DE4214693A1

DE4214693A1 - Gasheizkessel

Info

Publication number: DE4214693A1
Application number: DE4214693A
Authority: DE
Inventors: Uwe Dr Ing Wiedmann
Original assignee: KOERTING AG
Current assignee: KOERTING AG
Priority date: 1992-05-02
Filing date: 1992-05-02
Publication date: 1993-11-04

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasheizkessel mit einem atmosphärischen, als Injektor ausgebildeten Gasbrenner, der aus einem an eine Brenngasquelle anschließbaren Gasverteilerrohr mit einer oder mehreren Gasauslaßdüsen und diesen jeweils unter Bildung eines Luftzwischenraums nachgeschalteten Brennerrohren besteht, die im Abstand hinter den Gasauslaßdüsen im Feuerraum des Gasheizkessels angeordnet sind, und deren Mantel mit Öffnun gen zur Bildung der Flammen versehen ist.

Ein solcher bekannter Brenner ist in Fig. 1 darge stellt. Einem Gasverteilerrohr 1 wird Brenngas 2 zugeführt, das in der Regel aus mehreren Düsen 3 über einen Luftzwischenraum 4 in Brennerrohre 5 eintritt, die sich im Feuerraum des Gasheiz kessels befinden und in ihrem Mantel 6 am oberen Ende eine Reihe von Öffnungen 7 aufweisen, hinter denen sich die Flammen 8 ausbilden. Der Zwischenraum 4 kann - wie dargestellt - dadurch gebildet werden, daß die Gasauslaßdüsen einen Abstand von den Brennerrohren haben. Sie können jedoch auch in die Brennerrohre 5 hineinragen, so daß ein Ringraum zwischen dem Düsenaußendurch messer und dem Brennerrohrinnendurchmesser gebildet wird. Treib medium ist das Brenngas 2, das als Saugmedium einen Teil der er forderlichen Verbrennungsluft (50 bis 70%) als Primärluft 9 im Zwischenraum 4 ansaugt, wobei im vorderen Teil 11 der Brenner rohre 5 eine Durchmischung von Brenngas und Primärluft erfolgt. Die restliche Verbrennungsluft wird als Sekundärluft 10 durch den im Feuerraum des Gasheizkessels vom Kaminzug herrührenden Unter druck angesaugt. In der Regel befinden sich in den Brennerrohren 5′ nachgeschaltete Einrichtungen, z. B. Diffusoren und Leitmittel, zur Vergleichmäßigung der Anströmung des Mantels der Brenner rohre.

Verschärfte gesetzliche Vorschriften hinsichtlich der Minderung des Schadstoffgehalts in den Abgasen erfordern auch bei diesen Brennern besondere Maßnahmen. Es ist zu diesem Zweck be kannt, oberhalb der Brennerrohre Kühlstäbe zu installieren, die sich innerhalb der Flammen befinden und durch Absenkung der Ver brennungstemperatur zur NO_x-Minderung beitragen. Trotz dieser Maßnahmen ist die Temperatur an der Oberfläche des Brennerrohres hoch, wozu die Strahlungswärme der glühenden Kühlstäbe noch bei trägt, so daß bei hohen Primärluftmengen erhebliche Verschleiß erscheinungen an den Brennerrohren auftreten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gasheizkessel der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die NO_x-Werte in den Abgasen weiter vermindert werden und die Lebensdauer der Brennerrohre erhöht wird.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen dem Gasverteilerrohr und den Brennerrohren ein zweites, mit Gasauslaßdüsen versehenes Gasverteilerrohr vor gesehen ist, das mit dem dem Wärmetauscher des Gasheizkessels nachgeschalteten Abgasbereich und/oder dem Feuerraum verbunden und so angeordnet ist, daß die Gasauslaßdüsen des ersten Gasver teilerrohres unmittelbar in das zweite Gasverteilerrohr münden, während die Gasauslaßdüsen des zweiten Gasverteilerrohres den Luftzwischenraum zu den Brennerrohren bilden.

Bei der Erfindung sind also zwei Injektoren hinterein andergeschaltet, wobei durch die Injektionswirkung des Brenngases nicht nur Verbrennungsluft, sondern auch Abgas eigenständig an gesaugt wird, so daß durch den zusätzlichen Abgasballast die Ver brennungstemperatur deutlich abgesenkt werden kann, was die NO_x- Emission nennenswert vermindert und auch die Temperatur der Bren neroberfläche reduziert, so daß die Lebensdauer der Brennerrohre verlängert wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung bedeuten:

Fig. 1 die zuvor beschriebene bekannte Ausbildung eines Gasbrenners,

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht eines erfin dungsgemäß ausgebildeten Gasheizkessels und

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Brenneranordnung in Fig. 2.

Der in Fig. 2 und 3 dargestellte Gasheizkessel enthält einen Brenner mit einem Gasverteilerrohr 1, dem Brenngas 2 zu geführt wird. Das zugeführte Brenngas 2 strömt über eine oder mehrere im Abstand voneinander angeordnete Düsen, im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei Düsen 3 in ein zweites Gasverteilerrohr 12, das seinerseits gleich viele Gasauslaßdüsen 13 wie das Gasverteilerrohr 1 enthält, die mit den Gasauslaßdüsen 3 fluch ten. Die Gasauslaßdüsen 13 enden unter Bildung eines Luftzwi schenraums 4 im Abstand vor oder in Brennerrohren 5, die im Gas heizkessel 14 angeordnet sind und in ihrer Oberfläche Öffnungen 7 aufweisen, hinter denen sich die Flammen ausbilden. In jedem der Brennerrohre 5 ist ein Rohr angeordnet, dessen vorderer Teil 11 die Mischstrecke bildet, und dessen hinterer Teil ein Diffusor 15 ist, der in Verbindung mit einem geeignet geformten Leitblech 21 dafür sorgt, daß der Mantel der Brennerrohre 5 gleichmäßig ange strömt wird. Oberhalb der Öffnungen 7 können zusätzlich Kühlstäbe 16 installiert werden, die sich innerhalb der Flammen befinden und die Verbrennungstemperatur absenken.

Das zweite Gasverteilerrohr 12 ist über eine Rohrlei tung 19 mit dem Abgassammler 18 hinter dem Wärmetauscher 17 ver bunden, so daß durch die Injektionswirkung des aus den Auslaßdü sen 3 des Gasverteilerrohres 1 in das Gasverteilerrohr 12 strö menden Brenngases kühle Abgase angesaugt und mit dem Brenngas durch die Gasauslaßdüsen 13 in die Brennerrohre 5 hineingetrieben werden. Die angesaugte Abgasmenge beträgt etwa 5 bis 20% der stöchiometrischen Verbrennungsluftmenge. Im Zwischenraum 4 zwi schen den Gasauslaßdüsen 13 und den Brennerrohren 5 wird Primär luft 9 angesaugt. Die restliche erforderliche Verbrennungsluft gelangt als Sekundärluft 10 in den Verbrennungsraum. Durch die Misch-Reihenfolge Brenngas-Abgas-Primärluft wird sichergestellt, daß das Brenngas bis zum Erreichen des Mantels der Brennerrohre homogen mit Abgas vermischt ist, so daß durch den zusätzlichen Abgasballast die Verbrennungstemperatur deutlich abgesenkt werden kann, was die NO_x-Emission erheblich vermindert und die Tempera tur der Oberfläche der Brennerrohre 5 reduziert. Je nach Bedarf kann zusätzlich oder anstelle der Rohrleitung 19 eine Rohrleitung 20 mit dem Gasverteilerrohr 12 verbunden sein, über die heißeres Abgas aus dem Feuerraum angesaugt wird, dessen Temperatur aber ausreichend unter der Verbrennungstemperatur liegt, um die not wendige Kühlwirkung für die Flammen zu entfalten.

Die Gasauslaßdüsen 13 haben einen größeren Durchmesser als die Gasauslaßdüsen 3, um dem durch die angesaugten Abgase erhöhten Volumenstrom Rechnung zu tragen.

Bei Stillstand des Brenners sind die Abgaswege des Gaskessels und die Rohre 19, 20 durch die Wirkung des Kaminzuges mit Luft gefüllt, so daß das Zünden und das Überzünden in glei cher Weise wie bei herkömmlichen Brennern erfolgt. Die Entnahme position im Abgassammler 18 bzw. im Feuerraum ist so gewählt, und die Rohrleitungen 19 und 20 sind so dimensioniert, daß unmittel bar nach der Zündung Abgas zugeführt wird.

Claims

1. Gasheizkessel mit einem atmosphärischen, als Injektor ausgebildeten Gasbrenner, der aus einem an eine Brenngasquelle anschließbaren Gasverteilerrohr mit einer oder mehreren Gasaus laßdüsen und diesen jeweils unter Bildung eines Luftzwischenraums nachgeschalteten Brennerrohren besteht, die im Feuerraum des Gasheizkessels angeordnet sind, und deren Mantel mit Öffnungen zur Bildung der Flammen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gasverteilerrohr (1) und den Brennerrohren (5) ein zweites, mit Gasauslaßdüsen (13) versehenes Gasverteilerrohr (12) vorgesehen ist, das mit dem dem Wärmetauscher (17) des Gasheiz kessels (14) nachgeschalteten Abgasbereich (18) und/oder dem Feu erraum verbunden und so angeordnet ist, daß die Gasauslaßdüsen (3) des ersten Gasverteilerrohres (1) unmittelbar in das zweite Gasverteilerrohr (12) münden, während die Gasauslaßdüsen (13) des zweiten Gasverteilerrohres (12) im Luftzwischenraum zu den Bren nerrohren (5) enden.

2. Gasheizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasauslaßdüsen (3) des ersten Gasverteilerrohres (1) je weils mit den Gasauslaßdüsen (13) des zweiten Gasverteilerrohres (12) fluchten.

3. Gasheizkessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasauslaßdüsen (3) des ersten Gasverteilerrohres (1) einen kleineren Durchmesser als die Gasauslaßdüsen (13) des zwei ten Gasverteilerrohres (12) haben.

4. Gasheizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmeposition im Abgassammler (18) bzw. im Feuerraum so gewählt ist und die zum zweiten Gasvertei lerrohr (12) führenden Abgasleitungen (19, 20) so dimensioniert sind, daß unmittelbar nach der Zündung dem zweiten Gasverteiler rohr (12) Abgas zugeführt wird.