DE3013434A1 - Ceramic burner head with parallel fuel and oxidant feed slots - discharges through slotted gratings successively, with slots in perpendicular configuration - Google Patents

Ceramic burner head with parallel fuel and oxidant feed slots - discharges through slotted gratings successively, with slots in perpendicular configuration

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DE3013434A1
DE3013434A1 DE19803013434 DE3013434A DE3013434A1 DE 3013434 A1 DE3013434 A1 DE 3013434A1 DE 19803013434 DE19803013434 DE 19803013434 DE 3013434 A DE3013434 A DE 3013434A DE 3013434 A1 DE3013434 A1 DE 3013434A1
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Siegfried Dr. 5110 Alsdorf Förster
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Forschungszentrum Juelich GmbH
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Kernforschungsanlage Juelich GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/70—Baffles or like flow-disturbing devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
    • F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other

Abstract

The ceramic burner head has full-length parallel feed ducts for fuel and oxidant, slot-shaped and with their long sides adjoining. Downstream from the burner outlet (2) are one or more gratings (6a-d) with elongated openings. Those in the first grating are perpendicular to the feed duct outlet slots (3,4), while successive ones are at right angles respectively. Grating thicknesses are such that slot lengths (8) are a multiple of feed slot outlet widths (9), pref. 10-15 times except that of the last grating (6d) which is 1-5 times. Grating slots and intermediate web widths (10,11) correspond to feed slot outlet widths.

Description

Keramischer Brennerkopf mit zum Brennermund parallelCeramic burner head parallel to the burner mouth

zueinander geführten Strömungskanälen für Brennstoff-und Oxidationsmittel Die Erfindung bezieht sich auf einen keramischen Brennerkopf mit zum Brennermund parallel zueinander geführten Strömungskanälen für Brennstoff- und Oxidationsmittel, die einen schlitzförmigen Querschnitt aufweisen und längs ihrer getreckten Seiten benachbart angeordnet sind.flow channels leading to one another for fuel and oxidizing agent The invention relates to a ceramic burner head with the burner mouth parallel flow channels for fuel and oxidizing agent, which have a slit-shaped cross-section and along their elongated sides are arranged adjacent.

Keramische Brennerköpfe dieser Art werden sowohl in industrieöfen als auch in Wärmeerzeugern kleinerer z nheiX verwendet. Sie sind für gasförNge aber auch flüssige Bre nstoffe geeignet. Bei Verwendung flüssiger Brennstoffe ist eine Verdunstung des Brennstoffs vor Austritt am Brennermund erforderlich, die durch eine Vorwärmung des Oxidationsmittels und entsprechenden Wärmeaustausch zwischen Oxidationsmittel und flüssigem Brennstoff in den Strömungskanälen im keramischen Brennerkopf erreicht wird. Ein keramischer Brennerkopf der vorgenannten Art ist Gegenstand des deutschen Patents (Deutsche Patentanmeldung P 28 53 309.7).Ceramic burner heads of this type are used both in industrial furnaces as well as in heat generators of smaller z nheiX. They are in favor of gas transportation though Liquid fuels are also suitable. When using liquid fuels is one Evaporation of the fuel is required before it emerges at the burner mouth a preheating of the oxidizing agent and corresponding heat exchange between Oxidizing agent and liquid fuel in the flow channels in the ceramic Burner head is reached. A ceramic burner head of the aforementioned type is Subject of the German patent (German patent application P 28 53 309.7).

Um eine gleichmäßige Verbrennung des vom Brennerkopf erzeugten zündfähigen Gemisches zu erreichen, ist eine gute Vormischung des am Brennermund austretenden Brennstoffs mit dem Oxidationsmittel anzustreben. Darüber hinaus ist insbesondere bei Wärmeerzeugern, die für die Beheizung von Wohnräumen oder Wohngebäuden eingesetzt werden.sollen, zu beachten, daß die am Brennermund austretenden Medien nach ihrer Vormischung geräuscharm verbrennen.To ensure even combustion of the ignitable material generated by the burner head To achieve a mixture, a good premix of the emerging at the burner mouth To strive for fuel with the oxidizing agent. In addition, is particular for heat generators that are used for heating living spaces or residential buildings werden.sollen, it should be noted that the media escaping at the burner mouth after their Burn premix quietly.

Bekannt ist es, hinter dem Brennermund einen Flamme halter anzuordnen, beispielsweise eine Lochplatte mit einer Vielzahl von öffnungen, um damit hinter dem Brennermund einen Mischraum zu bilden, aus dem das zündfähige Gemisch in die Verbrennungszone austritt. Für eine intensive Vermischung von Brennstoff und Oxidationsmittel wird eine ausgedehnte Strecke im Mischraum benötigt. Nachteilig ist, daß unerwünschte Gas schwingungen zwischen Mischraum und Verbrennungszone entstehen, die nicht nur mit Geräuschen verbunden sind, sondern auch das Durchschlagen der Flamme durch den Flammenhalter hindurch in den Mischraum begünstigen und neben einer erheblichen Beanspruchung des Flammenhalters zu unzulässig hoher Schadstoffemmission bei der Verbrennung führen können.It is known to arrange a flame holder behind the burner mouth, For example, a perforated plate with a large number of openings to allow behind the burner mouth to form a mixing space from which the ignitable mixture into the Combustion zone exits. For an intensive mixing of fuel and oxidizing agent becomes a extended range required in the mixing room. Disadvantageous is that undesirable gas oscillations arise between the mixing space and the combustion zone, which are not only associated with noise, but also the penetration of the Favor the flame through the flame holder into the mixing room and next to one Considerable stress on the flame holder leads to inadmissibly high emissions of pollutants in combustion.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen keramischen Brennerkopf zu schaffen, der eine gleichmäßige, geräuscharme und weitgehend schadstoffreie Verbrennung des zündfähigen Brennstoff-Oxidationsmittel-Gemisches ermöglicht.The object of the invention is to create a ceramic burner head, the even, low-noise and largely pollutant-free combustion of the Allows ignitable fuel-oxidizing agent mixture.

Diese Aufgabe wird bei einem keramischen Brennerkopf der vorgenannten Art gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebene Ausbildung des Brennerkopfes gelöst. Unmittelbar in Hauptströmungsrichtung der Medien gesehen hinter dem Brennermund ist wenigstens ein Gitter angeordnet, dessen Durchströmöffnungen in ähnlicher Weise wie die schlitzförmigen Mündungen der StrömungskanElle am Brennermund gestreckte Strömungsquerschnitte aufweisen. Die Durchströmöffnungen der Gitter verlaufen quer zu den Mündungen der Strömungskanäle am Brennermund. Hierdurch wird die Vermischung von am Brennermund austretendem Brennstoff und Oxidationsmittel intensiviert und die für die Mischung benötigte Strecke erheblich verkürzt. Eine sehr gleichmäßige und schadstoffarme Verbrennung wird durch eine kreuzweise Anordnung der dem Brennermund nachgeschalteten Gitter erreicht (Patentanspruch 2).In the case of a ceramic burner head, this task becomes the aforementioned Kind according to the invention by the design of the specified in claim 1 Burner head released. Immediately behind in the main flow direction of the media the burner mouth is arranged at least one grid, the flow openings in a similar way to the slot-shaped mouths of the flow channels at the burner mouth have elongated flow cross-sections. The flow openings of the grids run across the mouths of the flow channels at the burner mouth. This will cause the mixing intensified by the fuel and oxidizing agent escaping at the burner mouth and the distance required for the mixture is shortened considerably. A very steady one and Low-pollutant combustion is achieved by a crosswise arrangement of the burner mouth downstream grid achieved (claim 2).

Bevorzugt weisen die Durchströmöffnungen der Gitter in Hauptströmungsrichtung derMOdien gesehen eine Ausdehnung auf, die ein Vielfaches der Schlitzbreite der zum Brennermund geführten Strömungskanäle beträgt und die Schlitzbreite der Durchströmöffnungen der Gitter entspricht vorzugsweise der Schlitzbreite der Strömungskanäle (Patentansprüche 3,4). Die so den schlitzförmigen Strömungskanälen entsprechend gestalteten Durchströmöffnungen der Gitter bewirken bei quer zu den schlitzförmigen Mündungen der Strömungskanäle und quer zueinander ausgerichteter Anordnung in vorteilhafter Weise eine Verengung des Strömungsquerschnittes im Bereich der Auflagestellen der Gitter und damit eine starke Verwirbelung der aus dem Brennenmund austretenden Medien. Wird die WaiFt§ke von Gitterstegen gemäß PatentanEprzh 5 der Schlitzbreite der Strömungskanäle entsprechend bemessen, so wirken die dem Brennermund nachgeschalteten Gitter-Auflagestellen als Fi Rückschlagsperren.The throughflow openings of the grids preferably point in the main flow direction derMOdien seen an extent that is a multiple of the slot width of the the flow channels leading to the burner mouth and the slot width of the throughflow openings the grid preferably corresponds to the slot width of the flow channels (claims 3.4). The through-flow openings configured in this way to correspond to the slot-shaped flow channels the grid effect at transverse to the slot-shaped mouths of the flow channels and arrangement aligned transversely to one another advantageously a constriction of the flow cross-section in the area of the support points of the grids and thus a strong turbulence in the media emerging from the mouth. Will the WaiFt§ke of lattice bars according to patent anEprzh 5 according to the slot width of the flow channels dimensioned, the grid support points downstream of the burner mouth act as Fi kickback barriers.

Um das letzte dem Brennermund nachgeschaltete Gitter, aus dem das zündfähige Gemisch in die Verbrennungszone austritt, vor unzulässiger Überhitzung zu schützen, weisen die Durchströmöffnungen dieses Gitters gegenüber den Durchströmöffnungen der übrigen Gitter in Hauptströmungsrichtung der Medien gesehen eine geringere Ausdehnung auf. Die Ausdehnung der Durchströmöffnungen in Bauptstrcmngsrichtung entspricht etwa der einfachen bis fünffachen Schlitzbreite der Sträemnzgskänäle. Damit wird erreicht, daß das noch nicht gezündete, durch das Gitter in die Verbrennungszone eintretende Brennstoff«>idationsmittel-Gemisch das Gitter ausreichend kühlt, auch wenn in den Durchströmöffnungen die Verbrennung eines Teils des zündfähigen Gemisches bereits einsetzt.Around the last grille downstream of the burner mouth, from which the ignitable mixture escapes into the combustion zone, from impermissible overheating to protect, have the throughflow openings of this grid opposite the throughflow openings of the remaining grids, viewed in the main flow direction of the media, have a smaller expansion on. The expansion of the flow openings in the direction of the main flow corresponds approximately to the simple to five times the slot width of the Sträemnzgskänäle. This ensures that the not yet ignited, through the grille into the combustion zone the incoming fuel mixture cools the grille sufficiently, even if the combustion of a part of the ignitable in the flow-through openings Mixture already starts.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung schematisch wiedergegeben ist, näher erläutert. In der Zeichnung ist ein keramischer Brennerkopf 1 dargestellt, der parallel zueinander zum Brennermund 2 geführte Strömungskanäle 3,4 für Brennstoff und Oxidationsmittel aufweist. Im Ausführungsbeispiel strömt in den Strömungskanälen 3 das Cxidationsmittel, im Strömungskanal 4 der Brennstoff. Die Strömungskanäle 3,4 weisen einen schlitzförmigen Querschnitt auf und sind längs ihrer gestreckten Seiten benachbart angeordnet.The invention is based on an embodiment shown in the drawing is shown schematically, explained in more detail. In the drawing is a ceramic one Burner head 1 shown, the flow channels running parallel to each other to the burner mouth 2 3.4 for fuel and oxidizing agent. In the exemplary embodiment flows in the flow channels 3 the oxidizing agent, in the flow channel 4 the fuel. The flow channels 3, 4 have a slot-shaped cross section and are longitudinal arranged adjacent to their elongated sides.

Zwischen benachbarten Strömungskanälen wird eine dem Wärmeaustausch zwischen Brennstoff und Oxidationsmittel liegende Trennwand 5 gebildet. Die am rückwärtigen Teil des keramischen Brennerkopfes 1 vorhandenen Anschlüsse für Oxidationsmittel und Brennstoff sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Oxidationsmittel und Brennstoff werden dem keramischen Brennerkopf getrennt voneinander zugeführt.Between adjacent flow channels there is a heat exchange formed between the fuel and the oxidizing agent dividing wall 5. The one at the rear Part of the ceramic burner head 1 existing connections for oxidizing agent and fuel are not shown in the drawing. Oxidizer and fuel are fed separately to the ceramic burner head.

Vor dem Brennermund 2 des keramischen Brennerkopfes sind mehrere Gitter 6a bis 6d angeordnet. Die Gitter weisen Durchströmöffnungen 7 mit Strömungsquerschnitten auf, die in gleicher Weise wie die bEndungen der Strömungskanale 2,3 getreckt, im Ausführungsbeispiel schlitzormig ausgebildet sind.There are several grids in front of the burner mouth 2 of the ceramic burner head 6a to 6d arranged. The grids have throughflow openings 7 with flow cross-sections on, which stretched in the same way as the ends of the flow channels 2,3, im Embodiment are formed slot-shaped.

Die Durchströmöffnungen 7 des vor dem Brennermund 2 angeordneten Gitters 6a verlaufen quer zu den schlitzförmigen Münden der Strömungskanäle 3,4. Die nachfolgenden Gitter 6b, 6c und 6d sind jeweils kreuzweise angeordnet, so daß auch die gestreckten Durchströmöffnungen 7 der aufeinanderfolgeden Gitter quer zueinander ausgerichtet sind. Im Ausführungsbeispiel bilden die Durchströmöffnungen benachbarter Gitter miteinander einen Winkel von 9o grd.The throughflow openings 7 of the grille arranged in front of the burner mouth 2 6a run transversely to the slot-shaped mouths of the flow channels 3, 4. The following Grids 6b, 6c and 6d are each arranged crosswise, so that the stretched Through-flow openings 7 of the successive grids aligned transversely to one another are. In the exemplary embodiment, the through-flow openings form adjacent grids to each other an angle of 9o degrees.

Die Querstellung der Durchströmöffnungen führt zu einer Verengung des Strömungsquerschnittes in Hauptströmungsrichtung im Bereich der Auflagestellen der einzelnen Gitter und damit zu einer sehr intensiven Mischung der aus dem Bennermund 2 austretenden Medien.The transverse position of the flow openings leads to a narrowing of the flow cross-section in the main flow direction in the area of the support points of the individual grids and thus to a very intensive mixture of those from Bennermund 2 leaking media.

In Hauptströmungsrichtung der Medien gesehen weisen die Durchströmöffnungen 7 eine Ausdehnung 8 auf, die ein Vielfaches der Schlitzbreite 9 der Strömungskanäle 3,4 beträgt. Im Ausführungsbeispiel ist die Ausdehnung 8 zehufach "größer als die Schlitzbreite 9, bevorzugt wird die Ausdehnung etwa 1o bis 15 fach größer als die Schlitzbreite 9 bemessen. Die Schlitzbreite 1o der Durchströmöffnungen 7 entspricht der Schlitzbreite 9 der Strömungskanäle 3,4. Zwischen den Durchströmöffnungen 7 verbleibende Gitterstege 11 weisen eine der Schlitzbreite 9 der Strömungskanäle 3, 4 entsprecbande Wandstärke auf. Diese Ausgestaltung der aufeinanderfolgenden Gitter verhindert ein Rückschlagen der in der Verbrennungszone gebildeten Flamme.Viewed in the main flow direction of the media, the throughflow openings point 7 an expansion 8 that is a multiple of the slot width 9 of the flow channels 3.4 is. In the exemplary embodiment, the extension 8 is ten times greater than that Slot width 9, the extent is preferably about 10 to 15 times greater than that Measure slot width 9. The slot width 1o corresponds to the throughflow openings 7 the slot width 9 of the flow channels 3.4. Between the throughflow openings 7 remaining lattice bars 11 have one of the slot width 9 of the Flow channels 3, 4 according to wall thickness. This refinement of the successive The grille prevents the flame formed in the combustion zone from flashing back.

Das Gitter 6d, das als letztes der Gitter dem Brennermund nachgeschaltet ist, weist Durchströmöffnungen 7' mit einer gegenüber den Durchströmöffnungen 7 der übrigen Gitter 6a bis 6c verkürzten Ausdehnung 8' auf. Die Durchströmöffnungen 7' sind der Schlitzrreite 9 der Strömungskanäle 3,4 entsprechend ausgedehnt. Diese Verkürzung der Durchströmöffnungen 7' verhindert eine Uberhitzung des Gitters 6d. Für die Kühlung der Gitterstege des Gitters reicht dann das das Gitter durchströmende Gasgemisch aus.The grille 6d, which is the last of the grids to follow the burner mouth has flow-through openings 7 ′ with one opposite to the flow-through openings 7 the remaining grids 6a to 6c have a shortened extent 8 '. The flow openings 7 'are the slot widths 9 of the flow channels 3, 4 expanded accordingly. These Shortening the throughflow openings 7 'prevents overheating of the grille 6d. For the cooling of the lattice bars of the lattice then the one flowing through the lattice is sufficient Gas mixture.

Die Gitter 6a bis 6c vor dem Brennermund 2 können aus Metall oder Keramik ausgebildet sein. Ist letzteres der Fall, lassen sich die Gitter aus Teilen keramischer Brennerköpfe fertigen. Die Gitter werden in Halterungen 12 eingesetzt, die seitlich am Brennerkopf 1 angeordnet sind, und mittels an der Halterung 12 befestigter Stifte oder Schrauben 14 in ihre Lager vor dem Brennermund gehalten.The grids 6a to 6c in front of the burner mouth 2 can be made of metal or Be ceramic. If the latter is the case, the grids can be made up of parts ceramic burner heads. The grids are inserted in brackets 12, which are arranged on the side of the burner head 1, and fastened by means of the bracket 12 Pins or screws 14 are held in their bearings in front of the burner mouth.

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Claims (6)

Patentansprüche 0 Xeramischer Brennerkopf mit parallel zueinander zum Brennermund geführten Strömungskanälen für Brennstoff und Oxidationsmittel, die einen schlitzförmigen Querschnitt aufweisen und längs ihrer gestreckten Seiten benachbart angeordnet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß vor dem Brennermund (2) wenigstens ein Gitter (6,6b,6c,6d) mit Durchströmöffnungen (7,7') angeordnet ist, die einen quer zu den schlitzförmigen Mündungen der Strömungskanäle (3,4) verlaufenden, gestreckten Strömungsquerschnitt aufweisen.Claims 0 Xeramischer burner head with parallel to each other flow channels for fuel and oxidizing agent leading to the burner mouth, which have a slit-shaped cross-section and along their elongated sides are arranged adjacent, d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that before Burner mouth (2) at least one grid (6,6b, 6c, 6d) with throughflow openings (7,7 ') is arranged, the one transverse to the slot-shaped mouths of the flow channels (3, 4) have extending, elongated flow cross-section. 2. Brennerkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Brennermund (2) nachgeschalteten Gitter (6a,6b,6c,6d) derart angeordnet sind, daß die gestreckten Strömungsquerschnitte der Durchströmöffnungen (7,7') aufeinanderfolgender Gitter senkrecht zueinander verlaufen.2. Burner head according to claim 1, characterized in that the dem Burner mouth (2) downstream grids (6a, 6b, 6c, 6d) are arranged such that the elongated flow cross-sections of the throughflow openings (7, 7 ') successively Grids run perpendicular to each other. 3. Brennerkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchströmöffnungen (7) der Gitter (6a,6b,6c) in Hauptströmungsrichtung der Medien gesehen eine Ausdehnung (8) aufweisen, die ein Vielfaches der Schlitzbreite (9) der zum Brennermund (2) geführten Strömungskanäle (3,4) beträgt.3. Burner head according to claim 1 or 2, characterized in that the throughflow openings (7) of the grids (6a, 6b, 6c) in the main flow direction of the Seen media have an extension (8) that is a multiple of the slot width (9) of the flow channels (3, 4) leading to the burner mouth (2). 4. Brennerkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchströmöffnungen (7) der Gitter (6a, 6b, 6c, 6d) den Mündungen der Strömungskanäle (3,4) am Brennermund (2) entsprechende Schlitzbreiten (io) aufweisen.4. Burner head according to claim 3, characterized in that the flow openings (7) the grids (6a, 6b, 6c, 6d) the mouths of the flow channels (3, 4) at the burner mouth (2) have corresponding slot widths (io). 5. Brennerkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Durchströmöffnungen (7,7') der Gitter (6a,6b,6c,6d) Gitterstege (11) mit einer der Schlitzbreite (9) der Strömungskanäle (3,4) entsprechenden T adstärke vorgesehen sind.5. Burner head according to claim 4, characterized in that between the throughflow openings (7,7 ') of the grids (6a, 6b, 6c, 6d) grid webs (11) with a the slot width (9) of the flow channels (3, 4) corresponding T ad thickness is provided are. 6. Brennerkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das letzte dem Brennermund (2) nachgeschaltete Gitter (6d) Durchströmöffnungen (7') mit einer Ausdehnung (8') aufweist, deren Abmessung bis etwa dem fünffachen der Schlitzbreite (9) der Strömungskanäle (334) entspricht.6. Burner head according to one of the preceding claims, characterized in that that the last grille (6d) downstream of the burner mouth (2) has flow openings (7 ') with an extension (8'), the dimension of which is up to about five times corresponds to the slot width (9) of the flow channels (334).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5049065A (en) * 1988-12-23 1991-09-17 Valor Limited Construction of ceramic plaque burners

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US5049065A (en) * 1988-12-23 1991-09-17 Valor Limited Construction of ceramic plaque burners

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