DE3246721C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brenneranordnung, wobei die Brenneranordnung mit einem über dem Brenner angeordneten glockenförmigen, hohlen Schirm ausgestattet ist und wobei für den Brenner sowohl Primärluft durch den Brenner und/oder außenseitig am Brenner vorbei als auch Sekundärluft von oben durch den glockenförmigen, hohlen Schirm herangeleitet werden.

Gemäß dem Stand der Technik sind mehrere Ausformungen solcher Brenneranordnungen bekannt, die sich durch Erzeugung einer besonders ruhigen Verbrennung und einer hohen Verbrennungstemperatur und weiterhin sich durch die Erzeugung einer Flamme auszeichnen, die im Verhältnis zum Brenner nach außen gerichtet ist, und welche Flamme sich hauptsächlich gleich weit in allen seitlichen Richtungen erstreckt, wobei der genannte glockenförmige, hohle Schirm rotationssymmetrisch ausgeformt und in einer solchen Weise angeordnet ist, daß der dagegen gerichtete Brenner, und jedenfalls die Flamme des Brenners, in axialer Richtung der rotationssymmetrischen Form des Schirms gerichtet ist. Hierzu ist zu erwähnen, daß obwohl hierdurch und durch die im nachfolgenden beschriebenen Ausformungen physikalisch auf diese Möglichkeiten, die Brenneranordnung nach oben und nach unten orientieren zu können, Bezug genommen wird, nichts dagegen spricht, die Brenneranordnung wahlfrei anderswie nach oben und nach unten orientieren zu können; jedoch, die angegebene Orientierung die bevorgezogene Orientierung ist. Hierzu kommt, daß außerdem die Brenneranordnung durch ihre hohe Verbrennungstemperatur eine Ausnutzung von die Verbrennung verbessernden Zusatzstoffen, wie z. B. Salz, usw., auch Verbrennung von Gas, Alkohol, mw. sowie eine Verbrennung von Öl bzw. von Ölprodukten sowie von Öl/Ölprodukten zusammen mit Wasser oder Dampf gestattet, und sich die Brenneranordnung durch eine gute Verbrennungsbilanz auszeichnet.

Die vorliegende Erfindung hat zum Zweck, weitere Verbesserungen an diese Brenneranordnung zu schaffen, so daß eine verbesserte Verbrennungsbilanz und zugleich verminderte Installationskosten für die Brenneranordnung, und, in Verbindung mit einer Verbrennung anderer Art, eine Hybrid-Verwendung der Anordnung erreicht wird. Es liegt auch der Wunsch vor, eine leicht durchzuführende Unterbringung sowie Austauschbarkeit eines Brenners der eingangs angegebenen Gattung zu erreichen.

Eine Brenneranordnung der eingangs angegebenen Gattung ist in der dänischen Patentschrift Nr. 1 01 532 z. B. beschrieben. In dieser Patentschrift ist eine Anordnung des glockenförmigen, hohlen Schirms angegeben, wobei der Schirm an der Seite eines Rohrs festgehalten ist, wobei das Rohr für die Zufuhr von Sekundärluft zum Hohlraum des Schirms durch dessen Scheitel dient. Die Flamme des Brenners ist bei dieser Bauweise direkt gegen die konkave, nach unten gerichtete Unterfläche des Schirms gerichtet. Hierbei erfolgt die Zufuhr von sowohl Primärluft als auch von Sekundärluft von unten teils durch das Rohr, teils durch den Brennerbereich.

In der dänischen Patentschrift Nr. 1 13 942 ist u. a. eine Weiterausformung dieser Brenneranordnung beschrieben, bei welcher die Unterseite des Schirms durch ein am Schirmrand festgemachtes und ausgedehntes Netz abgeschlossen ist, wodurch die Brenneranordnung einen topfbrennerähnlichen Charakter annimmt. Eine Anordnung ist auch beschrieben, die eine topfbrennerähnliche Ausformung mit zentraler Zufuhr der Sekundärluft von unten an den inneren Hohlraum des Schirms aufweist. Durch diese Maßnahmen wird eine verbesserte Verbrennung an der Stelle erreicht, an welcher die Sekundärluft die Verbrennungsluft antrifft, und zwar an den Maschen des Netzes.

In der deutschen Auslegeschrift Nr. 15 79 886 ist eine Anordnung beschrieben, bei welcher die Brenneranordnung der eingangs angegebenen Gattung in einem Heizkessel eingebaut ist. Bei dieser Ausformung ist der glockenförmige, hohle Schirm als Wandelement in einer inneren, waagerechten Trennwand zwischen teils einer inneren Rauchkammer, die in Verbindung mit dem Schornsteinabzug steht, teils einer wasserführenden Kammer im Heizkessel und einem unteren Raum im Heizkessel eingebaut, wobei dieser Raum für die Funktion als Flammenraum für die brennende Flamme bestimmt ist, da die Primärluft durch ein durch diesen Raum führendes Rohr dem Brenner zugeführt wird. In dieser Patentschrift ist übrigens nichts Näheres zu Sekundärluftzufuhr und -organen angegeben.

Der Vorteil, der durch diese bekannten Anordnungen erreicht wurde, war u. a. darin zu sehen, daß in einer Heizkammer die beschriebene Flamme direkt, verglichen mit einer einfachen, mehr oder weniger zylindrisch oder kerzenförmigen Flamme gewöhlicher Art, imstande ist, eine größere Wandoberfläche in der Kammer zu bestreichen, und auch in dem Fall die Flamme entweder seitwärts oder mehr oder wenig nach unten gerichtet ist.

Die zuerst beschriebene Wirkung ist durch die beschriebenen Anordnungen genutzt. Weiterhin läßt eine solche Flamme sich durch rotationssymmetrisch ausgeformte Hohlräume leiten, welche Hohlräume evtl. schräggestellte Schirme enthalten können. Diese Anordnungen entsprechen denjenigen, die in der dänischen Auslegeschrift Nr. 1 32 966 angegeben sind. Für diese Anordung ist insbesondere eine als eine Ganz-Kugelschale oder als eine Halbkugelschale geformte Gehäusekonstruktion vorgesehen, welche Konstruktion sich auch als Antriebsorgan verwenden läßt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Brenneranordnung der in der Einleitung angegebenen Gattung geschaffen, die eine verbesserte Verbrennung, einen vereinfachten Aufbau und eine kostengünstigere Anwendung der Brenneranordnung ermöglicht.

Die Aufgabe ist durch die vorliegende Erfindung durch eine Brenneranordnung gelöst, die dadurch charakterisiert ist, daß hauptsächlich parallel zu der Unterfläche des glockenförmigen, hohlen Schirms unter dieser eine zusätzliche Schirmplatte angeordnet ist, gegen deren Unterseite die Brennerflamme gerichtet ist und wobei die zusätzliche Schirmplatte den unteren Wandteil des Hohlraums des glockenförmigen, hohlen Schirms bildet und wobei für die Sekundärluft, die vom Inneren des hohlen Schirms zugeleitet herankommt, zumindest ein Ausströmungszwischenraum zwischen dem Außenrand der zusätzlichen Schirmplatte und der Unterfläche des glockenförmigen, hohen Schirms angeordnet ist.

Durch diese Maßnahme wird der Treffpunkt für die Sekundärluft und die Brennerflamme an den Umkreis des zusätzlichen Schirms gerückt, was zu einer größeren Wirkfläche zwischen Flamme und Sekundärluft führt, und was mit Bezug auf die Verbrennung eine verbesserte Verbrennungsbilanz bewirkt. Weiterhin wird auch eine Voraufwärmung der Sekundärluft erreicht, da der zusätzliche Schirm eine hohe Temperatur aufweist. Eine flächige, heiße und auch ringförmige Flamme läßt sich besonders leicht in dieser Weise erzeugen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung läßt sich die Flammentemperatur erhöhen, wenn die zusätzliche Schirmplatte lediglich am zentralen Bereich des glockenförmigen, hohlen Schirms befestigt ist.

Eine verbesserte Vermischung der sich treffenden Flamme und Sekundärluft läßt sich gemäß der Erfindung dadurch erreichen, daß, vorzugsweise konzentrisch, um den Brenner herum zumindest ein zylindrisch ausgeformtes Schirmelement, mit einer bestimmten Höhe angeordnet ist, daß am oberen Bereich zwischen dem zumindest einen Schirmelement und der zusätzlichen Schirmplatte und im unteren Bereich zwischen dem zumindest einen Schirmelement und einer unteren, waagerechten Trennplatte zumindest ein Zwischenraum vorliegt, wobei der Brenner an einem in der unteren Trennplatte ausgeformten Loch angeordnet ist. Da um den Brenner herum notwendigerweise Wandorgane im gewissen Abstand vom Brenner anzuordnen sind, die vom Brenner geheizt werden, wird Sekundärluft, die auch von diesen Wandorganen als Leitelementen beeinflußt wird, durch den zumindesten einen unten angeordneten Zwischenraum hineinströmen und der Innenwand der zylindrisch ausgeformten Schirmelemente entlang nach oben, sich mit Primärluft und vom Brenner kommenden Verbrennungsmaterialien vermischend hinaufströmen, wodurch die Wirtschaftlichkeit der Verbrennung verbessert wird. Versuche haben gezeigt, daß die Flamme durch diese Maßnahme einen noch ruhigeren Charakter bekommt sowie eine erhöhte Temperatur aufweist. In der Weise und bei Verwendung von allgemeinen Verbrennungsmaterialien ist eine Flammtemperatur bis 1800°C gemessen worden, wogegen lediglich eine Flammtemperatur von 1200 bis 1400°C unter denselben Umständen durch Verwendung einer Brenneranordnung von der ersten obengenannten vorbekannten Ausgestaltung erreicht werden kann.

Eine hohe Verbrennungstemperatur wird gemäß der Erfindung dadurch gesichert, daß die Oberseite der zusätzlichen Schirmplatte, die gegen den glockenförmigen, hohlen Schirm gewendet ist, mit schräggestellten Organen versehen ist, die der ankommenden Sekundärluft eine in bezug auf den Brenner rotierende Bewegung beibringt, welche Bewegung besonders, jedoch nicht notwendigerweise, eine die Brennerachse umkreisende Bewegung sein kann.

Entsprechende schräggestellte Leitorgane können mit Rücksicht darauf, der Primärluft eine Rotation um den Brenner herum beizubringen, im Nahbereich des Brenners angeordnet sein. In dieser Weise kann gerade ein Zusammenwirken der Rotationsbewegung von sowohl der Primärluft als auch von der Sekundärluft zustandegebracht werden, so daß die Trefffläche zwischen den beiden Medien intensiver genutzt wird.

Infolge der ausgedehnten Form der Verbrennungsflamme bei einer erfindungsgemäßen Brenneranordnung läßt sich diese Brenneranordnung mit Vorteil in einer einschubförmigen Einheit einbauen. Die Wände einer solchen einschubförmigen Einheit können doppelt ausgebildet sein, und sie können z. B. Wasser enthalten, das geheizt werden soll. In diesem Fall läßt die Einschubeinheit sich, z. B. durch Flanschverbindungsorgane, welche z. B. am oberen Wandrand der Wände der Einschubeinheit angeordnet sind, mit entsprechenden Wandteilen oder mit einem darüber angeordneten und für die Einschubeinheit als ein Oberteil zu bezeichnenden Heizkessel oder mit einer anderen Feuerung verbinden.

Andererseits kann die Brenneranordnung gemäß der Erfindung auf einer Gleitschienenanordnung angeordnet sein, welche Maßnahme ein Einschieben der Brenneranordnung durch eine hierzu eingerichtete Öffnung an der Seite eines Heizkessels bzw. einer Feuerung ermöglicht. Die Brenneranordnung läßt sich in den meisten Fällen vorzugsweise im Nahbereich des Bodens des Heizkessels oder der Feuerung anordnen, wobei daran erinnert sei, daß in diesem Fall der Boden ein Bereich sein kann, der geheizt werden soll.

Falls in Richtung nach unten wegen baulicher Gründe ein zu starkes Erwärmen von der Brenneranordnung nicht gewünscht ist, also ein kräftigeres Erwärmen nach den Seiten als nach unten erforderlich ist, besteht eine hierzu vorteilhafte Ausgestaltung gemäß der Erfindung darin, daß die untere, waagerechte Trennplatte einen Durchmesser aufweist, der etwa dem Durchmesser des glockenförmigen, hohlen Schirms entspricht, wobei die waagerechte Trennplatte perforiert ausgeformt ist. Eine Brenneranordnung mit einer solchen Ausgestaltung läßt sich gemäß der Erfindung an einem hohlen Konsolenarm anordnen, welcher innen an einer leicht abnehmbaren Seitenplatte in einem gewöhnlichen Heizkessel oder in einer gewöhnlichen Feuerung montiert ist, und wobei das hohle Innere des Konsolenarms mit einer Kanalverbindung für die Heranführung von Verbrennungsmaterialien an den Brenner sowie von Primärluft und Sekundärluft versehen ist.

Um eine gute Anpassung der Verbrennung bei unterschiedlich auftretenden Verbrennungsumständen zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn sowohl im Primärluftzufuhrkanal als auch im Sekundärluftzufuhrkanal, bzw. in der Brennstoffzufuhr, je einer verstellbaren Klappe angeordnet ist.

Die Ausgestaltung, bei welcher ein Konsolenarm für das Tragen der Brenneranordnung vorgesehen oder bei welcher die Brenneranordnung in einer unteren Einschubeinheit angeordnet ist, läßt sich mit Vorteil an einem Hybridheizkessel oder an einer Hybridfeuerung so verwenden, daß eine andere Heizvorrichtung über der Brenneranordnung angeordnet wird, welche andere Heizvorrichtung z. B. als eine Röstheizvorrichtung mit einer getrennten Einheizöffnung an der Seite des Heizkessels bzw. der Feuerung ausgebildet ist. In einem solchen Fall kann zwischen den beiden Heizweisen gewechselt werden, evtl. läßt sich die erfindungsgemäße Brenneranordnung als Feueranmachanordnung für die zweite Heizanordnung verwenden.

Eine andere Hybridverwendung besteht darin, daß lediglich die erfindungsgemäße Brenneranordnung benutzt wird, jedoch gemäß der Erfindung in der Weise, daß zusammen mit der Brenneranordnung eine Einblasanordnung für z. B. in Form von Pulver vorliegenden Brennstoff, wie z. B. für Kohlenstaub, ausgeformt ist, wobei das Einblasen entweder kombiniert mit dem Einblasen von Sekundärluft, oder durch Einblasen in die Sekundärluft im Bereich des Scheitels des glockenförmigen, hohlen Schirms oder durch Einblasen durch einen getrennten Zufuhrkanal folgt, wobei im letzten Fall die Ausmündung des Zufuhrkanals weiter unten im inneren Hohlraum des glockenförmigen, hohlen Schirms angeordnet ist. In dieser Weise lassen sich zwei oder mehrere verschiedene Brennstoffmaterialien gleichzeitig verwenden.

Weitere Verbesserungen der Verbrennungsbedingungen lassen sich gemäß der Erfindung erreichen, wenn die Brenneranordnung so gestaltet ist, daß Einblasen von, evtl. verbrennungsverbessernden, Salzen oder Verunreinigungen enthaltendem Wasser oder Dampf vorgesehen ist, wobei das Einblasen wie im vorhergehenden angegeben erfolgt und/oder an der Seite von einer in der Brenneranordnung enthaltenen oder um eine in der Brenneranordnung enthaltene Düse oder getrennt gegen die zusätzliche Schirmplatte oder durch die perforierte waagerechte Trennplatte oder in einer Kombination davon.

Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Brenneranordnung läßt sich eine heiße Flamme von hoher Nutzwirkung erzeugen, welche Flamme sich besonders dadurch charakterisieren läßt, daß durch die gemäß der Erfindung gekennzeichneten Mittel, bzw. durch eine Kombination davon, eine eine Ringform aufweisende oder eine ringförmige, flächig gebildete und heiße Flamme erzeugt ist, welche Flamme auch eine Kegelflächenform aufweisen kann. Die Außenkante der Flamme kann hierdurch auch gewölbt oder zungenförmig geformt sein. Die Erzeugung der Zungenförmigkeit kann evtl. durch die im vorhergehenden beschriebenen Rotationsbewegungen der Luftströmungen im Brenner- und/oder im Schirmelementbereich verursacht sein, welche Rotationsbewegungen, ohne eine Abweichung vom Erfindungsgedanken aufzuweisen, nicht notwendigerweise Rotationssymmetrieübereinstimmungen mit rotationssymmetrischen Ausformungen der Einzelelemente aufweisen müssen, sondern lediglich als Rotationsbewegungen, die irgendwelche Rotationsachseorientierungen aufweisen können, zu bezeichnen sind.

Schließlich ist zu erwähnen, daß es durch die höhere Verbrennungstemperatur gemäß der Erfindung besonders wirtschaftlich möglich ist, die Brenneranordnung bei einem Dampfgenerator, bei welchem eine schräggestellte, innere Trennwand als Trennung zwischen einem unteren Wasserraum und einem oberen Dampfraum vorgesehen ist und wobei ein Zwischenraum beim oberen Rand der schräggestellten Trennwand Verbindung zwischen den beiden Räumen zustandebringt, in der Weise zu verwenden, daß die Brenneranordnung am Boden eines zylindrisch ausgebildeten Gehäuses angeordnet ist, das einen Dampfgenerator enthält, der mit einer solchen schräggestellten Trennwand ausgerüstet ist, wobei der obere Teil des Dampfgenerators jedoch vorzugsweise sphärisch ausgeformt ist.

Ausführungsformen gemäß der Erfindung werden im nachfolgenden näher beschrieben, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird, worin:

Fig. 1 eine Brenneranordnung gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine Brenneranordnung gemäß Fig. 1 zeigt, die an einer einschubförmigen Einheit angeordnet ist, welche zum Anordnen z. B. am Boden eines Heizkessels, einer Feuerung oder einer anderen zu heizenden Einheit ausgebildet ist, und wobei die Wände der Einschubeinheit für die Durchströmung aufzuheizender Flüssigkeit vorgesehen sind;

Fig. 3 eine Brenneranordnung gemäß der Erfindung zeigt, die von einer durch eine Befestigungsplatte getragenen Konsole gehalten und für die Anordnung in oder an einer Wand einer Feuerung vorgesehen ist;

Fig. 4 einen Dampfgenerator zeigt, der mit einer erfindungsgemäßen Brenneranordnung versehen ist;

Fig. 5 einen mit einer erfindungsgemäßen Brenneranordnung versehenen Hybridkessel einschließlich einer darüber angeordneten Feuerung umfassend eine Röstfeuerungsanordnung und eine für die Verbrennung von festen Brennstoffmaterialien vorgesehene Einheizöffnung zeigt; und

Fig. 6 einen mit einer erfindungsgemäßen Brenneranordnung ausgestatteten Heizkessel zeigt.

Eine Ausführungsform für eine Brenneranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 1 der Zeichnung veranschaulicht. Ein Brenner 1 ist für die Verbrennung von luftförmigen oder flüssigen Brennstoffen ausgelegt, wobei durch eine Rohrleitung 2 Brennstoffe 3 zugeführt werden, so wie es mittels eines punktiert eingezeichneten Pfeils angegeben ist, und zwar an eine Düse des Brenners 1. An die Stelle, auf der die Düse angeordnet ist, könnte auch zerstäubter oder in Pulverform gebrachter Brennstoff anderer Art zugeführt werden. Der Brenner 1 befindet sich in einem Raum, der z. B. durch Wände 4 abgegrenzt ist und in welchem Raum durch einen Kanal 5 Primärluft 6 eingeleitet wird, so wie es durch einen Doppelstrich-Pfeil angegeben ist. Die Primärluft 6 wird um den Brenner 1 umher durch einen ringförmige Öffnung geleitet, wobei diese Öffnung in der Oberseite des Raumes ausgeformt ist und sich nach außen zu den Seiten erstreckt und eine untere Trennplatte 7 des Heizraumes einer Feuerung bildet. Diese Trennplatte 7 kann hohl ausgeformt sein und kann ein Fluid führen, das von der Brenneranordnung geheizt werden soll, die insgesamt mit 20 bezeichnet ist. Die evtl. größere Ausstreckung der Trennplatte 7 ist mittels quereingezeichneter, abgebrochenen Linien angegeben. Diese abgebrochenen Linien können sowohl als der Veranschaulichung dienende Zeichnungsmittel angesehen werden, als auch der Angabe eigentlicher baulicher und dadurch physikalischer Teile dienen, und im letzten Fall der Angabe einer reellen Größe der Wand oder der Trennplatte 7 eingezeichnet sein. Die Trennplatte 7 kann also eine selbständige Platte sein, die nicht unmittelbar eine Wandplatte als solche ist. Diese Möglichkeit wird in Verbindung mit den Zeichnungsfiguren 2 und 3 näher beschrieben.

Über der Düse des Brenners 1 ist ein glockenförmiger, hohler Schirm 10 angeordnet, dessen Form gut als pilzähnlich angegeben werden kann. Sekundärluft wird durch einen Kanal 18 in den oberen, zentralen Teil des Schirms geleitet. Die sekundäre Luft ist mittels eines Pfeils 19 angedeutet. Die Unterfläche 12 des glockenförmigen, hohlen Schirms ist konkav gebildet und umfaßt eine größere Zentralöffnung, während die Oberseite 11 des Schirms ganz geschlossen ist und sich dicht an den Kanal 18 anschließt. Im Inneren des Schirms ist ein Hohlraum 17 ausgebildet, in den von unten her eine mit im wesentlichen derselben Form wie die des Schirms ausgeformte Trennwand 13 ragt, die quer, an den Seiten, den Hohlraum 17 in einen oberen und einen unteren Hohlraum teilt, welche Hohlräume durch einen Zwischenraum zwischen dem Rand der Trennwand 13 und der Innenseite des Schirms in Verbindung miteinander stehen. Die Trennwand 13, deren zentraler Teil nach unten gerichtet ist, besitzt eine zentrale Öffnung, die unten mit dem zentralen Teil 14 einer zusätzlichen Schirmplatte 15 geschlossen ist, welche Platte hauptsächlich oder zumindest ungefähr parallel zu und unter der Unterfläche 12 des glockenförmigen, hohlen Schirms angeordnet ist. Die Sekundärluft 19, die durch den Scheitel des Schirms hineinströmt, wird sich an den Seiten des Hohlraumes 17 teilen und ein Teil der Sekundärluft wird nach unten gelangen und den zentralen Teil 14 der zusätzlichen Schirmplatte 15 überstreichen, bevor die Luft durch einen Zwischenraum, der zwischen der zentralen Randkante der Unterfläche 12 und dem nach unten gekehrten, zentralen Teil der Trennwand 13 ausgebildet ist, den Durchgangsbereich zwischen der Oberseite der zusätzlichen Schirmplatte 15 und der Unterfläche 12 des glockenförmigen, hohlen Schirms erreicht. Schließlich findet Ausströmung der Luft statt durch einen Zwischenraum 16 zwischen dem Rand der zusätzlichen Schirmplatte 15 und der Unterfläche 12 des glockenförmigen, hohlen Schirms.

An und für sich ist die Brenneranordnung voll funktionsfähig. Die Brenneranordnung leistet besonders wegen des Kontaktes zwischen der zusätzlichen Schirmplatte 15 und der Sekundärluft 19 an einen frühen Ort des Strömungsweges dieser Luftmenge, wodurch die Luft sich ausdehnt. Der eigentliche physikalische Kontakt zwischen den Verbrennungsmaterialien aus der Düse des Brenners 1, die durch punktiert eingezeichnete Pfeile angedeutet sind, und der sekundären Luft, welche durch mit ununterbrochenen Strichen eingezeichneten Pfeilen angedeutet ist, findet erst am Rand der zusätzlichen Schirmplatte 15 statt, und zwar vor dem Ausströmungszwischenraum 16, dessen Größe entsprechend der Geschwindigkeit bemessen werden soll, mit der die sekundäre, etwas vorgewärmte und hierdurch ausgedehnte Luftmasse ausströmt. Ein Ablenken der ausströmenden Luft nach unten kann dadurch zustandegebracht werden, daß der hohle Rand des Schirms im Verhältnis zu dem Rand des zusätzlichen Schirms 15 etwas nach unten hin ragend geformt ist. Durch diese Formbildung findet das Treffen von Verbrennungsmaterialien und Primärluft auf die Sekundärluft mit Bezug auf die Geschwindigkeit und durch eine gute Mischung zwischen den beiden Zuströmungen besser angepaßt statt. Ein Teil der Sekundärluft neigt dazu, nach einem Hindurchtreten an die untere Wand oder Trennplatte 7 zu gelangen und wegen Ansaugens hervorgerufen durch die Passage der Primärlut nach oben sowie der Verbrennungsmaterialien aus dem Düsenbereich an dieser Stelle eine wirbelförmige Strömung zu bilden und sich wieder mit der Außenseite der aufströmenden Medien zu mischen.

Diese Wirbelbildung kann in günstiger Weise ausgenutzt werden, wenn gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung zylindrisch ausgeformte Schirmelemente 8 und 9 konzentrisch um den Düsenbereich herum mit Zwischenräumen oben und unten bei dem oberen und unteren Rand dieser Elemente angeordnet sind. Ein Teil der Primärluft nimmt dann in höherem Maße an der Wirbelbildung teil, wobei zugleich mittels Anpassung der Höhe der Schirmelemente eine Anpassung an die Kegelform der aus dem Düsenbereich nach oben strömenden Materialien gefördert wird. In Fig. 1 der Zeichnung ist durch Pfeile, die in drei erwähnten Weisen eingezeichnet sind, illustriert, wie die Wirbelmischung aufgeteilt werden kann. Versuche haben gezeigt, daß die Flamme, die erzeugt wird, hierdurch viel ruhiger und wärmer als die Flamme wird, die durch die bisherigen Brenneranordnungen der in der Einleitung erwähnten Gattung erzeugt wird. Temperaturen bis zu 1800°C gegen die früheren Temperaturen bis zu 1200 bis 1400°C sind gemessen worden. Außer dem Vorteil von einem hohen Temperaturunterschied zwischen Flamme und Schornsteintemperatur bei einer Heizanlage ist auch eine vollständigere Verbrennung der zugeführten Materialien erreicht worden. Die Korrosion von Schornsteinrohr und von Schornstein ist hierdurch herabgesetzt worden, was auch als ein ersichtlicher Vorteil zu betrachten ist.

Durch die beschriebene Anordnung ist auch eine breitere Flamme in Richtung nach außen und nach unten erreicht worden. Das ermöglicht eine Anordnung der Brenneranordnung, wie sie in Fig. 2 der Zeichnung eingezeichnet ist. Eine Brenneranordnung 20 ist hier in einer Einschubeinheit angeordnet, wobei die Einschubeinheit aus Wänden 21 und einem entsprechenden Boden besteht, der mit einem Hohlraum 23 ausgeformt ist, worin ein Medium strömen kann, das aufzuwärmen ist. Die drei notwendigen Zuleitungen für Brennstoff 3, Primärluft 6 und Sekundärluft 19, die oben angegeben worden sind, können in Verbindung mit einem eventuellen, abschraubbaren Seitenteil in der Einschubeinheit angeordnet sein, so daß die Brenneranordnung in der Einschubeinheit auf angedeuteten Schienen 24 angebracht ist. Hierdurch ist eine leichte Montage sowie Durchführung von Überprüfungen der Organe der Brenneranordnung, welche in der Einschubeinheit angeordnet sind, möglich. Oben kann die Einschubeinheit als Boden eines Heizkessels oder einer Feuerung, in dem vorliegenden Fall von einem Heizkessel durch die Verwendung von z. B. Flanschsammlern 22 und entsprechenden Organen der Innenseite der Wand eingebaut werden, so daß eine Strömungsverbindung für das aufgewärmte Medium in dem Hohlraum 23 hergestellt ist. Am oberen Rand der Einschubeinheit kann der Hohlraum 23 auch geschlossen sein und es können andere Kanalverbindungselemente zwischen dem Hohlraum und den übrigen Hohlräumen im oberen Teil des Heizkessels für das aufgewärmte Medium vorgesehen sein.

An Stelle von einer Anordnung mittels einer kompletten Einschubeinheit könnte die Brenneranordnung 20 mit Vorteil in Verbindung mit anderen Feuerungen Anwendung finden. Da bei vielen existierenden Feuerungen eine Erwärmung des Bodens nicht immer Vorteile mit sich bringt, sofern dieser Boden nicht Medien enthält, die aufgewärmt werden sollen, ist in Fig. 3 der Zeichnung eine Anordnung angegeben, die in zwei Punkten von der gemäß Fig. 2 abweicht. Um eine Ausrichtung der Flamme mehr seitlich nach außen zu erreichen, ist als Trennplatte ein perforierter Schirm 27 angebracht, evtl. etwas aufgekrümmt, wie es in Fig. 3 der Zeichnung angedeutet ist. Die Brenneranordnung wird von einem Konsolenarm 26 getragen, der hohl ausgeformt ist und die drei notwendigen Zuleitungen für Brennstoff 3, Primärluft 6 und Sekundärluft 19 enthält. Der Konsolenarm 26 sitzt an der Innenseite einer Seitenplatte 25, die an die Seitenwand einer Feuerung als Teil von dieser oder als Abdeckung dieser, usw., festschraubbar ist.

Diese Anordnungsweise bringt mit sich, daß die Brenneranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem großen Teil von schon existierenden Typen von besonders kleinen Heizkesseln Anwendung finden kann, was wegen der verbesserten Verbrennungsbilanz vorteilhaft ist.

Ein Dampfgenerator, der in der früher angegebenen, dänischen Auslegeschrift Nr. 1 32 966 beschrieben ist, ist in Fig. 4 der Zeichnung enthalten. Mittels der Brenneranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist hierdurch der Vorteil erreicht worden, daß auf die bisherige Kugelform des Generators verzichtet werden kann, da die Brenneranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung so viel Hitze erzeugt, daß die Brenneranordnung am Bodenbereich 38 des Dampfgenerators angeordnet werden kann. Seitenwände eines Gehäuses 28, die zylindrisch ausgeformt sind, schließen einen Wasserraum 29 und einen Dampfraum 30 ein, welche durch eine schräggestellte Trennwand 31 voneinander getrennt sind, wobei oben zwischen dieser Trennwand 31 und der Seitenwand 28 ein Dampfpassagezwischenraum 31a vorliegt. Im unteren Teil der Trennwand 31 befindet sich ein Wasserdurchlauf 31b. Dem Wasserraum 29 wird Wasser durch eine Leitung 33, in welcher sich ein Wasserhöhe-Einregulierungsorgan 33a befinden kann, zugeführt. Die Brenneranordnung ist bei 40 angeordnet und die heißen Verbrennungsgase sind durch den Hohlraum 36 nach oben an eine obere Öffnung 37 geführt, welche Öffnung 37 an einen Abzug in Form eines Schornsteins führt. Nach außen ist der Hohlraum 36 von einem Wandorgan 35 abgegrenzt. Durch eine Dampfleitung wird Dampf vom Dampfgenerator abgenommen. Ein Anschluß 39 für Speisewasser hat eine Anschlußrichtung, die mittels eines mit dickem Strich eingezeichneten Pfeils angegeben ist. Vorgewärmtes Speisewasser läßt sich am Scheitel des Wandorgans 35 abnehmen und kann von hier, wie es mittels eines mit dickem Strich eingezeichneten Pfeils angegeben ist, durch die Leitung 33 unten an den Wasserraum 29 geleitet werden. Die Brenneranordnung kann in einer einschubähnlichen Einheit angeordnet sein, welche wie durch zwei Sätze von waagerecht verlaufenden Wandbruchlinien angedeutet an dem Oberteil des Dampfgenerators angeschlossen werden kann. Hohle Wände der Einschubeinheit können in Verbindung mit z. B. einer Hohlwand des Wandorgans 35 stehen oder das Speisewasser kann getrennt vor der Einführung in das Wandorgan 35 in den Wänden der Einschubeinheit vorgewärmt werden, usw.

Durch diese vereinfachte, herstellungstechnisch gesehen vereinfacht ausgeformte Anordnung werden dieselben Vorteile, wie bei der komplizierteren Kugelform gemäß dänischer Auslegeschrift Nr. 1 32 966, erreicht.

In Fig. 5 der Zeichnung ist eine Hybridheizkesselanordnung angegeben, d. h. eine Feuerung, die für die Verbrennung von zwei Sorten von Brennstoffen mittels zweier zusammengekoppelter Feuerungsanordnungen eingerichtet ist. Unten ist hier eine Brenneranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet worden, welche Brenneranordnung insgesamt mit 50 bezeichnet ist und grob gesehen derselbe Typ ist wie der, der in Fig. 2 der Zeichnung illustriert ist. Oberhalb der Brenneranordnung 50 befindet sich eine Feuerungsanordnung als andere Heizvorrichtung 51, die z. B. für die Verbrennung von festen Brennstoffen eingerichtet sein kann, jedoch nicht so eingerichtet zu sein braucht. Die andere Heizvorrichtung 51 ist gemäß Fig. 5 mit einer Einheizöffnung 52 versehen. Zwischen den beiden Feuerungsanordnungen ist hier eine Rostfläche 53 gezeigt, die hier mit Rücksicht auf die Verbrennung von einem Typ von Brennstoff angeordnet ist, der dazu geeignet ist, auf einer solchen Rostfläche liegend brennen zu können. Die beiden Feuerungsanordnungen können in willkürlicher Weise verwendet werden, d. h. zusammen oder jede für sich. Z. B. könnte die Brenneranordnung 50 als Feueranmachanordnung für festen Brennstoff benutzt werden, welcher dazu bestimmt ist, in der Feuerungsanordnung 51 verbrannt zu werden.

Die in Fig. 5 der Zeichnung gezeigte Ausformung gründet sich auf die Ausführungsform, die in der dänischen Patentschrift Nr. 69 947 angegeben ist. Im Scheitel der anderen Heizvorrichtung 51 ist eine Brenneranordnung eingefügt. Auch hierbei ist eine Hybridfeuerungsanordnung angegeben worden. In Verbindung mit der Ausformung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es nicht nötig, um Schutzvorkehrungen zu erreichen, die Brenneranordnung während der Verwendung der anderen Heizvorrichtung 51 zu entfernen. Wasser, das erwärmt werden soll, ist, wie obenstehend erwähnt, angeordnet und/oder befindet sich in Rohrelementen im Inneren des Heizkessels. Entsprechend einem Pfeil, der in Fig. 5 mit Speisewasser bezeichnet ist, kann das Wasser z. B. zugeleitet werden. Der Abzug zum Schornstein ist entsprechend einem anderen Pfeil an der rechten Seite der Ausführung gemäß Fig. 5 angeordnet. Diese Anordnung entspricht der Anordnung gemäß der Ausführung gemäß der dänischen Patentschrift Nr. 69 947.

Fig. 6 der Zeichnung zeigt eine Anordnung der Brenneranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einem Heizkessel irgendwelcher Art. Hierbei ist die Brenneranordnung unten auch in einer einschubähnlichen Einheit angebracht. Der Heizkessel, der hier angegeben ist, entspricht, dem, der in der deutschen Auslegeschrift Nr. 15 79 886 beschrieben ist. Wegen der besonders heißen Flamme ist die Brenneranordnung angeordnet ohne in einen Abzugraum 65 des Heizkessels hereinzuragen. Die Brenneranordnung ist mit 60 bezeichnet und die heißen Verbrennungsgase sind durch Kanäle geführt, wie es mittels punktiert eingezeichneter Pfeile gezeigt ist. Um die Kanäle herum befindet sich ein Wasserraum 68. Bei dem beschriebenen Heizkessel ist in Verbindung mit dem Wasserraum ein Wärmetauschorgan 64 angeordnet. Ferner sind eine Einleitungsstelle 62 sowie eine Abnahmestelle 63 für Speisewasser vorgesehen. Pfeile, die mit dickem Strich eingezeichnet sind, zeigen den Passierweg des Wassers bis zur Abnahmestelle 63. Punktiert ist in der Zeichnung im Abzugraum 65 eine Ellipse eingezeichnet, die die Verbindung an einen Abzug in Form eines Schornsteins zeigt.

Im Anschluß an die Beschreibung der Brenneranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung soll erwähnt werden, daß es zur Erleichterung der besten Anpassung an die Verbrennung zweckmäßig sein kann, daß eine einstellbare Klappe in den Primär- sowie Sekundärluftkanälen, bzw. in der Brennstoffzufuhr, oder in jeden von diesen angeordnet ist, und zwar eine einstellbare Klappe für die Regelung von Primärluftzufuhr, eine einstellbare Klappe für die Regelung von Sekundärluftzufuhr, bzw. eine Klappe für die Regelung von Brennstoffzufuhr. Insofern es zweckmäßig ist, kann jeweils mehr als eine Klappe angeordnet sein. Die Klappen oder die Klappe, wenn nur eine vorhanden ist, können (kann), wenn eine bestimmte Flammentemperatur erwünscht ist, mittels einer Steuerungsanordnung z. B. durch die Flammentemperatur gesteuert werden. Andere Steuerungskriterien lassen sich heranziehen. Für die Steuerung können willkürliche, bekannte Steuerorgane verwendet werden, wobei die Steuerungsorgane für eine automatisch arbeitende Steuerung zusammengekoppelt werden können, z. B. basierend auf elektronischen Funktionsorganen. Im allgemeinen ist eine solche Regelung jedoch nicht notwendig. Die Ausbildung solcher Klappen oder Regelungsorgane gehört generell gesehen zum Stand der Technik und sie sind daher nicht näher beschrieben oder in der Zeichnung angegeben. Die Klappen oder andere geeignete Regelungsorgane können sich befinden, wo die Bezugsziffern 6 und 19 angegeben sind sowie an beliebiger Stelle in der Brennstoffzufuhr 3. Anbringungsorte außerhalb des Heizkessels, bzw. der Feuerung, sind zu bevorzugen, da dadurch ihre Funktionsfähigkeit nicht in unerwünschter Weise von der Hitze, die im Kesselraum vorliegt, beeinflußt werden könnte.

Mittels des beschriebenen Geräts läßt sich eine ringförmige, flächige und heiße Flamme produzieren, welche auch kegelflächenförmig sein kann. Die Flamme läßt sich nach unten richten. Diese Flammenanordnung ist wie beschrieben dadurch erzeugt, daß teils die Brennstoffmenge von dem brennstoffzuführenden Element der Brenneranordnung, also z. B. von der Düse des Brenners 1, vor dem Erreichen des zusätzlichen Schirms 15 gut mit der Primärluft gemischt ist, jedoch auch eingemischte, vorgewärmte Sekundärluft enthält, welche durch den Schirm 10 zugeführt ist, wobei eine Komprimierung durch Voraufwärmung dieser Sekundärluft im Schirm 10 herbeigeführt ist, wonach diese Sekundärluft zu Passage mit hoher Geschwindigkeit zum Durchtritt durch den Ausströmungszwischenraum 16 gebracht ist. Hierdurch passiert ein Teil der Sekundärluft die Flamme und gelangt nach unten gegen die Trennplatte 7 und von hier, vorzugsweise mit kontrollierter Wirbelbildung mittels eines oder mehrerer Schirmelemente 8 und 9, in den Strömungsbereich der Primärluft herein. Hierdurch ist eine gegenseitige Einwirkung mit der Sekundärluft, die aus dem Ausströmungszwischenraum 16 austritt, zustandegebracht.

In dieser Weise ist eine Flamme produziert, deren Form dadurch charakterisiert ist, daß sie flächig ausgebildet ist, jedoch auch dadurch, daß sie eine Ringform besitzt oder ringförmig ist, und wobei diese flächige Form auch den Charakter einer Kegelflächenform annehmen kann. Die Außenkante der Flamme kann auch - gewölbt - zungenförmig sein. Eine mögliche Ursache für diese Zungenförmigkeit kann auch an den schräggestellten Organen zu suchen sein, welche wie schon beschrieben jede für sich den Luftströmungen eine Rotationsbewegung in bezug auf den Brenner 1 beibringen. Der Scheitelpunkt der Kegelflächenform liegt bei den Ausführungen, die in der Zeichnung angegeben sind, in der Achse der Brenneranordnung, wobei eine Rotationssymmetrie angestrebt ist. Eine Abweichung von einer rotationssymmetrischen Formgebung beinhaltet jedoch nicht unmittelbar eine Abweichung von dem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung.

Claims (12)

1. Brenneranordnung, wobei die Brenneranordnung mit einem über dem Brenner angeordneten glockenförmigen, hohlen Schirm ausgestattet ist und wobei für den Brenner sowohl Primärluft durch den Brenner und/oder außenseitig am Brenner vorbei als auch Sekundärluft von oben durch den glockenförmigen, hohlen Schirm herangeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß hauptsächlich parallel zu der Unterfläche (12) des glockenförmigen, hohlen Schirms (10) unter dieser eine zusätzliche Schirmplatte (56) angeordnet ist, gegen deren Unterseite die Brennerflamme gerichtet ist und wobei die zusätzliche Schirmplatte (15) den unteren Wandteil des Hohlraums (17) des glockenförmigen, hohlen Schirms (10) bildet und wobei für die Sekundärluft, die vom Inneren des hohlen Schirms (10) zugeleitet herankommt, zumindest ein Ausströmungszwischenraum (16) zwischen dem Außenrand der zusätzlichen Schirmplatte (15) und der Unterfläche (12) des glockenförmigen, hohlen Schirms (10) angeordnet ist.

2. Brenneranordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Schirmplatte (15) lediglich am zentralen Bereich des glockenförmigen, hohlen Schirms (10) befestigt ist.

3. Brenneranordnung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß, vorzugsweise konzentrisch, um den Brenner (1) herum zumindest ein zylindrisch ausgeformtes Schirmelement (8, 9) mit einer bestimmten Höhe angeordnet ist, daß am oberen Bereich zwischen dem zumindest einen Schirmelement (8, 9) und der zusätzlichen Schirmplatte (15) und im unteren Bereich zwischen dem zumindest einen Schirmelement (8, 9) und einer unteren, waagerechten Trennplatte (7) zumindest ein Zwischenraum vorliegt, wobei der Brenner (1) an einem in der unteren Trennplatte (7) ausgeformten Loch angeordnet ist.

4. Brenneranordnung gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite der zusätzlichen Schirmplatte (15), die gegen den glockenförmigen, hohlen Schirm (10) gewendet ist, mit schräggestellten Organen versehen ist, die der angelangenden Sekundärluft (19) eine in bezug auf den Brenner (1) rotierende Bewegung beibringt, die nicht notwendigerweise eine die Brennerachse umkreisende Bewegung sein kann.

5. Brenneranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß schräggestellte Leitorgane, um der Primärluft eine Rotation um den Brenner herum beizubringen, im Nahbereich des Brenners 1 angeordnet sind.

6. Brenneranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenneranordnung auf einer Gleitschienenanordnung (24) angeordnet ist, was eine Einschiebung der Brenneranordnung durch eine hierzu eingerichtete Öffnung an der Seite eines Heizkessels bzw. einer Feuerung ermöglicht.

7. Brenneranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die untere, waagerechte Trennplatte (27) einen Durchmesser aufweist, der etwa dem Durchmesser des glockenförmigen, hohlen Schirms (10) entspricht, wobei die waagerechte Trennplatte (27) perforiert ausgeformt ist.

8. Brenneranordnung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenneranordnung (20) an einem hohlen Konsolenarm (26) angeordnet ist, der innen an einer leicht abnehmbaren Seitenplatte (25) in einem gewöhnlichen Heizkessel oder in einer gewöhnlichen Feuerung montiert ist, und wobei das hohle Innere des Konsolenarms mit einer Kanalverbindung für die Heranführung von Verbrennungsmaterialien an den Brenner (1) sowie von Primärluft (6) und Sekundärluft (19) versehen ist.

9. Brenneranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine andere Heizvorrichtung (51) über der Brenneranordnung (50) angeordnet ist, welche andere Heizvorrichtung (51) als eine Röstheizvorrichtung mit einer getrennten Einheizöffnung (52) an der Seite des Heizkessels bzw. der Feuerung ausgebildet sein kann.

10. Brenneranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zusammen mit der Brenneranordnung eine Einblasanordnung für in Form von Pulver vorliegendem Brennstoff, wie Kohlenstaub, ausgeformt ist, wobei das Einblasen entweder kombiniert mit dem Einblasen von Sekundärluft (19), oder durch ein Einblasen in die Sekundärluft (19) im Bereich des Scheitels des glockenförmigen, hohlen Schirms (10) oder durch Einblasen durch einen getrennten Zufuhrkanal erfolgt, wobei im letzten Fall die Ausmündung des Zufuhrkanals weiter unten im inneren Hohlraum des glockenförmigen, hohlen Schirms (10) angeordnet ist.

11. Brenneranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Einblasen von verbrennungsverbessernden Salzen oder Verunreinigungen enthaltendem Wasser oder Dampf vorgesehen ist, wobei das Einblasen entweder kombiniert mit dem Einblasen von Sekundärluft (19), oder durch Einblasen in die Sekundärluft (19) im Bereich des Scheitels des glockenförmigen, hohlen Schirms (10) oder durch Einblasen durch einen getrennten Zufuhrkanal erfolgt, wobei im letzten Fall die Ausmündung des Zufuhrkanals weiter unten im inneren Hohlraum des glockenförmigen, hohlen Schirms (10) angeordnet ist, und/oder an der Seite von einer in der Brenneranordnung enthaltenen oder um eine in der Brenneranordnung enthaltenen Düse oder getrennt gegen die zusätzliche Schirmplatte (15) oder durch die perforierte waagerechte Trennplatte (27) oder in einer Kombination davon.

12. Brenneranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 mit einem Dampfgenerator, bei welchem eine schräggestellte, innere Trennwand als Trennung zwischen einem unteren Wasserraum und einem oberen Dampfraum verwendet ist, und wobei ein Zwischenraum beim oberen Rand der schräggestellten Trennwand Verbindung zwischen den beiden Räumen zustandebringt, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenneranordnung (40) am Boden eines zylindrisch ausgeformten Gehäuses (28) angeordnet ist, das einen Dampfgenerator enthält, der mit einer solchen schräggestellten Trennwand (31) ausgeformt ist, wobei der obere Teil des Dampfgenerators jedoch vorzugsweise sphärisch geformt ist.