DE4232181A1 - Brenner mit Stabilisatoren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner, insbesondere für flüssige Brennstoffe, mit einem Stauraum, Mitteln zur Zuführung des Brennstoffs und zur Zuführung von Luft und mit einem in seinem Innern einen Brennraum aufweisenden Flammrohr mit einem offenen Ende zur Verbrennung des Brennstoffs in einer Flamme.

Ein derartiger Brenner wird beispielsweise in der DE 42 01 061 A1 vorgeschlagen. Dort ist ein blaubrennender Ölbrenner beschrieben. Ebenfalls bekannt sind gelbbrennende Brenner. Diese Brenner weisen eine Brennstoffzufuhr auf, bei der der Brennstoff aus einer Düse entweder in einem Mischzylinder, der in einem Flammrohr enthalten ist (Blaubrenner), oder unmittelbar in dem Flammrohr (Gelbbrenner) versprüht wird. Aus einem Stauraum gelangt Luft zur Verbrennung des Brennstoffs in das Flammrohr.

Durch verschiedene Maßnahmen, wie zum Beispiel eine Rauchgasrezirkulation, eine Sekundärluftzuführung, die in der DE 42 01 061 A1 beschrieben wird, oder eine Vergrößerung des Volumens des Flammrohrs wird versucht, den Anteil der Stickoxide im Rauchgas zu vermindern. Dies führt jedoch bei der Verbrennung des Brennstoffs zu einer Flamme, die von ihrem Ausgangspunkt abhebt, seitlich an eine Wand des Flammrohrs schlägt oder sogar erlischt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Brenner zu schaffen, in dem sich eine stabile Flamme ausbildet.

Die Aufgabe wird bei einem Brenner der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß in dem Brennraum Stabilisatoren zur Stabilisierung der Flamme vorgesehen sind.

Diese Maßnahme ermöglicht in vorteilhafter Weise eine gezielte Beeinflussung der Form der Flamme, indem sie um die Stabilisatoren herumströmt und sie dabei gleichzeitig erwärmt. Dadurch kann ein im Verhältnis zur Größe der Flamme grobes Volumen des Flammrohrs gewählt werden. Der Brennstoff verbrennt optimal, und die Schadstoffemissionen und der Rußanteil im Rauchgas werden weiter verringert.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Vorteilhaft ist es insbesondere, wenn die Stabilisatoren an der Wand des Flammrohrs in dessen Inneren befestigt sind und vorzugsweise radial in die Flamme hineinragen.

Eine weitere vorteilhafte Maßnahme besteht darin, daß die Stabilisatoren als hohle Rohre ausgebildet sind, so daß auch durch sie Rauchgas aus dem Kesselraum in das Flammrohr einströmt. Auch hierdurch wird die Form der Flamme stabilisiert und der Anteil der Stickoxide in Rauchgas verringert.

Nachstehend wird die Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Gelbbrenner im Längsschnitt,

Fig. 2 einen Blaubrenner im Längsschnitt und

Fig. 3 den Querschnitt des Blaubrenners gemäß Fig. 2 entlang der Linie A-A′.

Ein Gelbbrenner (Fig. 1) weist ein Stützrohr 1 mit einem angeflanschten Brennerkopf 2 auf. Der Brennerkopf 2 ragt in das hintere Ende eines Flammrohrs 3 hinein. Das Flammrohr 3 ist in einer hier nicht dargestellten Weise mit dem Brennerkopf 2 verbunden. Das Stützrohr 1 und das Flammrohr 3 sind innen durch eine Stauscheibe 4 voneinander getrennt, die eine zentrale Öffnung 5 aufweist.

Aus einer Brennstoffpumpe 6 wird einer Einspritzdüse 20 durch ein in der Mitte des Stützrohrs 1 liegendes Rohr 7 und einen Ölvorwärmer 8 flüssiger Brennstoff zugeführt. Aus der Einspritzdüse 20 wird der Brennstoff durch die Öffnung 5 hindurch in einen Brennraum 31 im Innern des Flammrohrs 3 zerstäubt. Die Einspritzdüse 20 ist in dem Ölvorwärmer 8 eingeschraubt. Der Ölvorwärmer 8 weist seitliche Befestigungen 9 auf, an denen die Stauscheibe 4 befestigt ist. An einer der Befestigungen 9 sind Zündelektroden 10 angeordnet, die zur Zündung eines Brennstoff-Luft-Gemisches in dem Brennraum 31 dienen. Aus einem Gebläse 11 strömt Luft in einen Stauraum 12 im Innern des Stützrohrs 1 und gelangt aus dem Stauraum 12 durch Schlitze und Bohrungen sowie seitlich an der Stauscheibe 4 vorbei und über ein Röhrchen 13 in das Innere des Flammrohrs 3. In dem Brennraum 31 vermischt sich die Luft mit dem eingespritzten Brennstoff und verbrennt nach Zündung durch die Zündelektroden 10 unter Bildung einer gelben Flamme. Zur Verminderung des Gehaltes an Stickoxiden im Rauchgas wird ein Teil des Rauchgases in dem Bereich zwischen dem Brennerkopf 2 und dem Flammrohr 3 wieder in den Brennraum 31 zurückgeführt.

Dadurch wird zwar der Anteil der Stickoxide vermindert. Es besteht jedoch bei herkömmlichen Brennern die Gefahr des Verlöschens der Flamme, weil sie vom Brennerkopf abheben kann oder an der Innenseite des Flammrohrs hin- und herwandert, was zu einer Instabilität und zu Flammenabriß führen würde. Daher sind erfindungsgemäß Stabilisatoren 14 vorgesehen, die jeweils auf der Innenseite des Flammrohrs 3 befestigt sind und radial in die Flamme hineinragen. Es sind wenigstens drei Stabilisatoren 14 vorhanden. Die Stabilisatoren 14 sind hier als hohle Rohre ausgebildet. Sie bestehen entweder aus Metall, beispielsweise aus einem warmfesten, zunderbeständigen Stahl oder aus einer Keramik, z. B. aus Porzellan, vorzugsweise einem Werkstoff mit katalytischen Eigenschaften, oder die Stabilisatoren 14 haben eine katalytisch wirkende Beschichtung. Die Stabilisatoren befinden sich, bezogen auf die Gesamtlänge L_B des Brennraums 31, in der von der Stauscheibe 4 abgewandten vorderen Hälfte des Brennraums 31, d. h. daß der Abstand L_M der Mittelachse der Stabilisatoren 14 von dem offenen Ende des Flammrohrs 3 kleiner ist als die Hälfte der Länge L_B des Brennraums 31. Der Durchmesser d_St der Stabilisatoren 14 beträgt immer weniger als zwei Fünftel des Innenradius r_F des Flammrohrs 3. Gemäß Fig. 1 beträgt die Länge L_St der Stabilisatoren 14 weniger als zwei Fünftel des Innenradius r_F des Flammrohrs 3. Die Länge L_St der Stabilisatoren 14 darf höchstens sieben Zehntel des Innenradius r_F des Flammrohrs 3 betragen. Die Stabilisatoren 14 sind nicht notwendigerweise als Rohre ausgebildet, sie können auch würfelförmig sein und in anderer Weise im Innern des Flammrohrs 3 angeordnet sein. Sie können beispielsweise durch Befestigungsmittel an den äußeren, dem offenen Ende des Flammrohrs 3 zugewandten Enden des Brennerkopfs 2 befestigt sein. Die Stabilisatoren 14 ragen nicht notwendigerweise radial in den Brennraum 31 hinein, sie können auch schräg, bezogen auf die Ebene des Längsschnitts oder eines Querschnitts, in ihn hineinragen.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 2) ist ein Blaubrenner dargestellt. Soweit seine Bestandteile mit denen des Gelbbrenners (Fig. 1) übereinstimmen, sind sie mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher an dieser Steile nicht näher erläutert. Aus dem Stauraum 12 wird Luft zu einem größeren Teil einerseits unmittelbar durch die zentrale Öffnung 5 der Stauscheibe 4 dem Brennraum 31 zugeführt, ebenfalls strömt jedoch Luft aus dem Röhrchen 13 in den Brennraum 31 hinein. Das den Stauraum 12 umgebende Stützrohr 1 ist unmittelbar an dem Flammrohr 5 angeflanscht. Ebenso ist es an einem Kesselflansch 15 angeflanscht, der mit einer Kesselwand 16 verbunden ist. Der Brennstoff gelangt aus der Einspritzdüse 20 durch die Öffnung 5 in einen Mischzylinder 17, der koaxial zur Mittelachse des Flammrohrs 3 angeordnet und an der Stauscheibe 4 befestigt ist. Neben dem Brennstoff und der aus dem Stauraum 12 in den Mischzylinder 17 hineingelangenden Luft werden zusätzlich im Bereich des hinteren Endes des Mischzylinders 17 durch einen umfangsseitigen Einlaßquerschnitt 18 Gase, die in dem Brennraum 31 rezirkulieren, angesaugt. Darüberhinaus gelangt durch Öffnungen 19 des Flammrohrs 3 Rauchgas aus dem Kesselraum in den Brennraum 31. Die Stabilisatoren 14 sind wieder so angeordnet, daß sie in der von der dem Stauraum 12 abgewandten Hälfte des Brennraums 31 liegen. In diesem Fall weisen die Stabilisatoren 14 in ihrem Innern jeweils einen Durchlaß zwischen dem Kesselraum und dem Brennraum 31 auf. Auch durch diese Durchlässe strömt Rauchgas aus dem Kesselraum in den Brennraum 31 hinein. Statt die Rauchgase aus dem Kesselraum durch die innere stirnseitige Öffnung der Stabilisatoren 14 in den Brennraum 31 einzuführen, ist es auch möglich, daß das Rauchgas aus mantelseitigen Öffnungen der Stabilisatoren 14 in den Brennraum 31 gelangt. Der Blaubrenner gemäß Fig. 2 weist vier Stabilisatoren 14 (Fig. 3) auf. Es können jedoch auch mehr als diese vier Stabilisatoren 14 vorgesehen werden.

Gemäß der Erfindung wird bei Brennern für flüssige oder gasförmige Brennstoffe durch Einfügen von Stabilisatoren im Brennraum 31 auf einfache Weise erreicht, daß einerseits die Flamme, die sonst zum Wandern auf der inneren Mantelfläche des Flammrohrs 3 neigt, eine stabile Form annimmt, indem sie die Stabilisatoren 14 seitlich umstreicht. Die Stabilisatoren 14 können sowohl hohl als auch geschlossen ausgebildet sein. Im Falle der hohlen Ausbildung lädt sich auch durch die Stabilisatoren 14 Rauchgas aus dem Kesselraum den Brennraum 31 einbringen.

Claims (12)

1. Brenner, insbesondere für flüssige Brennstoffe, mit einem Stauraum (12), Mitteln zur Zuführung des Brennstoffs und zur Zuführung von Luft und mit einem in seinem Innern einen Brennraum aufweisenden Flammrohr (3) mit einem offenen Ende zur Verbrennung des Brennstoffs in einer Flamme, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Brennraum (31) Stabilisatoren (14) zur Stabilisierung der Flamme vorgesehen sind.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisatoren (14) von der Innenwand des Flammrohrs (3) in die Flamme hineinragen.

3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisatoren (14) radial zu dem Flammrohr (3) in die Flamme hineinragen.

4. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisatoren (14) als hohle und zu dem Kesselraum hin offene Rohre ausgebildet sind und daß durch sie Rauchgas aus dem Kesselraum in den Brennraum (31) hineinströmt.

5. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisatoren in ihren Mänteln Öffnungen aufweisen, aus denen das Rauchgas in den Brennraum (31) einströmt.

6. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (L_M) der Längsachse der Stabilisatoren (14) von dem offenen Ende des Flammrohrs (3) kleiner als die Hälfte der Länge (L_B) des Brennraums (31) ist.

7. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (L_St) der Stabilisatoren (14) höchstens neun Zehntel des Innenradius (r_F) des Flammrohrs (3) beträgt.

8. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (d_St) der Stabilisatoren (14) kleiner als zwei Fünftel des Innenradius (r_F) des Flammrohrs (3) ist.

9. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens drei Stabilisatoren (14) vorhanden sind.

10. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisatoren (14) aus einem Metall oder einer Keramik bestehen.

11. Brenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisatoren (14) aus einem katalytisch wirkenden Werkstoff bestehen oder eine katalytisch wirkende Beschichtung aufweisen.

12. Brenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisatoren (14) aus einem warmfesten, zunderbeständigen Stahl bestehen.