DE4100247C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum schadstoffarmen Betreiben eines atmosphärischen, unterstöchiometrisch vormi­ schenden Gasbrenners gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und einen Gasbrenner zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3.

Ein derartiges Verfahren sowie ein zugehöriger Brenner sind aus der DE-OS 21 32 968 bekannt. Dort geht es primär darum, das Verhältnis zwischen Wärmeleistung und Brennerlänge zu optimieren.

Ferner beschreibt die GB-PS 14 42 758 einen Gasbrenner mit einem stabförmigen Gehäuse, welches Gemischdurchtrittsöffnungen aufweist, wobei allerdings der Perforationsgrad gering ist.

Es wurde gefunden, daß dieser Stand der Technik hinsicht­ lich seines Emissionsverhaltens verbesserungsfähig ist.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art und einen Gasbrenner zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, die mit verminderter Schadstoffemission arbeiten.

Gelöst wird diese Aufgabe verfahrens- und vorrichtungsmäßig nach der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale der Pa­ tentansprüche 1 bzw. 3.

Zwar ist eine hexagonale Anordnung von Gemischdurchtritts­ öffnungen eines Gasbrenners bekannt (DE-GM 86 05 654), aller­ dings nur im Zusammenhang mit einem überstöchiometrisch vormi­ schenden Betrieb.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß die erfindungsge­ mäße Auswahl und Zuordnung der beiden Parameter Austrittsflä­ chenbelastung und Luftzahl zu einer Optimierung einerseits der CO- und andererseits der NO_x-Emission führt. Gleichzeitig wird eine hervorragende Flammenstabilität erzielt. Es besteht weder die Neigung zum Abheben noch zum Rückschlagen der Flamme. Dementsprechend günstig sind Schwingungsverhalten und Ge­ räuschentwicklung. Hinzu kommt, daß ein flächenförmiger, lami­ narer, sehr homogener Ausbrand erzielbar ist, und zwar insbe­ sondere dann, wenn das aus dem Injektor austretende Gas gleich­ mäßig auf die Gemischdurchtrittsöffnungen verteilt wird.

Die Merkmale des Patentanspruchs 2 tragen erheblich zur Er­ höhung der Flammenstabilität bei. Die Flammengeschwindigkeit ändert sich lediglich um rund 20%, so daß eine EE-H-Einstel­ lung (Einstellung auf Erdgase unterschiedlicher Beschaffenheit) ohne weiteres möglich ist.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Brenners können noch durch die Merkmale der Patentansprüche 4 und 5 gesteigert wer­ den, wobei die Wand, die die Gemischdurchtrittsöffnungen auf­ weist, die Umfangswand des Gemischgehäuses ist.

Im Zusammenhang mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6, die eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung kennzeichnen, ist zu berücksichtigen, daß Lochstreifen an Gasbrennern als solche bekannt sind (DE-GM 19 83 128), allerdings in Form einer abgewinkelten Gasaustrittsplatte, die durch seitliche Versickungen fest mit dem Gehäuse verbunden ist.

Die Merkmale des Patentanspruchs 7 sorgen dafür, daß einer­ seits keine Montageschwierigkeiten auftreten und andererseits eine gute seitliche Abdichtung gegen ein Zurückschlagen der Flammen gewährleistet ist, und zwar auch bei Wärmedehnungen. Um dies auch in Axialrichtung sicherzustellen, wird in Wei­ terbildung der Erfindung das Merkmal des Patentanspruchs 8 vorgeschlagen. Wärmedehnungen, die sich naturgemäß in Längs­ richtung der Lochstreifen besonders stark auswirken, können also auch hier nicht zu Undichtigkeiten führen.

Die Zuordnung von Gemischgehäuse und Injektor und die Ge­ staltung des Gemischgehäuses sind grundsätzlich beliebig. So kann der Injektor dem Gemischgehäuse vorgeschaltet sein. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Brenners besteht hingegen in den Merkmalen des Patentanspruchs 9.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 einen Grundriß eines erfindungsgemäßen Brenners;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine Stirnansicht in Richtung X in Fig. 1.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, weist der Brenner ein stabförmiges Gemischgehäuse 1 auf, wel­ ches ein Injektorrohr 2 umgibt. Dem Injektorrohr 2 ist eine In­ jektordüse 3 zugeordnet, die an einem Düsenträger 4 sitzt. Letzterer ist mit einer zugehörigen Stirnwand 5 verbunden. Das Injektorrohr 2 weist eine rohrförmige Verlängerung 6 auf, die sich bis zu einer zugehörigen Stirnwand 7 erstreckt und von letzterer verschlossen wird.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist das Gemischgehäuse 1 im oberen Bereich mit Gemischdurchtrittsöffnungen 8 versehen. Diese besitzen einen Durchmesser von 0,8 mm und sind mit einem Perforationsgrad von 26% hexagonal angeordnet, wobei sie zwei Lochfelder bilden, die sich in Längsrichtung des Gemischgehäu­ ses 1 erstrecken. Der Abstand zwischen den beiden Lochfeldern beträgt 25 mm.

Die Lochfelder sind in gesonderten Lochstreifen 9 ausgebil­ det, welche im oberen Bereich des Gemischgehäuses 1 in dessen Wand eingesetzt sind. Hierzu bildet die Wand des Gemischgehäu­ ses 1 längslaufende Führungen 10, in die die Lochstreifen 9 in axialer Richtung eingeschoben sind. Dadurch wird zwischen den Lochstreifen 9 und der Umfangswand des Gemischgehäuses 1 eine Ab­ dichtung geschaffen, die auch bei auftretenden Wärmedehnungen ein Zurückschlagen der Flamme und Spannungsrisse in den Loch­ streifen 9 verhindert. Der Abdichtung in Achsrichtung dienen Stirnwandlappen 11, die die Lochstreifen 9 übergreifen. Auch diese Halterung ist wärmespannungsfrei.

Die Lochstreifen 9 bilden die einzigen perforierend zu be­ arbeitenden Teile und bestehen, im Gegensatz zu den übrigen Ge­ häuseabschnitten, aus hochhitzebeständigem Chrom-Aluminium- Stahl.

Das aus dem Injektorrohr 2 austretende Gas wird in einfa­ cher Weise sehr gleichmäßig auf die Gemischdurchtrittsöffnungen 8 verteilt. Hierzu ist die Verlängerung 6 des Injektorrohres mit radialen Öffnungen 12 versehen, allerdings nur in dem den Gemischdurchtrittsöffnungen 8 entgegengesetzten Bereich, also im unteren Bereich.

Der Brenner wird unterstöchiometrisch vormischend betrie­ ben, und zwar mit einer Austrittsflächenbelastung von 150 W/cm² und einer Luftzahl von 0,8. Er zeigt ein sehr günstiges Schadstoffverhalten, und zwar durch Optimierung einerseits der CO- und andererseits der NO_x-Emissionen. Die Flammenstabilität ist sehr gut und ermöglicht ohne weiteres eine EE-H-Einstel­ lung.

Das Gemischgehäuse kann auch anders als stabför­ mig ausgebildet sein. Auch muß es das Injektorrohr nicht umge­ ben, sondern kann diesem nachgeschaltet sein. Ferner kann mit drei oder mehr Lochfeldern oder auch mit nur einem Lochfeld ge­ arbeitet werden, wobei jedes Lochfeld einstückig mit der Wand des Gemischgehäuses verbunden sein kann. Letzteres gewährlei­ stet auch eine Abdichtung gegen ein Zurückschlagen der Flammen.

Claims (9)

1. Verfahren zum schadstoffarmen Betreiben eines atmosphä­ rischen, unterstöchiometrisch vormischenden Gasbrenners mit einem Injektor und mit einem von dem Injektor beschickten Ge­ mischgehäuse, welches in einer Wand Gemischdurchtrittsöffnungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenbelastung, bezogen auf den freien Querschnitt der Gemischdurchtrittsöff­ nungen, 110 bis 210 W/cm², vorzugweise 130 bis 170 W/cm², be­ trägt und daß die Luftzahl auf 0,7 bis 0,9, vorzugsweise auf 0,75 bis 0,85, eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Absenkung der Gaszufuhr bis etwa 50% der Nennwärmebe­ lastung die Luftzahl im wesentlichen unverändert bleibt.

3. Gasbrenner zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Injektor (2, 3) und einem dem Injektor (2, 3) axial zugeordneten Gemischgehäuse (1), das Gemisch­ durchtrittsöffnungen (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gemischdurchtrittsöffnungen (8) einen Durchmesser von 0,5 bis 1,2 mm, vorzugsweise etwa 0,8 mm, besitzen und mit einem Perforationsgrad von 15 bis 30%, vorzugsweise etwa 25%, hexagonal angeordnet sind.

4. Gasbrenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gemischdurchtrittsöffnungen (8) in Form von mindestens zwei Lochfeldern angeordnet sind, die sich in Längsrichtung des Ge­ mischgehäuses (1) erstrecken.

5. Gasbrenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen benachbarten Lochfeldern 5 bis 35 mm, vor­ zugsweise etwa 25 mm, beträgt.

6. Gasbrenner nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Lochfelder in gesonderten Lochstreifen (9) ausge­ bildet sind, die wärmespannungsfrei in die Wand des Gemischge­ häuses (1) einsetzbar sind.

7. Gasbrenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochstreifen (9) in seitliche, längslaufende Führungen (10) der Wand des Gemischgehäuses (1) einschiebbar sind.

8. Gasbrenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitigen Enden der Lochstreifen (9) von Stirnwandlap­ pen (11) des Gemischgehäuses (1) überdeckt sind.

9. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Gemischgehäuse (1) stabförmig ausgebildet ist und den Injektor (2, 3) umgibt.