DE19850958A1

DE19850958A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Stabilisieren des Flammenrandes eines Brenners, insbesondere Drallbrenners

Info

Publication number: DE19850958A1
Application number: DE1998150958
Authority: DE
Inventors: Klaus Danner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-11-05
Filing date: 1998-11-05
Publication date: 2000-05-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stabilisieren des Flammenrandes eines Brenners, insbesondere Drallbrenners, bei welchem eine die Flamme speisende zentrale Strömung eines zündfähigen Brennstoff-Luftgemisches mit einer Mantelströmung eines Brennstoff-Luftgemisches umhüllt wird, dessen Brennstoffkonzentration und Ausströmgeschwindigkeit so bemessen ist, daß sich in dem zur Instabilität neigenden Randbereich der Flamme keine eigenständige Flamme aus der Mantelströmung ergibt. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, daß das Brennstoff-Luftgemisch der Mantelströmung aus dem der zentralen Strömung zugeführten zündfähigen Brennstoff-Luftgemisch abgezweigt und durch Zumischen von Abgas abgemagert wird, indem die Mantelströmung durch über den Umfang verteilte Venturi-Kanäle (34) geführt ist, die im engsten Querschnitt mit Ansaugbohrungen (36) für das Abgas versehen sind. DOLLAR A Dadurch ist erreicht, daß zusätzliche Leitungen für die Zuführung der Mantelströmung entfallen.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung nach der Gattung der Hauptansprüche zum Stabilisieren des Flammenrandes eines Brenners.

Durch die insbesondere bei Drallbrennern auftretenden Instabilitäten des Flammenrandes werden Verbrennungsschwingungen angeregt, die das Verbrennungsgeräusch verstärken und den Brenner sowie die Brennkammer stärker mechanisch und thermisch beanspruchen.

In der EP 0 754 908 A2 wird bei einem Verfahren der gattungsmäßigen Art zur Bildung der Mantelströmung die Verwendung von Luft als bevorzugtes Medium vorgeschlagen. Das reduziert jedoch den feuerungstechnischen Wirkungsgrad und bedingt außerdem eine getrennte Zuführung für die Luft. Als weitere Möglichkeit wird die Verwendung eines nicht zündfähigen Gemisches aus Brennstoff und einem Inertgas, wie Stickstoff, Wasserdampf oder ausgebrannte Abgase zur Bildung der Mantelströmung vorgeschlagen, wobei jedoch über die Zuführung des Brennstoffs und der inertisierenden Komponenten nichts ausgesagt ist. Die bekannte konstruktive Lösung sieht eine getrennte Zuführung des Gases der Mantelströmung und des zentralen zündfähigen Brennstoff- Luftgemisches vor.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie der erfindungsgemäße Brenner nach den beiden Hauptansprüchen haben den Vorteil, daß das Brennstoff-Luftgemisch für die Mantelströmung im bzw. am Brenner oder in dessen unmittelbarer Nähe gebildet wird, so daß zusätzliche Zuführungsleitungen für diesen Zweck entfallen.

Bei einem Brenner mit einem Brennerkopf der im zentralen Bereich mit Austrittsöffnungen für das zündfähige Brennstoff-Luftgemisch und im umgebenden Ringrandbereich mit mindestens einem Durchgangskanal für die Mantelströmung versehen ist, wird das in die Mantelströmung überführte Brennstoff-Luftgemisch unmittelbar am Brenner selbst abgemagert, wenn die Mantelströmung durch über den Umfang verteilte Venturi-Kanäle in dem oder den Durchgangskanälen geführt ist, die im engsten Querschnitt mit Ansaugbohrungen für das Abgas versehen sind.

Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte konstruktive Ausgestaltungsmerkmale für einen nach dem Verfahren des Hauptanspruchs arbeitenden Brenner.

Die Abmagerung der Mantelströmung und deren Beschleunigung durch düsenartige Verengungen am Austritt zum Brennraum können zweckmäßig derart bemessen und aufeinander abgestimmt sein, daß eine Reaktion des in der Mantelströmung vorhandenen verdünnten Frischgemisches erst sehr spät am Rand des Flammenkegels der Flamme, insbesondere einer Drallflamme, erfolgt. Bei entsprechender Anordnung der Venturi-Kanäle und ihrer Ansaugbohrungen gegenüber der Lage und Ausbildung eines vom Brenner beheizten Wärmeübertragers kann entweder heißes Abgas oder den Brenner kühlendes, kälteres Abgas angesaugt werden.

Bei einem Brenner mit einem inneren Brennstoffrohr für die zentrale Zuführung des zündfähigen Brennstoff-Luftgemisches und einem äußeren Mantelrohr, welches das Brennstoffrohr mit radialem Zwischenraum umgibt, in welchem der oder die Durchgangskanäle für die Mantelströmung gebildet sind, ergibt sich eine einfache Ausführung für das Abzweigen eines Brennstoff-Luftgemisch-Anteils aus der Gesamtströmung in den oder die Durchgangskanäle für die Mantelströmung, wenn das innere Brennstoffrohr und der bzw. die Durchgangskanäle für die Mantelströmung eingangsseitig aus einem Zuführrohr für die Gesamtströmung ausmünden.

Der Aufbau des Brenners wird weiter vereinfacht, wenn das Mantelrohr und das Zuführrohr für die Gesamtströmung aus einem Stück bestehen. Die eine Wand der Venturi-Kanäle in dem bzw. den Durchgangskanälen für die Mantelströmung kann vorteilhaft unmittelbar durch das Mantelrohr im Bereich einer Ringsicke gebildet sein.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Drallbrenners ist in der Zeichnung anhand eines Längsschnittes durch den Brenner dargestellt und in der nachstehenden Beschreibung näher erläutert.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Der Brenner hat einen insgesamt mit der Bezugszahl 10 bezeichneten Brennerkopf, dem ein Gesamtstrom eines zündfähigen Brennstoff-Luftgemisches durch ein Zuführrohr 12 zugeführt wird. Im Brennerkopf 10 ist ein inneres Brennstoffrohr 14 vorgesehen, dessen Durchmesser kleiner als jener des Zuführrohres 12 bemessen ist und welches an seinem eingangsseiten Rand mit dem Zuführrohr 12 einen Ringspalt 18 bildet. Über das innere Brennstoffrohr 14 strömt unverdünntes, zündfähiges Brennstoff-Luftgemisch zu einem Einsatz 20, der aus einem zentralen Kernteil 22 und einem Kranz von schräggestellten Leitschaufeln 24 zum Erzeugen einer Drallflamme besteht. Die Leitschaufeln 24 sind mit dem Brennstoffrohr 14 und dem Kernteil 22 verbunden, der auch mit einem Kranz von axialen Bohrungen 26 zur Bildung von Halteflammen versehen ist.

Das Brennstoffrohr 14 ist mit radialem Abstand von einem Mantelrohr 28 umgeben, das mit dem Brennstoffrohr 14 einen Ringraum 30 begrenzt. Das Mantelrohr 28 hat den gleichen Außendurchmesser wie das Zuführrohr 12 und ist mit diesem aus einem Stück gefertigt. Über dem Ringspalt 18 tritt ein Teil des zugeführten Brennstoff-Luftgemisches in den Ringraum 30 ein, von wo es über schlitzförmige, über den Umfang verteilte Öffnungen 32 beschleunigt in den Brennraum gelangt.

Im Ringraum 30 sind gleichmäßig über den Umfang verteilte Venturi-Kanäle 34 angeordnet, die im engsten Querschnitt mit je einer Ansaugbohrung 36 versehen sind. Der Abstand der Venturi-Kanäle 34 bzw. der Ansaugbohrungen 36 von der Stirnseite des Brenners ist je nach Anwendungsfall so gewählt, daß die Ansaugbohrungen 36 in einen abgasführenden Raum einmünden. Die außenliegenden Wände der Venturi-Kanäle 34 sind unmittelbar durch das Mantelrohr 28 im Bereich einer Ringsicke 38 gebildet. Das über die Ansaugbohrungen 36 in die Mantelströmung eintretende bzw. angesaugte Abgas magert das darin enthaltene Brennstoff-Luftgemisch in dem gewünschten Sinne ab.

Claims

1. Verfahren zum Stabilisieren des Flammenrandes eines Brenners, insbesondere Drallbrenners, bei welchem eine die Flamme speisende zentrale Strömung eines zündfähigen Brennstoff-Luftgemisches mit einer Mantelströmung eines Brennstoff-Luftgemisches umhüllt wird, dessen Brennstoffkonzentration und Ausströmgeschwindigkeit so bemessen ist, daß sich in dem zur Instabilität neigenden Randbereich der Flamme keine eigenständige Flamme aus der Mantelströmung ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoff- Luftgemisch der Mantelströmung aus dem der zentralen Strömung zugeführten, zündfähigen Brennstoff- Luftgemisch abgezweigt und durch Zumischen von Abgas abgemagert wird.

2. Brenner, insbesondere Drallbrenner, mit einem Brennerkopf, der im zentralen Bereich mit Austrittsöffnungen für das zündfähige Brennstoff- Luftgemisch und im Ringrandbereich mit mindestens einem Durchgangskanal für die Mantelströmung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelströmung durch über den Umfang verteilte Venturi-Kanäle (34) in dem oder den Durchgangskanälen (30) geführt ist, die im engsten Querschnitt mit Ansaugbohrungen (36) für das Abgas versehen sind.

3. Brenner nach Anspruch 2, mit einem inneren Brennstoffrohr für die zentrale Zuführung des zündfähigen Brennstoff-Luftgemisches und einem äußeren Mantelrohr, welches das Brennstoffrohr mit radialem Zwischenraum umgibt, in welchem der bzw. die Durchgangskanäle für die Mantelströmung gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Brennstoffrohr (14) und der bzw. die Durchgangskanäle (30) für die Mantelströmung eingangsseitig aus einem Zuführrohr (12) für die Gesamtströmung ausmünden.

4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (28) und das Zuführrohr (12) für die Gesamtströmung aus einem Stück bestehen.

5. Brenner nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Wand der Venturi-Kanäle (34) unmittelbar durch das Mantelrohr (28) im Bereich einer Ringsicke (38) gebildet ist.