DE19832131C1 - Flame tube for fluid fuel combustor - Google Patents

Flame tube for fluid fuel combustor

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DE19832131C1 DE1998132131 DE19832131A DE19832131C1 DE 19832131 C1 DE19832131 C1 DE 19832131C1 DE 1998132131 DE1998132131 DE 1998132131 DE 19832131 A DE19832131 A DE 19832131A DE 19832131 C1 DE19832131 C1 DE 19832131C1
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    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2202/00—Fluegas recirculation
    • F23C2202/50—Control of recirculation rate

Abstract

The flame tube for a fluid fuel combustor has a sleeve (1) made of two different but connected pipe shells (2,3). One shell (2) is connected to the support pipe and is made of steel. The other shell (3) extends into the combustion chamber (4) and is of ceramic.

Description

Die Erfindung betrifft ein Flammrohr für einen Brenner zur Verbrennung von flüssigem oder gasförmigem Brennstoff, das an einem stationären Stützrohr festlegbar ist, derart, daß am rückwärtigen, dem Stützrohr benachbarten Bereich des Flammrohrs ein zu einem Kesselraum hin offener Rezirkulationsquerschnitt für eine äußere Rezirkulation gebildet ist, dessen wirksame Größe im Dauerbetrieb durch Verstellung des Flammrohrs gegenüber dem Stützrohr in axialer Richtung einstellbar ist.The invention relates to a flame tube for a burner for the combustion of liquid or gaseous fuel on a stationary support tube can be fixed in such a way that on the rear area adjacent to the support tube of the flame tube a recirculation cross section open to a boiler room is formed for external recirculation, the effective size of which in Continuous operation by adjusting the flame tube in relation to the support tube in axial direction is adjustable.

Aus der DE 44 15 717 A1 ist ein derartiges Flammrohr für einen sogenannten Blaubrenner bekannt.DE 44 15 717 A1 describes such a flame tube for a so-called Blue burner known.

Die Rezirkulation von Verbrennungsprodukten erhöht deren Verweilzeit im Reaktionsbereich, wodurch der NOx-Anteil im Abgas abgesenkt werden kann. Sofern die Temperatur der über den kesselraumseitig offenen Rezirkulationsquerschnitt aus dem Kesselraum in den Reaktionsbereich des Flammrohrs gelangenden Verbrennungsprodukte jedoch vergleichsweise niedrig ist, kann sich dies negativ auf die Stabilität der Verbrennung auswirken. Die Temperatur der aus dem Brennraum ansaugbaren Verbrennungsprodukte ist doch sehr stark von der Kesselraumkonfiguration abhängig.The recirculation of combustion products increases their residence time in the Reaction area, whereby the NOx content in the exhaust gas can be reduced. If the temperature of the open on the boiler room side Recirculation cross section from the boiler room into the reaction area of the Combustion products reaching flame tube, however, are comparatively low this can have a negative impact on the stability of the combustion. The Temperature of the combustion products that can be sucked out of the combustion chamber but very much depends on the boiler room configuration.

Deshalb ist bei dem bekannten Brenner eine Einstellung des bei Dauerbetrieb wirksamen, zum Kesselraum hin offenen äußeren Rezirkulationsquerschnitts vorgesehen, so daß für jeden beliebigen Kesselraum eine optimale Rezirkulationsrate eingestellt werden kann. Dazu ist das vom Stützrohr beabstandete Flammrohr mittels einer den Rezirkulationsquerschnitt überbrückenden Halteeinrichtung, die einen durch eine Stift-Schlitz-Verbindung gegebenen Stellbereich aufweist, am Stützrohr lösbar festlegbar. Durch Drehen des Flammrohrs ist der Rezirkulationsquerschnitt veränderbar.Therefore, in the known burner is an adjustment of the continuous operation effective outer recirculation cross section open to the boiler room provided so that an optimal for any boiler room Recirculation rate can be set. This is from the support tube spaced flame tube by means of a recirculation cross section bridging holding device that a through a pin-slot connection  has given adjustment range, releasably fixable on the support tube. Go berserk the recirculation cross section of the flame tube can be changed.

Die Halteeinrichtung kann derart gestaltet sein, daß das Stützrohr am vorderen, eine Blendenanordnung umgebenden Ende ein mittels mehreren den Rezirkulationsquerschnitt überbrückenden Haltelaschen befestigtes ringförmiges, koaxial zum Stützrohr verlaufendes Halteelement aufweist, in dessen Innenumfang das Flammrohr einsteckbar ist, wobei das Flammrohr mittels mindestens einer Stift-Schlitz-Verbindung mit schräg zur Brennerachse verlaufender Führungskante mit dem Halteelement verbindbar ist und durch Verdrehen des Flammrohrs die Größe des Rezirkulationsspaltes variiert werden kann.The holding device can be designed such that the support tube on the front, an aperture surrounding one end by means of several Recirculation cross section bridging retaining tabs attached annular, Has coaxial to the support tube holding member, in the Inner circumference of the flame tube can be inserted, the flame tube using at least one pin-slot connection at an angle to the burner axis extending leading edge is connectable to the holding element and by Twisting the flame tube the size of the recirculation gap can be varied can.

Durch das einfache Einstecken des Flammrohrs in das Halteelement des Stützrohres und die Anordnung der Stift-Schlitz-Verbindung, durch die die Einstellung der lichten Weite des Rezirkulationsquerschnittes durch einfaches Drehen des Flammrohrs möglich ist, ist eine besonders hohe Bedienungsfreundlichkeit gegeben und die axiale Verstellung des Flammrohrs gegenüber dem Stützrohr sehr zuverlässig und sehr genau durchführbar.By simply inserting the flame tube into the holding element of the Support tube and the arrangement of the pin-slot connection through which the Setting the clear width of the recirculation cross section by simple Turning the flame tube is possible is a particularly high Ease of use given and the axial adjustment of the flame tube compared to the support tube very reliably and very precisely feasible.

Für diese Verstellbarkeit des Rezirkulationsquerschnittes muß das Flammrohr aus Stahl gefertigt sein, damit die Funktionalität des Einsteckens in das Stützrohr bzw. in eine Halteeinrichtung des Stützrohrs und eine axiale Verstellung des Flammrohrs gegenüber dem Stützrohr mittels einer Stift-Schlitz-Verbindung gewährleistet ist. Andererseits wäre die Ausführung des Flammrohrs aus Keramik wünschenswert, um die höhere Beständigkeit dieses Materials gegen die hohe Temperaturbelastung zu nutzen. Für die voran beschriebene Stift-Schlitz- Verbindung eignet sich dieses Material jedoch nicht.For this adjustability of the recirculation cross section, the flame tube must be made Steel be made so that the functionality of the insertion into the support tube or in a holding device of the support tube and an axial adjustment of the Flame tube opposite the support tube by means of a pin-slot connection is guaranteed. On the other hand, the flame tube would be made of ceramic desirable to the higher resistance of this material to the high Use temperature load. For the pin-slot However, this material is not suitable for connection.

Hiervon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Flammrohr der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß sowohl die Einstellbarkeit des Rezirkulationsquerschnitts als auch die thermische Beständigkeit des Flammrohrs gewährleistet ist.Proceeding from this, it is the object of the invention to provide a flame tube at the beginning to improve the type described so that both the adjustability of the  Recirculation cross section as well as the thermal resistance of the flame tube is guaranteed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Flammrohrmantel aus zwei unterschiedlichen, miteinander verbundenen Rohrhülsen aufgebaut ist, von denen diejenige Rohrhülse, die zur Festlegung am Stützrohr vorgesehen ist, aus Stahl und diejenige Rohrhülse, die im wesentlichen den Brennraum des Brenners umgibt, aus Keramik gefertigt ist.This object is achieved in that the flame tube jacket is made up of two different, interconnected tubular sleeves, of which the tube sleeve which is provided for fixing to the support tube, made of steel and the tube sleeve that essentially the combustion chamber of the Brenners surrounds is made of ceramic.

Aus der DE 42 15 763 C2 ist bereits ein Brenner mit einem Brennerkopf bekannt, dessen stromab liegender Teil ein Auslaßgehäuse aus Stahl bildet, das zur umgebenden atmosphärischen Luft offen ist und einen Hohlkörper zur inneren Rezirkulation von Gasen aus einem nachgeordneten Flammrohr umschließt. Das Flammrohr ist aus keramischem Material hergestellt. Eine äußere Rezirkulation von Verbrennungsprodukten ist hier nicht angesprochen.A burner with a burner head is already known from DE 42 15 763 C2, whose downstream part forms an outlet housing made of steel, which for surrounding atmospheric air is open and a hollow body for internal Encloses recirculation of gases from a downstream flame tube. The Flame tube is made of ceramic material. An external recirculation of combustion products is not addressed here.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous refinements of the higher-level measures are in the Subclaims specified.

In besonders vorteilhafter Weise beträgt die axiale Länge der Rohrhülse aus Keramik etwa 3/4 bis 2/3 und die axiale Länge der Rohrhülse aus Stahl etwa 1/4 bis 1/3 der axialen Gesamtlänge des Flammrohrs. Mit dieser Bemaßung ist eine optimale Beständigkeit und dennoch eine ausreichende Funktionalität für das Flammrohr erreicht.The axial length of the tubular sleeve is particularly advantageous Ceramic about 3/4 to 2/3 and the axial length of the tubular steel tube about 1/4 up to 1/3 of the total axial length of the flame tube. With this dimension is one optimal durability and yet sufficient functionality for that Flame tube reached.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt die einzige Figur einen Längsschnitt durch ein Flammrohr.Below is an embodiment of the invention with reference to the drawing explained in more detail. Here, the only figure shows a longitudinal section through Flame tube.

Der Flammrohrmantel des Flammrohrs 1 ist aus zwei unterschiedlichen, miteinander verbundenen Rohrhülsen 2, 3 aufgebaut. Diejenige Rohrhülse 2, die zur Festlegung am hier nicht gezeigten Stützrohr vorgesehen ist, ist aus Stahl gefertigt, während diejenige Rohrhülse 3, die im wesentlichen den Brennraum 4 des Brenners umgibt, aus Keramik gefertigt ist.The flame tube jacket of the flame tube 1 is constructed from two different tube sleeves 2 , 3 which are connected to one another. The tube sleeve 2 which is provided for fixing to the support tube (not shown here) is made of steel, while that tube sleeve 3 which essentially surrounds the combustion chamber 4 of the burner is made of ceramic.

Die Verbindung der beiden Rohrhülsen 2, 3 ist mittels eines in Strömungsrichtung des Brennstoffstrahls am hinteren Ende der Rohrhülse 3 aus Keramik vorgesehenen Ringflansches 5, der vom vorderen Ende der Rohrhülse 2 aus Stahl mittels einer Bördelung 6 umgriffen ist, hergestellt.The connection of the two tube sleeves 2 , 3 is made by means of an annular flange 5 provided in the flow direction of the fuel jet at the rear end of the tube sleeve 3 made of ceramic, which is encompassed by the front end of the tube sleeve 2 made of steel by means of a flange 6 .

Die Gesamtlänge L des Flammrohrs 1 beträgt 200 mm und die axiale Länge IStahl der Rohrhülse 2 aus Stahl 60 mm, so daß die Rohrhülse 3 aus Keramik eine Länge IKeramik von 140 mm aufweist.The total length L of the flame tube 1 is 200 mm and the axial length I steel of the tube sleeve 2 made of steel 60 mm, so that the tube sleeve 3 made of ceramic has a length I ceramic of 140 mm.

Im Bereich des zum Stützrohr benachbarten Endes des Flammrohrs 1 sind mehrere Stifte 10, vorzugsweise aus Stahl, am Außenumfang mit gleichen Abständen zur Rohrkante 11 und ebenfalls in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet starr befestigt. Des weiteren ist mindestens eine Gewindebohrung 12 im Rohrmantel 2 aus Stahl ebenfalls im rückwärtigen Bereich vorgesehen.In the area of the end of the flame tube 1 adjacent to the support tube, a plurality of pins 10 , preferably made of steel, are rigidly attached to the outer circumference at equal distances from the tube edge 11 and also equally spaced in the circumferential direction. Furthermore, at least one threaded bore 12 in the tubular casing 2 made of steel is also provided in the rear area.

In der Halteeinrichtung des Stützrohres (in der Figur nicht gezeigt) ist ein schräg zur Brennerachse 13 verlaufendes Langloch vorgesehen, durch das eine Verschraubung mit der Gewindebohrung 12 des eingesteckten Flammrohrs 1 herstellbar ist. Bei gelockerter Verschraubung ist so durch Drehen des Flammrohrs 1 eine Verstellung in axialer Richtung und damit eine Änderung der lichten Weite des äußeren Rezirkulationsquerschnittes möglich.In the holding device of the support tube (not shown in the figure) there is an elongated hole which runs obliquely to the burner axis 13 and through which a screw connection with the threaded bore 12 of the inserted flame tube 1 can be produced. When the screw connection is loosened, an adjustment in the axial direction and thus a change in the clear width of the outer recirculation cross section is possible by rotating the flame tube 1 .

Die Stift-Schlitz-Verbindung ist in Form mehrerer Ausnehmungen (entprechend der Anzahl der Stifte 10) am vorderen Ende des Stützrohrmantels mit jeweils einer schräg zur Brennerachse verlaufenden Führungskante, an der der am Außenumfang des Flammrohrs 1 starr fixierte Stift 10 entlang laufen kann, hergestellt.The pin-slot connection is made in the form of several recesses (corresponding to the number of pins 10 ) at the front end of the support tube jacket, each with a guide edge that runs obliquely to the burner axis, along which the pin 10 rigidly fixed on the outer circumference of the flame tube 1 can run .

Claims (5)

1. Flammrohr für einen Brenner zur Verbrennung von flüssigem oder gasförmigem Brennstoff, das an einem stationären Stützrohr festlegbar ist, derart, daß am rückwärtigen, dem Stützrohr benachbarten Bereich des Flammrohrs ein zu einem Kesselraum hin offener Rezirkulationsquerschnitt für eine äußere Rezirkulation gebildet ist, dessen wirksame Größe im Dauerbetrieb durch Verstellung des Flammrohrs gegenüber dem Stützrohr in axialer Richtung einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel des Flammrohrs (1) aus zwei unterschiedlichen, miteinander verbundenen Rohrhülsen (2, 3) aufgebaut ist, von denen diejenige Rohrhülse (2), die zur Festlegung am Stützrohr vorgesehen ist, aus Stahl und diejenige Rohrhülse (3), die im wesentlichen den Brennraum (4) des Brenners umgibt, aus Keramik gefertigt ist.1. Flame tube for a burner for the combustion of liquid or gaseous fuel, which can be fixed to a stationary support tube, in such a way that a recirculation cross-section open to a boiler space for external recirculation is formed on the rear region of the flame tube adjacent to the support tube, the effective thereof The size in continuous operation can be adjusted in the axial direction by adjusting the flame tube relative to the support tube, characterized in that the jacket of the flame tube ( 1 ) is constructed from two different, interconnected tube sleeves ( 2 , 3 ), one of which tube sleeve ( 2 ), which is provided for fixing to the support tube, made of steel and that tube sleeve ( 3 ) which essentially surrounds the combustion chamber ( 4 ) of the burner is made of ceramic. 2. Flammrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der beiden Rohrhülsen (2, 3) mittels eines am hinteren Ende der Rohrhülse (3) aus Keramik vorgesehenen Ringflansches (5), der vom vorderen Ende der Rohrhülse (2) aus Stahl mittels einer Bördelung (6) umgriffen ist, hergestellt ist.2. Flame tube according to claim 1, characterized in that the connection of the two tube sleeves ( 2 , 3 ) by means of a ceramic flange provided at the rear end of the tube sleeve ( 3 ) ( 5 ) from the front end of the tube sleeve ( 2 ) made of steel is encompassed by means of a flange ( 6 ). 3. Flammrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge (IKeramik) der Rohrhülse (3) aus Keramik etwa 3/4 bis 2/3 und die axiale Länge (IStahl) der Rohrhülse (2) aus Stahl etwa 1/4 bis 1/3 der axialen Gesamtlänge (L) des Flammrohrs (1) beträgt. 3. Flame tube according to claim 1 or 2, characterized in that the axial length (I ceramic ) of the tubular sleeve ( 3 ) made of ceramic about 3/4 to 2/3 and the axial length (I steel ) of the tubular sleeve ( 2 ) made of steel is about 1/4 to 1/3 of the total axial length (L) of the flame tube ( 1 ). 4. Flammrohr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur verstellbaren Festlegung des Flammrohrs (1) am Stützrohr mindestens eine Stift-Schlitz-Verbindung vorgesehen ist, derart, daß der jeweilige Stift (10) am Außenumfang der Rohrhülse (2) aus Stahl starr fixiert ist, und diese Rohrhülse (2) zumindest teilweise in einen Endbereich des Stützrohrmantels steckbar ist, so daß der Stift (10) mit einer Führungskante eines Schlitzes im Stützrohrmantel zusammenwirken kann.4. Flame tube according to one of the preceding claims, characterized in that for the adjustable fixing of the flame tube ( 1 ) at least one pin-slot connection is provided on the support tube, such that the respective pin ( 10 ) on the outer circumference of the tube sleeve ( 2 ) Steel is rigidly fixed, and this tube sleeve ( 2 ) is at least partially insertable into an end region of the support tube shell, so that the pin ( 10 ) can interact with a leading edge of a slot in the support tube shell. 5. Flammrohr nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung für einen Brenner zur nahstöchiometrischen Verbrennung eines flüssigen oder gasförmigen Brennstoffes, der einen im Stützrohr aufgenommenen Düsenstock, eine eine Vorkammer im Stützrohr und einen Brennraum (4) im Flammrohr (1) voneinander trennende Blende mit einem Durchlaß für einen Brennstoffstrahl und Verbrennungsluft, die mittels eines Halters zur Zentrierung des Düsenstocks mit diesem verbunden ist, und ein sich innerhalb der Brennkammer der Blende anschließendes Mischrohr, das eine innere Rezirkulation zuläßt, umfaßt.5. Flame tube according to claim 1, characterized by the use for a burner for the near-stoichiometric combustion of a liquid or gaseous fuel, which has a nozzle receptacle received in the support tube, a prechamber in the support tube and a combustion chamber ( 4 ) in the flame tube ( 1 ) separating the orifice a passage for a fuel jet and combustion air, which is connected by means of a holder for centering the nozzle assembly, and a mixing tube adjoining the combustion chamber of the orifice, which permits internal recirculation.
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