DE4002237A1 - Gas burner combustion chamber - has exhaust gas feed component from furnace mounted concentrically in burner tube - Google Patents

Gas burner combustion chamber - has exhaust gas feed component from furnace mounted concentrically in burner tube

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DE4002237A1 DE19904002237 DE4002237A DE4002237A1 DE 4002237 A1 DE4002237 A1 DE 4002237A1 DE 19904002237 DE19904002237 DE 19904002237 DE 4002237 A DE4002237 A DE 4002237A DE 4002237 A1 DE4002237 A1 DE 4002237A1
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/34—Burners specially adapted for use with means for pressurising the gaseous fuel or the combustion air
    • F23D14/36—Burners specially adapted for use with means for pressurising the gaseous fuel or the combustion air in which the compressor and burner form a single unit

Abstract

The gas burner has a combustion chamber formed by a burner tube preferably of round cross-section, together with an annular gas nozzle, or several nozzles mounted off-centre in the tube. A feed component (21) for exhaust gas from the furnace (3) into the chamber (16) is mounted, preferably concentrically, in the tube (11), and has one or more outlet ports (16) at the chamber. ADVANTAGE - Optimum combustion at low temperature and reduction of nitrous oxide emission.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner zur Ver­ brennung von gasförmigen Brennstoffen mit einer durch ein Brennerrohr mit vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt gebildeten Brennkammer und einer ringförmigen Gasdüse oder mehreren außermittig angeordneten Gasdüsen, die in das Brennerrohr eingesetzt sind.The invention relates to a burner for Ver Burning gaseous fuels with one through one Burner tube with a preferably circular cross section formed combustion chamber and an annular gas nozzle or several eccentrically arranged gas nozzles, which in the burner tube is inserted.

Bei den bekannten Brennern dieser Art ist es bekannt, zur Reduktion der Stickoxidanteile in den Abgasen der Verbrennungsluft beim Eintritt in das Brennerrohr über in dieses eingearbeitete Ausnehmungen Abgas von außen zuzuführen, das dem dem Brenner zugeordneten Kesselraum entnommen wird. Dadurch ist zwar eine Absenkung der Stick­ oxidanteile zu bewerkstelligen, da jedoch die Brennerflamme nur unzureichend gekühlt wird und somit eine hohe Kern­ temperatur aufweist, ist der Anteil der Stickoxide in den Abgasen aber noch relativ hoch.In the known burners of this type, it is known to reduce the nitrogen oxide content in the exhaust gases of the Combustion air when entering the burner tube exhaust gas from the outside into these recesses to supply the boiler room assigned to the burner is removed. This does indeed lower the stick to accomplish oxide proportions, however, since the burner flame is insufficiently cooled and therefore has a high core temperature, is the proportion of nitrogen oxides in the Exhaust gases are still relatively high.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Gasbrenner der vorgenannten Art zu schaffen, der eine äußerst gute Verbrennung des Luft-Brennstoffgemisches auf einem niederen Temperaturniveau in der Brennkammer ermöglicht, so daß der Anteil der Stickoxide in den Abgasen in einem erheblichen Maße gegenüber den vergleichbaren Ausgestaltungen redu­ ziert werden kann. Die Flamme soll demnach blau ausbrennen und die zuzuführende Verbrennungsluft soll, um einen Luft­ überschuß zu vermeiden, der Flamme anpaßbar sein. Des weiteren soll der erforderliche Bauaufwand gering gehalten werden, auch sollen Brenner nachrüstbar sein, um die Verbrennung in bestehenden Anlagen zu verbessern und damit eine Stickoxid-Reduktion zu gewährleisten.The object of the invention is therefore a gas burner to create the aforementioned type of an extremely good Combustion of the air-fuel mixture on a low Temperature level in the combustion chamber allows, so that Proportion of nitrogen oxides in the exhaust gases in a substantial  Reduce dimensions compared to comparable designs can be decorated. The flame should burn out blue and the combustion air to be supplied is to be an air to avoid excess, be adaptable to the flame. Of furthermore, the construction effort required is to be kept low burners should also be retrofittable to the Improve combustion in existing plants and to ensure a nitrogen oxide reduction.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß zur Zuführung von Abgas in die Brennkammer in dem Brennerrohr vorzugsweise konzentrisch zu diesem ein an einen dem Brenner zugeordneten Kesselraum angeschlossenes Zuführungs­ glied eingesetzt ist, das im Bereich der Brennkammer eine oder mehrere Austrittsöffnungen aufweist.According to the invention, this is achieved in that Feeding exhaust gas into the combustion chamber in the burner tube preferably concentric to this one to one Burner associated boiler room connected feeder member is used, the one in the combustion chamber or has several outlet openings.

Das Abgaszuführungsglied kann hierbei in einfacher Ausge­ staltung als in Achsrichtung des Brennerrohres verstellbar angeordnetes vorzugsweise stirnseitig verschlossenes Rohr ausgebildet sein, in dessen Mantel und/oder der der Brennkammer zugekehrten Stirnfläche die Austritts­ öffnungen vorzugsweise in Form von Bohrungen, Langlöchern oder dgl. eingearbeitet sind.The exhaust gas supply member can in this case in a simple version design as adjustable in the axial direction of the burner tube arranged preferably closed on the end Pipe be formed in the jacket and / or the outlet facing the combustion chamber openings preferably in the form of bores, elongated holes or the like are incorporated.

Um eine hohe Standzeit zu gewährleisten, sollte das Abgaszuführungsrohr aus einem keramischen Werkstoff bestehen.In order to ensure a long service life, that should Exhaust gas supply pipe made of a ceramic material consist.

Des weiteren ist es angebracht, das Abgaszuführungsrohr an dem in die Brennkammer ragenden Ende mit einem sich in Richtung der Zerstäuberdüsen erstreckenden, beispiels­ weise im Querschnitt rechteckig oder kugelförmig ausge­ bildeten Ansatz zu versehen, in den die Austrittsöffnungen eingearbeitet sind. It is also appropriate to use the exhaust gas supply pipe at the end protruding into the combustion chamber with a extending in the direction of the atomizing nozzles, for example cross-sectionally rectangular or spherical formed approach to provide in the outlet openings are incorporated.  

Nach einer andersartigen Ausgestaltung kann das Abgaszu­ führungsglied aber auch als mittig zu den Zerstäuberdüsen angeordnete Gasdüse ausgebildet sein.According to a different design, the exhaust gas can but also as a guide to the center of the atomizing nozzles arranged gas nozzle may be formed.

Vorteilhaft ist es des weiteren, den Querschnitt der von Abgas durchströmbaren Austrittsöffnungen des Abgas­ zuführungsgliedes z. B. mit Hilfe eines Schiebers zu verstellen, in die den Kesselraum mit dem Abgaszuführungs­ glied verbindende Leitung einen vorzugsweise regelbaren Ventilator einzusetzen und gegebenenfalls in dem Brenner­ rohr auch eine Einrichtung zum Verbrennen von flüssigen Medien vorzusehen, so daß nicht nur die jeweils zuzuführen­ den Abgasmengen geregelt werden können, sondern auch eine vielseitige Verwendbarkeit gegeben ist.It is also advantageous to cross-section the exhaust openings through which exhaust gas can flow supply member z. B. with the help of a slide adjust in the the boiler room with the exhaust gas supply link connecting a preferably controllable Use fan and if necessary in the burner pipe also a device for burning liquid Provide media so that not only feed each the amount of exhaust gas can be regulated, but also one versatility is given.

Wird ein Brenner gemäß der Erfindung ausgebildet, indem in das Brennerrohr ein mit Austrittsöffnungen versehenes Abgaszuführungsglied eingesetzt wird, so ist es ohne Schwierigkeiten möglich, unmittelbar auf die Brennerflamme Abgas einwirken zu lassen und diese somit zu kühlen. Es findet demnach eine Verbrennung auf einem niederen Tempe­ raturniveau statt, so daß der Anteil der Stickoxide im Abgas äußerst gering ist. Außerdem wird das beispielsweise als Rohr mit großer Oberfläche ausgebildete Abgaszuführungs­ glied durch die Brennerflamme aufgeheizt, und dieses gibt die aufgenommene Wärmeenergie an die Verbrennungsluft ab, dadurch wird die Kerntemperatur der Brennerflamme zusätzlich weiter abgesenkt und der Oxidationsprozeß wird verkürzt, wodurch der Stickoxidanteil weiter ver­ mindert wird. Ferner ist über die Regelung der jeweils zugeführten Abgasmenge eine einfache Anpassung an unter­ schiedliche Betriebsbedingungen leicht zu bewerkstelligen.A burner according to the invention is formed by into the burner tube with an outlet Exhaust gas supply member is used, so it is without Difficulties possible, directly on the burner flame Allow exhaust gas to act and thus cool it. It therefore finds a burn on a lower temp ratur level instead, so that the proportion of nitrogen oxides in Exhaust gas is extremely low. In addition, for example Exhaust gas supply formed as a tube with a large surface limb heated by the burner flame, and this gives the absorbed thermal energy to the combustion air off, this will change the core temperature of the burner flame additionally lowered further and the oxidation process is shortened, whereby the nitrogen oxide content continues to ver is reduced. Furthermore, the regulation of each supplied amount of exhaust gas a simple adjustment to under different operating conditions easy to manage.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des gemäß der Erfindung ausgebildeten Brenners teilweise in einem Axialschnitt und teilweise schematisch dargestellt, das nachfolgend im einzelnen erläutert ist.In the drawing, an embodiment of the according of the invention trained burner partially in one Axial section and partially shown schematically, the is explained in detail below.

Der mit 1 bezeichnete Brenner dient zur Verbrennung von gasförmigen Brennstoffen und besteht im wesentlichen aus einem Brennerrohr 11 und einer in diesem eingesetzten ringförmig ausgebildeten und an eine Gaszuführungsleitung 13 angeschlossene Gasdüse 12, der eine Zündelektrode 14 zugeordnet ist. Das Brennerrohr 11 ist hierbei in einer Wand 4 eines einen Kesselraum 3 aufweisenden Heizkessels 2 eingesetzt. Die zur Verbrennung erforderliche Verbrennungs­ luft wird der durch das Brennerrohr 11 umschlossenen Brennkammer 16 des Brenners 1 von einem Ventilator 17 über eine Luftzuführungsleitung 15 zugeführt.The burner denoted by 1 is used for the combustion of gaseous fuels and essentially consists of a burner tube 11 and a gas nozzle 12 which is of annular design and is connected to a gas supply line 13 and to which an ignition electrode 14 is assigned. The burner tube 11 is inserted in a wall 4 of a boiler 2 having a boiler room 3 . The combustion air required for combustion is supplied to the combustion chamber 16 of the burner 1 enclosed by the burner tube 11 from a fan 17 via an air supply line 15 .

Um die sich vor der Gasdüse 12 ausbildende Brennerflamme durch Abgas kühlen zu können, ist konzentrisch zu dem Brennerrohr 11 in dieses ein Zuführungsglied 20 eingesetzt das über eine Leitung 23 sowie einen Ringraum 22 an den Kesselraum 3 des Heizkessels 2 angeschlossen ist. Das Abgaszuführungsglied 20 ist hierbei als stirnseitig geschlossenes Rohr 21 ausgebildet, in desen Mantel sowie dessen Stirnwand Öffnungen 26 beispielsweise in Form von Bohrungen, Schlitzen oder Langlöchern eingearbeitet sind, aus denen das durch einen in die Leitung 23 eingebauten Ventilator 24 zugeführte Abgas auströmen kann.In order to be able to cool the burner flame which forms in front of the gas nozzle 12 by exhaust gas, a feed member 20 is inserted concentrically with the burner tube 11 and is connected via a line 23 and an annular space 22 to the boiler space 3 of the boiler 2 . The exhaust gas supply member 20 is in this case designed as a tube 21 which is closed on the end face and in whose jacket and the end wall thereof openings 26 are incorporated, for example in the form of bores, slots or elongated holes, from which the exhaust gas supplied by a fan 24 installed in the line 23 can flow out.

Das Abgaszuführungsrohr 21 ist in einer Rückwand 19 des Brennerrohres 11 sowie einer Halterung 28, durch die auch die Gasdüse 12 sowie die Zündelektrode 14 abgestützt sind, in Lagerstellen 27 in Achsrichtung A des Brennerrohres 11 verschiebbar gelagert, auch kann die Querschnittsfläche der Austrittsöffnungen 26 mit Hilfe eines schematisch dargestellten Schiebers 29 verändert und an unterschied­ liche Betriebsbedingungen somit leicht angepaßt werden. Des weiteren kann, wie dies strichpunktiert eingezeichnet ist, das vorzugsweise aus einem keramischen Werkstoff hergestellte Abgaszuführungsrohr 21 mit einem sich radial in Richtung der Gasdüse 12 erstreckenden Ansatz 25 ausge­ stattet sein, über den Abgas unmittelbar der Brennerflamme zuzuführen ist.The exhaust gas supply pipe 21 is mounted in a rear wall 19 of the burner pipe 11 and a holder 28 , through which the gas nozzle 12 and the ignition electrode 14 are supported, in bearings 27 in the axial direction A of the burner pipe 11 , and the cross-sectional area of the outlet openings 26 can also be supported of a schematically illustrated slide 29 changed and thus easily adapted to different operating conditions. Furthermore, as shown in dash-dotted lines, the exhaust gas supply pipe 21 , which is preferably made of a ceramic material, can be equipped with a projection 25 which extends radially in the direction of the gas nozzle 12 and is to be fed directly to the burner flame via the exhaust gas.

Durch das auf die Brennerflamme von innen einwirkende Abgas sowie die Aufheizung der Verbrennungsluft durch das von der Brennerflamme erhitzte Abgaszuführungsrohr 21, das die aufgenommene Energie selbst sowie über die Halterung 28 an die Verbrennungsluft abgibt, wird die Brennerflamme derart gekühlt, daß eine Verbrennung auf einem niederen Temperaturniveau stattfindet und die Stickoxidanteile in dem Abgas des Heizkessels 2 in eine erheblichen Maße gegenüber vergleichbaren Brennerausgestaltungen reduziert werden.By the exhaust gas acting on the burner flame from the inside and the heating of the combustion air by the exhaust gas supply pipe 21 heated by the burner flame, which emits the absorbed energy itself and via the holder 28 to the combustion air, the burner flame is cooled in such a way that combustion on a lower level Temperature level takes place and the nitrogen oxide proportions in the exhaust gas of the boiler 2 are reduced to a significant extent compared to comparable burner designs.

Claims (8)

1. Brenner zur Verbrennung von gasförmigen Brennstoffen mit einer durch ein Brennerrohr mit vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt gebildeten Brennkammer und einer ringförmigen Gasdüse oder mehreren außermittig angeordneten Gasdüsen, die in das Brennerrohr eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zuführung von Abgas in die Brennkammer (16) in dem Brennerrohr (11) vorzugsweise konzentrisch zu diesem ein an einen dem Brenner (1) zugeordneten Kesselraum (3) angeschlossenes Zuführungsglied (21) eingesetzt ist, das im Bereich der Brennkammer (16) eine oder mehrere Austrittsöffnungen (26) aufweist. 1. Burner for the combustion of gaseous fuels with a combustion chamber formed by a burner tube with a preferably circular cross section and an annular gas nozzle or several eccentrically arranged gas nozzles which are inserted into the burner tube, characterized in that for supplying exhaust gas into the combustion chamber ( 16 ) is inserted in the burner pipe (11), preferably concentric to one associated to a burner (1) boiler space (3) connected feeder element (21) having one or more outlet openings (26) in the region of the combustion chamber (16). 2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgaszuführungsglied (20) als in Achsrichtung (A) des Brennerrohres (11) verstellbar angeordnetes stirnseitig verschlossenes Rohr (21) ausgebildet ist, in dessen Außenmantelfläche und/oder in der der Brennkammer (14) zugekehrten Stirnfläche die Austrittsöffnungen (26) vorzugsweise in Form von Bohrungen eingearbeitet sind.2. Burner according to claim 1, characterized in that the exhaust gas supply member ( 20 ) as in the axial direction (A) of the burner tube ( 11 ) is arranged arranged at the front closed tube ( 21 ), in the outer surface and / or in the combustion chamber ( 14th ) facing end face, the outlet openings ( 26 ) are preferably incorporated in the form of bores. 3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgaszuführungsrohr (21) aus einem keramischen Werkstoff besteht.3. Burner according to claim 2, characterized in that the exhaust gas supply pipe ( 21 ) consists of a ceramic material. 4. Brenner nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgaszuführungsrohr (21) in dem in die Brenn­ kammer (16) ragenden Ende mit einem sich in Richtung der Gasdüse (12) erstreckenden, beispielsweise im Querschnitt rechteckigen oder kugelförmig ausgebildeten Ansatz (25) versehen ist, in den die Austrittsöffnungen (26) eingearbeitet sind.4. Burner according to claim 2 or 3, characterized in that the exhaust gas supply pipe ( 21 ) in the combustion chamber ( 16 ) projecting end with an in the direction of the gas nozzle ( 12 ) extending, for example rectangular in cross-section or spherical-shaped approach ( 25 ) is provided, in which the outlet openings ( 26 ) are incorporated. 5. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgaszuführungsglied (20) als mittig in das Brennerrohr (11) eingesetzte Gasdüse ausgebildet ist.5. Burner according to claim 1, characterized in that the exhaust gas supply member ( 20 ) is designed as a gas nozzle inserted centrally into the burner tube ( 11 ). 6. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der von Abgas durchströmbaren, beispielsweise als Bohrungen oder Langlöcher ausge­ bildeten Austrittsöffnungen (26) des Abgaszuführungs­ gliedes (20), z. B. mit Hilfe eines Schiebers (29), verstellbar ist.6. Burner according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the cross section of the exhaust gas through which, for example, as bores or elongated holes formed outlet openings ( 26 ) of the exhaust gas supply member ( 20 ), for. B. is adjustable with the aid of a slide ( 29 ). 7. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die den Kesselraum (3) mit dem Abgaszuführungs­ glied (20) verbindenden Leitung (23) ein vorzugsweise regelbarer Ventilator (24) eingesetzt ist.7. Burner according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that in the boiler chamber ( 3 ) with the exhaust gas supply member ( 20 ) connecting line ( 23 ) a preferably controllable fan ( 24 ) is used. 8. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Brennerrohr (11) eine Einrichtung zum Ver­ brennen von flüssigen Medien vorgesehen ist.8. Burner according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that a device for burning liquid media is provided in the burner tube ( 11 ).
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