DE4118261A1 - Geblaesebrenner fuer heizkessel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gebläsebrenner für Heizkes­ sel zum Verbrennen insbesondere flüssiger Brennstoffe bei Abgasrückführung aus der mit dem Brenner bestückten Brennkammer des Heizkessels gemäß Oberbegriff des Pa­ tentanspruches 1.

Derartige Gebläsebrenner sind hinlänglich bekannt, so daß es diesbezüglich keines besonderen druckschriftlichen Nachweises bedarf. Maßnahmen zur sogenannten Abgasrück­ führung aus der Brennkammer des betreffenden Heizkessels sind ebenfalls allgemein und in verschiedenen Ausfüh­ rungsformen bekannt, die zu mehr oder weniger guten Ef­ fekten bezüglich der Schadstoffreduzierung bei Heizkes­ seln führen. Eine solche Abgasrückführung mit Hilfe von Zusatzgebläsen oder mit Hilfe des Brennergebläses selbst erfolgt bei Brennern der gattungsgemäßen Art durch die Doppelwand des den Luftzuführungskanal bildenden und den Düsenstock koaxial enthaltenden Rohres bzw. Gehäuses, das brennkammerseitig in der Regel kegelstumpfförmig eingezo­ gen bzw. durchmesserreduziert ausgebildet ist, wobei das rückgeführte Abgas aus dem brennerseitigen Ringspalt aus­ tritt. Diese Art der Abgaszuführung zur Brennerflamme wird im allgemeinen bevorzugt, da dadurch die "Brennerinnereien" (Düsenstock, Stauscheiben u. dgl.) nicht mit den Abgasen in Berührung kommen und diese di­ rekt der Flamme zugeführt werden. Eine Heranführung der Abgase an die Flammenwurzel ist damit jedoch nicht mög­ lich, da die Abgase auf diese Weise mit etwas gemindertem Reduzierungseffekt nur von außen an die Flamme herange­ führt werden können.

Soweit bekannt ist eine Einführung eines gewissen Antei­ les der rückgeführten Abgase in den Bereich der Flammwur­ zel bisher nur dadurch möglich, daß man die Abgase der mit Gebläse zugeförderten Verbrennungsluft zumischt, was jedoch, wie vorerwähnt, zu einer entsprechenden Belastung der "Brennerinnereien" und ggf. auch des Brennergebläses führt, sofern dieses gleichzeitig zur Förderung der Ab­ gase ausgenutzt wird. bezüglich der Abgasentnahme sind ebenfalls verschiedene Methoden bekannt und werden auch praktiziert, wobei mittlerweile bevorzugt eine Entnahme der Abgase unmittelbar aus dem Umgebungsbereich des in die Brennkammer ragenden Teiles des Brenners bevorzugt wird, da dies mit dem geringsten apparativen Aufwand be­ werkstelligt werden kann und keine starken Sauggebläse erforderlich sind, wenn das Abgas bspw. an der Abzugs­ seite des betreffenden Heizkessels abgesaugt wird und zur Brennerseite gefördert werden muß. Bei unmittelbarer Ent­ nahme aus dem Brennerbereich spielt sich die ganze Abgas­ rückführung im heißen Bereich des Kessels ab, wodurch der rückgeführte Abgasanteil weniger abkühlt und Abgaskonden­ sationen weitgehend vermieden werden können und außerdem führen höhere Temperaturen des rückgeführten Abgases zu einer Reduzierung der CO-Bildung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beibehal­ tung der äußeren Heranführung der rückgeführten Abgase an die Brennerflamme dafür zu sorgen, daß ein Teil davon auch der Flammwurzel zugeführt werden kann, und zwar mit der Maßgabe, daß dadurch die "Brennerinnereien" nicht mit diesem Abgasanteil belastet werden sollen.

Diese Aufgabe ist mit einem Gebläsebrenner der eingangs genannten bzw. gattungsgemäßen Art nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angeführ­ ten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach den Unteransprüchen.

Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung, die mit relativ einfachen Mitteln zu verwirklichen ist, wird der Brenner­ flamme rückgeführtes Abgas nicht nur von außen relativ weit entfernt von der Flammwurzel zugeführt, sondern auch direkt im Bereich der Flammwurzel, womit, wie sich ge­ zeigt hat, die Reduzierung der Schadstoffe noch weiter verbessert werden kann, als dies mit den bisherigen Ab­ gasrückführungsmethoden schon möglich ist. Trotz der flammwurzelnahen Zuführung eines Abgasanteiles bleiben dabei die "Innereien" des Brenners von diesem zentrumnah zugeführten Abgasanteil unbelastet. Anfängliche Bedenken, ob es überhaupt gelingt, aus dem rückgeführten Abgas einen Teil für die Flammwurzelbeaufschlagung abzuzweigen, haben sich nicht bestätigt, was seine Erklärung offenbar darin findet, daß unmittelbar in Abströmrichtung hinter der Stau- und Drallscheibe durch die Flamme ein gewisser Sog entsteht.

Genauso wie für die Ausbildung der Drallschlitze an der Stauscheibe längs der Schlitze kleine Blechlappen abge­ winkelt werden, ließen sich im übrigen auch die Aus­ trittsöffnungen in der Stauscheibe ebenfalls nur zum Teil ausstanzen und die dadurch entstehenden kleinen Blechlap­ pen gegen die Flammwurzel orientiert anwinkeln. Es könn­ ten aber auch die von Röhrchen gebildeten Verbindungslei­ tungen am Ausmündungsende in diesem Sinne orientiert bzw. verformt werden.

Der erfindungsgemäße Gebläsebrenner, praktische Ausfüh­ rungsformen und vorteilhafte Weiterbildungen werden nach­ folgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausfüh­ rungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt schematisch

Fig. 1 im Schnitt den Gebläsebrenner mit Gebläsen und in Anordnung an einer Kesseltür;

Fig. 2 vergrößert eine spezielle Ausführungsform des Brenners;

Fig. 3 einen Schnitt durch den Brenner gemäß Fig. 2;

Fig. 4 eine besondere Ausführungsform der Abgaszufüh­ rung zum Brenner;

Fig. 5 im Schnitt zwei Ausführungsformen der Abgasaus­ mündungen und

Fig. 6 im Schnitt eine besondere Ausführungsform.

Der Gebläsebrenner besteht in bekannter Weise aus einem den Düsenstock 1 umgebenden, doppelwandigen und rohrför­ migen Gehäuse 2 mit Abgasrückführungsanschluß 3 zum In­ nenraum 4 der Doppelwand 2′ des Gehäuses 2, das brenner­ kammerseitig konvergierend kegelstumpfförmig ausgebildet und im Inneren des Gehäuseluftführungskanales 5 vor der Gehäusemündung 6 eine Luftstau- und Drallscheibe 7 ange­ ordnet ist.

Unter Verweis auf Fig. 1 ist für einen derartigen Brenner wesentlich, daß an der Stau- und Drallscheibe 7 zwischen deren Drallschlitzen 8 mindestens eine Abgasaustrittsöff­ nung 9 angeordnet und diese mit einer Verbindungsleitung 10 mit dem abgasführenden Innenraum 4 der Doppelwand 2′ des Gehäuses 2 verbunden ist. Bei vorhandenen vier Drall­ schlitzen 8 in der Scheibe 7 sind zwischen allen Schlit­ zen 8 Abgasaustrittsöffnungen 9 angeordnet, wie dies bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2, 3 der Fall ist, wobei jeweils zwei der Abgasaustrittsöffnungen 9 über einen ge­ meinsamen Anschluß 11 mit dem abgasführenden Innenraum 4 der Doppelwand 2′ verbunden sind.

Da die Stau- und Drallscheibe 7 in der Regel bei derar­ tigen Brennern axial zum Düsenstock 1 verstellbar im Luftzuführungskanal 5 angeordnet ist, sind die Verbin­ dungsleitungen 10 in ihrem parallel zum Düsenstock 1 er­ streckten Teil 10′ in Form eines Teleskoprohres ausgebil­ det.

Um die auf kürzestem Wege mittels eines kleinen Gebläses 20 aus dem heißen Bereich B der Brennerumgebung abgesaug­ ten Abgase und in den Innenraum 4 der Doppelwand 2′ ge­ förderten Abgase in diesem möglichst gleichmäßig auf den Umfang zu verteilen, hat es sich als vorteilhaft erwie­ sen, den Abgasrückfuhranschluß 3 am Gehäuse 3 spiralför­ mig in dessen Außenwand 2′′ übergehend anzuordnen und aus­ zubilden, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Außerdem kann auch im Innenraum 4 der abgasführenden Doppelwand 2′ eine schraubenlinienförmig erstreckte Abgasleitfläche 12 mit mindestens einer Ganghöhe angeordnet sein (siehe strichpunktierte Linien in Fig. 1).

Die Abgaseinströmöffnungen 9 können vorteilhafte Weiter­ bildungen dahingehend erfahren, daß die Abgasaustritts­ öffnungen 9 der Stauscheibe 7 bzw. der die Verbindungs­ leitungen 10 bildenden Röhrchen mit gegen die Düse 1′ des Düsenstockes 1 orientierten Strömungsleitflächen oder - leitverformungen 13, 13′ versehen sind. Diese beiden Va­ rianten sind zusammen in Fig. 5 verdeutlicht. Dadurch werden, wie erwähnt, die ausströmenden Abgase zur Bren­ nerlängsachse 1′′, d. h. zur Flammwurzel hin orientiert, wie dies in Fig. 5 mit Pfeilen angedeutet ist.

Bei den Verbindungsleitungen 10 und den zugehörigen Ab­ gasaustrittsöffnungen 9 kann es sich im übrigen auch um Gebilde mit im Querschnitt gekrümmter Langlochform han­ deln oder auch um eine Ringdüse 14, und zwar ähnlich wie das Gehäuse 2, wobei innen und außen kleine Blechringe 15 auf gleicher Höhe angesetzt sind, die dann zusammen die Stauscheibe 7 bilden. An diesen kleinen Blechringen 15 lassen sich auch ohne weiteres einen Strömungsdrall be­ wirkende Blechwinkelungen 16 anbringen, wie dies in Fig. 6 stark schematisiert dargestellt ist.

Claims (8)

1. Gebläsebrenner für Heizkessel zum Verbrennen insbe­ sondere flüssiger Brennstoffe bei Abgasrückführung aus der mit dem Brenner bestückten Brennkammer des Heizkessels, bestehend aus einem den Düsenstock (1) umgebenden, doppelwandigen und rohrförmigen Gehäuse (2) mit Abgasrückführungsanschluß (3) zum Innenraum (4) der Doppelwand (2′) des Gehäuses (2), das brenn­ kammerseitig konvergierend kegelstumpfförmig ausge­ bildet und im Inneren des Gehäuseluftführungskanales (5) vor der Gehäusemündung (6) eine Luftstau- und Drallscheibe (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stau- und Drallscheibe (7) zwischen deren Drallschlitzen (8) mindestens eine Abgasaustrittsöff­ nung (9) angeordnet und diese mit einer Verbindungs­ leitung (10) mit dem abgasführenden Innenraum (4) der Doppelwand (2′) des Gehäuses (2) verbunden ist.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei vorhandenen drei oder mehr Drallschlitzen (8) in der Scheibe (7) zwischen allen Schlitzen (8) Ab­ gasaustrittsöffnungen (9) angeordnet sind.

3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei der Abgasaustrittsöffnungen (9) über einen gemeinsamen Anschluß (11) mit dem abgasführen­ den Innenraum (4) der Doppelwand (2′) verbunden sind.

4. Brenner nach einem der Ansprüch 1 bis 3, bei dem die Stau- und Drallscheibe (7) axial zum Düsenstock (1) verstellbar im Luftzuführungskanal (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (10) in ihrem parallel zum Düsenstock (1) erstreckten Teil (10′) in Form eines Teleskoprohres ausgebildet ist.

5. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasrückführanschluß (3) am Gehäuse (2) spi­ ralförmig in dessen Außenwand (2′′) übergehend ange­ ordnet und ausgebildet ist.

6. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Innenraum (4) der abgasführenden Doppelwand (2′) eine schraubenlinienförmig erstreckte Abgasleit­ fläche (12) mit mindestens einer Ganghöhe angeordnet ist.

7. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasaustrittsöffnungen (9) der Stauscheibe (7) bzw. der die Verbindungsleitungen (10) bildenden Röhrchen mit gegen die Düse (1′) des Düsenstockes (1) orientierten Strömungsleitflächen oder -leitverfor­ mungen (13, 13′) versehen sind.

8. Brenner nach einem der Ansprüche 1, 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (10) aus einer Ringdüse (14) gebildet ist, an der die Stauscheibe (7) aus zwei innen und außen angesetzten Blechringen (15) ge­ bildet ist.