdüse
2828: Hüllflammeenclosing flame
2929: Gasdüsengas nozzles
3030: ÖlzerstäuberdüsenÖlzerstäuberdüsen
3131: Lanzenlances
3232: GaszuleitungsrohreGas supply pipes
3333: GasverteilerrohrGas distribution pipe
3434: GasversorgungsrohrGas supply pipe
3535: Lanzelance
3636: Zone mit interner RezirkulationZone with internal recirculation
3737: Hauptleitungmain
3838: Manometermanometer
3939: Öldruckwächter maximaler DruckOil pressure switch maximum pressure
4040: Öldruckwächter minimaler DruckOil pressure switch minimum pressure
4141: HauptmagnetventilMain solenoid valve
4242: Saugleitungsuction
4343: RücklaufleitungReturn line
4444: ÖlmengenreglerOil flow regulator
4545: RücklaufleitungReturn line
4646: Stellmotorservomotor
4747: Druckmanometerpressure gauge
4848: RücklaufleitungReturn line
4949: ÖlmengenreglerOil flow regulator
5050: Stellmotorservomotor
5151: Öldruckmanometeroil pressure gauge
5252: Druckschalterpressure switch
5353: Magnetventilesolenoid valves
5454: Verteilerblockdistribution block
5555: Manometermanometer
5656: MaximaldruckschalterMaximum pressure switch
5757: MinimaldruckschalterMinimum pressure switch
5858: Magnetventilmagnetic valve
5959: Druckleitungpressure line
6060: Verteilerblockdistribution block
6161: Ölleitungoil line
6262: Ölleitungoil line
6363: Magnetventilmagnetic valve
6464: Magnetventilmagnetic valve
6565: hydraulisches Nadelabsperrventilhydraulic needle shut-off valve
6666: stromlos öffnendes Magnetventilde-energized opening solenoid valve
6767: SicherheitsrücklaufSafety return

Claims

Method for burning liquid and / or gaseous fuels with the supply of combustion air and with or without recirculated exhaust gas, - with at least one with respect to a flame chamber (flame tube) largely centrally arranged, via a central fuel nozzle ( 5 . 14 . 23 . 24 ) (Gas or oil) and one of these fuel nozzle associated air mixing device of the combustion air supply formed nuclear flame ( 6 . 15 . 22 . 26 ), With one around this core flame at a distance over a plurality of external fuel nozzles ( 3 . 12 . 29 . 30 ) (Gas or oil) and an envelope associated with this air mixing device of the combustion air supply ( 4 . 13 . 28 ) and - with control of the fuel supply to the nozzles, characterized in that - during combustion operation, the fuel and / or combustion air supply to the core flame is changeable independently of the envelope flame, - that by such a change, the size ratio of the flames is mutually changeable and that thereby at least the core flame can be modeled by variable design, wherein - the control of the fuel supply to the core flame is independent of that of the envelope flame.

A method according to claim 1, characterized in that the change of the fuel supply to the nuclear flame ( 22 ) takes place in stages, so that the core flame can be modeled in stages ( 3 and 6 ).

A method according to claim 1, characterized in that the change of the fuel supply to the nuclear flame ( 6 . 15 ) ( 1 . 2 . 4 and 5 ) takes place continuously (steplessly) so that the core flame can be continuously modeled.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a central recirculation of exhaust gas can be achieved via the fuel supply to the core flame in relation to that of the envelope flame.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the recirculation of the core flame cooling in the range of the flame root can be achieved.

A method according to claim 5, characterized in that the envelope flame is adjustable to a modelable performance, however, on the other hand, the fuel supply to the nuclear flame during operation is changed in opposite directions.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the recirculation of the nuclear flame is effected on the exhaust side thereof on the basis of the size ratio of envelope flame to core flame.

Method according to one of claims 2 to 7, characterized in that the core flame is formed by means of at least two independently supplied with a fuel or different fuels nozzles ( 3 and 6 ).

Blower burner ( 1 . 11 . 25 ) for liquid and / or gaseous fuels, for use in a boiler having a flame space, and / or a flame tube serving for fuel-air mixing and flame-forming, with several to form an envelope flame ( 4 . 13 . 28 ), farther out in the flame tube and preferably circularly arranged fuel nozzles (outer nozzles) ( 3 . 12 . 29 . 30 ) (Oil or gas), - with at least one fuel line ( 7 . 16 . 31 . 32 ) to the outer nozzles, - with at least one within the arrangement of the outer nozzles to form a nuclear flame ( 6 . 15 . 22 . 26 ) largely centrally located central fuel nozzle ( 5 . 14 . 23 . 24 ) (Central nozzle) (oil or gas), - with a fuel line leading from the external nozzles ( 7 . 16 . 31 . 32 ) independent fuel line ( 9 . 20 . 35 . 61 . 62 ) to the central nozzle and - with independent control devices (valves 8th . 10 . 17 . 21 . 41 . 53 . 63 . 64 . 66 ) in the leading to the central nozzle and the outer nozzle fuel lines, wherein the fan burner for carrying out the method according to one of claims 1 to 8 is used, characterized in that serve as control valves, which according to a predetermined program electrically (magnetically) and / or hydraulically actuated are.

Blower burner according to claim 9, characterized in that the central nozzle is an oil atomizing nozzle ( 14 . 27 ) and that via an oil pump ( 18 ) vacuum ( 39 . 40 ) subsidized heating oil via a solenoid valve or control valve ( 21 ) can be increased and decreased.

Blower burner according to claim 10, characterized in that in the fuel line downstream of the oil pump ( 18 ) an oil quantity regulator ( 44 ) is arranged.

Blower burner according to claim 11, characterized in that the oil quantity regulator ( 44 ) in a return ( 45 ) of the oil pump ( 18 ) downstream of the branch to the central nozzle ( 14 ) is arranged.

Blower burner according to one of claims 10 to 12, characterized in that for forming the envelope flame ( 4 . 13 . 28 ) Oil atomizing nozzles ( 12 . 30 ) and / or gas nozzles ( 3 . 29 ) are provided.

Blower burner according to claim 13, characterized in that in the fuel lines to the gas nozzles for controlling the fuel supply at least one solenoid valve is arranged.

Blower burner according to one of claims 9 to 14, characterized in that two central nozzles are provided with independent fuel lines to form a gradable core flame and that one of these central nozzles via a valve arranged in the fuel line valve is controllable.