DE3600665C1 - Burner for burning liquid and / or gaseous fuel with reduced formation of nitrogen oxides - Google Patents

Burner for burning liquid and / or gaseous fuel with reduced formation of nitrogen oxides

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Abstract

1. Burner, for the combustion of liquid and/or gaseous fuels with reduced formation of nitrous oxides, in which burner lances (2, 3) are led through an air box (1) and surrounded by a first guide tube (5), the entry opening of which for primary air is provided within the air box (1) and the exit opening (6) of which is provided within the burner throat (7), which is separated from the air box (1) by a cover plate (9), wherein a secondary air duct feed is arranged within the burner throat (7), is connected at the entry side by way of tubes (18) with the air box (1) and has an exit cross-section lying downstream of the exit cross-section (6) of the first guide tube (5) and wherein a further guide tube is provided within the burner throat (7) and arranged for the conduction of recirculating flue gases at a radial spacing from the burner throat (7) and the first guide tube (5) and at an axial spacing from the cover plate (9) of the air box (1), characterised thereby, that the further guide tube consists of a muffle (13), which is built up of non-metallic sectors (14), which are resistant to corrosion and unaffected by changes in temperature and which are movable one relative to the other and form a self-supporting annular body, and that the muffle (13) is supported and fastened at the burner throat (7) and penetrated by the tubes (18), which form the secondary air guide and are of a material which is resistant to corrosion and unaffected by changes in temperature.

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner zum Verbrennen von flüssigem und/oder gasförmigem Brennstoff unter vermin­ derter Bildung von Stickoxiden mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.The invention relates to a burner for burning liquid and / or gaseous fuel under min formation of nitrogen oxides with the characteristics of The preamble of claim 1.

Ein solcher Brenner ist aus der EP-OS 01 39 085 bekannt. Durch die Rücksaugung von Rauchgas aus dem Feuerraum treten je nach der Art des Brennstoffes und der Anordnung des Brenners an der Brennerkehle Temperaturen zwischen 500° und 1100° auf. Bei dem bekannten Brenner sind in der Brennerkehle schüsselförmige Einbauten angeordnet, zwischen denen ringförmige Kanäle zur Führung der Ver­ brennungsluft und des rückgesaugten Rauchgases gebildet sind. Die Einbauten bestehen bis auf ein keramisches Füh­ rungsrohr aus einem hochtemperaturbeständigen, metallischen Werkstoff. Bei den auftretenden Temperaturen besteht bei der Verbrennung von schwefelhaltigem Schweröl die Gefahr des Auftretens von Hochtemperaturkorrosion, weil eine verminderte Kühlwirkung der Verbrennungsluft durch den Übergang der Rohre auf einen Ringquerschnitt größerer Fläche eintritt.Such a burner is known from EP-OS 01 39 085. By sucking flue gas out of the combustion chamber occur depending on the type of fuel and the arrangement the burner at the burner throat temperatures between 500 ° and 1100 °. In the known burner are in the burner throat arranged bowl-shaped internals, between which annular channels for guiding the ver combustion air and the sucked-back flue gas are. The internals exist except for a ceramic guide pipe made of a high temperature resistant, metallic Material. At the occurring temperatures when burning sulfur-containing heavy oil Risk of occurrence of high temperature corrosion because a reduced cooling effect of the combustion air the transition of the pipes to a larger ring cross-section Area enters.

Die Verwendung von hochtemperaturbeständigen, keramischen Werkstoffen für die inneren Teile in einem Brenner ist an sich bekannt. Bei einem solchen Brenner (US-PS 43 80 429) wird Rauchgas durch einen Rezirkulationskanal aus dem Feuerraum angesaugt. Diesem Rauchgas wird die gesamte Verbrennungsluft innerhalb des Brenners beigemischt. Bei diesem Brenner liegen somit andere Verbrennungsverhält­ nisse vor als bei dem gattungsgemäßen Brenner.The use of high temperature resistant, ceramic Materials for the inner parts in a burner is on known. In such a burner (US-PS 43 80 429) is flue gas through a recirculation channel from the Firebox sucked in. This flue gas is the whole Combustion air mixed into the burner. At this burner therefore has different combustion ratios nisse than the generic burner.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungs­ gemäßen Brenner bei einfacher Montage derart zu gestalten, daß bei gesonderter sekundärer Lufteinführung in den Feuer­ raum eine Beständigkeit gegen Hochtemperaturen und Hoch­ temperaturkorrosion gegeben ist.The invention has for its object the genus to design the burner in accordance with simple assembly in such a way that with a separate secondary air inlet into the fire resistance to high temperatures and high there is temperature corrosion.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Brenner durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.This task is accomplished with a generic burner the characterizing features of claim 1 solved.

Die angestrebte Beständigkeit der dem heißen Rauchgas­ strom unmittelbar ausgesetzten Brennerteile wird durch die Verwendung eines nichtmetallischen Werkstoffes für die Führungseinrichtung erreicht. Infolge der Kühlung der Rohre durch die in Einzelstrahlen in den Feuerraum eintretende Sekundärluft sind diese im Bereich des Rauch­ gasstromes einer geringeren thermischen Beanspruchung ausgesetzt. Der Aufbau der Führungseinrichtung aus Ring­ stücken ermöglicht eine einfache Montage. Bei diesem Brenner sind Werkstoffe verwendet, die sowohl in oxi­ dierender als auch in reduzierender Atmosphäre beständig sind.The desired resistance of the hot flue gas Burner parts immediately exposed to current will pass through the use of a non-metallic material for reached the guide facility. As a result of cooling of pipes through in single beams into the firebox secondary air entering is in the area of the smoke gas flow of a lower thermal load exposed. The structure of the guide device from ring pieces enables easy assembly. With this Burners are materials used in both oxi resistant as well as in a reducing atmosphere are.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are in the Subclaims specified.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigtAn embodiment of the invention is in the drawing shown and is explained in more detail below. It shows

Fig. 1 den Längsschnitt durch einen Brenner gemäß der Erfindung, Fig. 1 is a longitudinal section through a burner according to the invention

Fig. 2 die Ansicht auf die Muffel des Brenners in Blick­ richtung A und Fig. 2 shows the view of the muffle of the burner in the direction A and

Fig. 3 den Schnitt III-III nach Fig. 2. Fig. 3 shows the section III-III of FIG. 2.

Der Brenner besteht aus einem Luftkasten 1, durch den eine Brennerlanze 2 für Öl und mehrere Brennerlanzen 3 für Gas hindurchgeführt sind. Die Gasbrennerlanzen 3 sind um die Ölbrennerlanze 2 angeordnet. Auf der Öl­ brennerlanze 2 ist ein Wirbelkranz 4 verschiebbar be­ festigt.The burner consists of an air box 1 through which a burner lance 2 for oil and a plurality of burner lances 3 for gas are passed. The gas burner lances 3 are arranged around the oil burner lance 2 . On the oil burner lance 2 is a swirl ring 4 consolidates be displaceable.

Die Brennerlanzen 2, 3 sind von einem ersten Führungs­ rohr 5 umgeben, dessen Eintrittsöffnung innerhalb des Luftkastens 1 und dessen Austrittsöffnung 6 innerhalb der Brennermündung liegt, die durch die Brennerkehle 7 dargestellt ist. An die Brennerkehle 7 schließt sich ein Feuerraum 8 an. Der Luftkasten 1 ist von der Brennerkehle 7 durch eine Deckplatte 9 getrennt, durch die das erste Führungsrohr 5 hindurchragt.The burner lances 2, 3 are surrounded by a first guide tube 5 , the inlet opening of which is within the air box 1 and the outlet opening 6 of which is within the burner mouth, which is represented by the burner throat 7 . A combustion chamber 8 connects to the burner groove 7 . The air box 1 is separated from the burner throat 7 by a cover plate 9, through which extends the first guide tube. 5

In rückwärtiger Verlängerung des ersten Führungsrohres 5 ist eine Dralleinrichtung 10 und ein Luftleitrohr 11 vor­ gesehen. Das Luftleitrohr 11 ist über ein nach außen ge­ führtes Gestänge 12 axial verstellbar. In der einen End­ stellung überdeckt das Luftleitrohr 11 den Lufteintritts­ querschnitt an der Dralleinrichtung 10 . In der anderen Endstellung des Luftleitrohres 11 ist der Lufteintritts­ querschnitt an der Dralleinrichtung 10 freigegeben und der übrige Eintrittsquerschnitt zu dem ersten Führungs­ rohr überdeckt.In the rearward extension of the first guide tube 5 , a swirl device 10 and an air guide tube 11 are seen before. The air duct 11 is axially adjustable via an outwardly guided linkage 12 . In one end position, the air guide tube 11 covers the air inlet cross section on the swirl device 10 . In the other end position of the air guide tube 11 , the air inlet cross section is released on the swirl device 10 and the remaining inlet cross section covers the first guide tube.

Innerhalb der Brennerkehle 7 ist ein weiteres Führungs­ rohr angeordnet, dessen eines Ende einen Abstand zu der Austrittsöffnung 6 des ersten Führungsrohres 5 und dessen anderes Ende einen Abstand zu der Deckplatte 9 des Luft­ kastens 1 einhält. Dieses weitere Führungsrohr besteht aus einem nichtmetallischen, keramischen Körper 13 aus einem hochtemperatur- und -korrosionsbeständigen Werk­ stoff. Dieser Werkstoff kann rekristallisiertes Silizium­ karbid oder auch Stampfmasse sein. Der Körper 13 ist aus Ringstücken 14 aufgebaut, die an den Trennfugen 15 mit einem hochtemperaturbeständigen Filz beklebt sind. Dabei bleiben die Ringstücke 14 des Körpers 13 zueinander frei beweglich. Die so zusammengesetzten Ringstücke 14 bilden den selbsttragenden, ringförmigen Körper 13. Der Körper 13 stützt sich über angeformete Arme 16 auf der Mauerung der Brennerkehle 7 ab und ist dort gegen ein axiales Verschieben gesichert. Die Sicherung erfolgt durch Verkleben oder durch keramische Befestigungselemente.Within the burner groove 7 , a further guide tube is arranged, one end of which is at a distance from the outlet opening 6 of the first guide tube 5 and the other end of which is at a distance from the cover plate 9 of the air box 1 . This further guide tube consists of a non-metallic, ceramic body 13 made of a high temperature and corrosion resistant material. This material can be recrystallized silicon carbide or ramming paste. The body 13 is constructed from ring pieces 14 which are bonded to the parting lines 15 with a high-temperature resistant felt. The ring pieces 14 of the body 13 remain freely movable with respect to one another. The ring pieces 14 assembled in this way form the self-supporting, annular body 13 . The body 13 is supported by molded arms 16 on the wall of the burner throat 7 and is secured there against axial displacement. It is secured by gluing or by ceramic fasteners.

Der Körper 13 ist mit axialen Durchrittsöffnungen 17 ver­ sehen, durch die Rohre 18 hindurchgeführt sind. Die Rohre 18 durchdringen die Deckplatte 9 und ragen mit einem offenen Ende in den Luftkasten 1 hinein. Das andere Ende der Rohre 18 ragt über den Körper 13 hinaus und in den Feuerraum 8 hinein. Dieses Ende der Rohre 18 kann abge­ schrägt sein, wobei dann die Austrittskante parallel zu dem Sprühwinkel 19 des aus der Ölbrennerlanze 2 austre­ tenden Ölstrahles verläuft.The body 13 is seen with axial openings 17 ver, through which tubes 18 are passed. The tubes 18 penetrate the cover plate 9 and protrude with an open end into the air box 1 . The other end of the tubes 18 protrudes beyond the body 13 and into the combustion chamber 8 . This end of the tubes 18 may be beveled, in which case the trailing edge runs parallel to the spray angle 19 of the oil jet emerging from the oil burner lance 2 .

Die Rohre 18 können aus feuerfester Keramik, beispiels­ weise aus Aluminiumsilikat oder aus infiltriertem Sili­ ziumkarbid gefertigt sein. Um Wärmespannungen aufnehmen zu können, werden die Rohre 18 im Bereich der Durch­ dringung des Körpers 13 von einem hochtemperaturbeständigen Filz umhüllt.The tubes 18 can be made of refractory ceramic, for example aluminum silicate or infiltrated silicon carbide. In order to be able to absorb thermal stresses, the tubes 18 are encased in the area of penetration of the body 13 by a high-temperature resistant felt.

Alle keramischen Innenteile des Brenners sind derart konstruiert, daß ein Austausch vom Feuerraum 8 aus mög­ lich ist und daß zeitraubende Demontagen des Luftkastens und der Anschlußleitungen entfallen. All ceramic inner parts of the burner are constructed in such a way that an exchange from the combustion chamber 8 is possible and that time-consuming dismantling of the air box and the connecting lines are eliminated.

Die aus dem hochtemperatur- und -korrosionsbeständigen Werkstoff gefertigten Teile sind so geformt, daß eine gestufte Luftaufgabe und eine Rücksaugung von Rauchgas zum Zwecke der Unterdrückung der Bildung von Stickoxiden bei der Verbrennung möglich ist.The from the high temperature and corrosion resistant Parts made of material are shaped so that a staged air supply and a return suction of flue gas for the purpose of suppressing the formation of nitrogen oxides when burning is possible.

Claims (4)

1. Brenner zum Verbrennen von flüssigem und/oder gas­ förmigem Brennstoff unter verminderter Bildung von Stickoxiden, bei dem Brennerlanzen (2, 3) für die beiden Brennstoffe durch einen Luftkasten (1) geführt und von einem ersten Führungsrohr (5) umschlossen sind, dessen Eintrittsöffnung für Primärluft inner­ halb des Luftkastens (1) und dessen Austrittsöffnung (6) innerhalb einer Brennerkehle (7) vorgesehen sind, die von dem Luftkasten (1) durch eine Deckplatte (9) getrennt ist, wobei innerhalb der Brennerkehle (7) eine Sekundärluftzuführung angeordnet ist, die ein­ trittsseitig mit dem Luftkasten (1) über Rohre aus einem hochtemperatur- und -korrosionsbeständigen Werkstoff verbunden ist und deren Austrittsquerschnitt stromabwärts der Austrittsöffnung (6) des ersten Führungsrohres (5) liegt, und wobei innerhalb der Brennerkehle (7) eine zylindrische Führungseinrichtung für rezirkulierende Rauchgase vorgesehen ist, die in einem radialen Abstand von der Brennerkehle (7) und dem ersten Führungsrohr (5) und in einem axialen Abstand von der Deckplatte (9) des Luftkastens (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung aus einem aus nicht­ metallischen, hochtemperatur- und -korrosionsbestän­ digen Ringstücken (14 ) aufgebauten Körper (13) besteht, der an der Brennerkehle (7) abgestützt und befestigt ist, und daß der Körper (13) von den die Sekundär­ luftzuführung bildenden Rohren (18) durchdrungen ist.1. Burner for burning liquid and / or gaseous fuel with reduced formation of nitrogen oxides, in which burner lances ( 2, 3 ) for the two fuels are guided through an air box ( 1 ) and are enclosed by a first guide tube ( 5 ), the Inlet opening for primary air inside the air box ( 1 ) and its outlet opening ( 6 ) are provided within a burner throat ( 7 ), which is separated from the air box ( 1 ) by a cover plate ( 9 ), a secondary air supply being provided within the burner throat ( 7 ) is arranged, which is connected on the outlet side to the air box ( 1 ) via pipes made of a high-temperature and corrosion-resistant material and whose outlet cross-section lies downstream of the outlet opening ( 6 ) of the first guide tube ( 5 ), and one inside the burner groove ( 7 ) cylindrical guide device for recirculating flue gases is provided which is at a radial distance from the burner duct le ( 7 ) and the first guide tube ( 5 ) and at an axial distance from the cover plate ( 9 ) of the air box ( 1 ), characterized in that the guide device consists of a non-metallic, high-temperature and corrosion-resistant ring pieces ( 14 ) constructed body ( 13 ), which is supported and fastened to the burner groove ( 7 ), and that the body ( 13 ) is penetrated by the tubes ( 18 ) forming the secondary air supply. 2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die einzelnen Ringstücke (14) an den Trennfugen (15) mit einem hochtemperaturbe­ ständigen Filz beklebt sind. 2. Burner according to claim 1, characterized in that the individual ring pieces ( 14 ) on the parting lines ( 15 ) are glued with a high temperature permanent felt. 3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Rohre (18) im Bereich der Durchdringung des Körpers (13) mit einem hochtemperaturbeständigen Filz umhüllt sind.3. Burner according to claim 1 or 2, characterized in that the tubes ( 18 ) in the region of the penetration of the body ( 13 ) are covered with a high temperature resistant felt. 4. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsenden der Rohre (18) parallel zu dem Sprüh­ winkel (19) einer zentral angeordneten Ölbrennerlanze (2) abgeschrägt sind.4. Burner according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the outlet ends of the tubes ( 18 ) parallel to the spray angle ( 19 ) of a centrally arranged oil burner lance ( 2 ) are chamfered.
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