DE4330082A1

DE4330082A1 - Brenner

Info

Publication number: DE4330082A1
Application number: DE19934330082
Authority: DE
Inventors: Dieter Bombis; Rolf Muerner
Original assignee: ELCO ENERGIESYSTEME AG
Current assignee: C.E.B. COMPAGNIE EUROPEENE DE BRULEURS S.A., ANNEM
Priority date: 1993-09-06
Filing date: 1993-09-06
Publication date: 1995-03-16
Anticipated expiration: 2013-09-07
Also published as: DE4330082C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner zur stöchio metrischen Verbrennung von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen, bestehend aus einem in einen Kesselraum ragenden Brennerrohr, einer in dieses eingesetzten Zerstäuberdüse, der über eine Brennstoffleitung der Brennstoff zuführbar ist, einer die Zerstäuberdüse um gebenden durch das Brennerrohr gebildeten Luftzuführungs leitung für die von einem Ventilator oder dgl. geförderte Verbrennungsluft und einer vorzugsweise axial verschiebbar in dem Brennerrohr vor der Zerstäuberdüse angeordneten Stauscheibe.

Durch die DE-A1-40 08 692 ist eine Mischeinrichtung für einen Ölgebläsebrenner dieser Art bekannt. Um die Schad stoffe im Abgas, insbesondere den NO_x-Gehalt, zu ver mindern und den feuerungstechnischen Wirkungsgrad zu verbessern, ist bei dieser Ausgestaltung das Mischrohr an seinem konisch verjüngten vorderen Ende soweit radial einwärts gebogen, daß dessen Auslaßdurchmesser kleiner ist als der Durchmeser der Stauscheibe. Obwohl die Stauscheibe zusätzlich stirnseitig mit einem zum Ver brennungsraum weisenden Ring versehen ist, ist bei diesem Brenner eine gleichmäßige Zuführung der zirkulierenden Abgase aus dem Kesselraum nicht gewährleistet. In Ab hängigkeit von der Geometrie des Kesselraumes und/oder der Anordnung des Brennerrohres und/oder dessen konisch sich verjüngenden Ende wird nämlich der Brennerflamme eine mehr oder weniger große Menge von Abgasen zugeführt, so daß ein guter Ausbrand des Brennstoffes oftmals nicht gegeben ist. Des weiteren ist von Nachteil, daß die Abgase in Verlängerung des konischen Endes des Brenner rohres der Flamme zuströmen, die Abgase können somit nicht in den heißen Kern der Flamme gelangen, ein unge nügender Ausbrand der Abgase ist die Folge, so daß viel fach unverbrannte Kohlen-Wasserstoffteile in die Atmos phäre gelangen. Eine den Anforderungen gerecht werdende Betriebsweise ist demnach mit dem bekannten Brenner vielfach nicht zu erzielen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Brenner der eingangs genannten Gattung in der Weise auszubilden, daß Abgase aus dem Kesselraum, und zwar unabhängig von dessen geometrischer Gestaltung, in einer nahezu stets gleichbleibenden Menge unmittelbar der Brennerflamme zwangsläufig zugeführt werden. Die Abgase sollen hierbei direkt in den heißen Kern der Brennerflamme gelangen, so daß ein vollständiger Ausbrand gewährleistet ist und keine unverbrannten Kohlen-Wasserstoffteile aus dem Heizkessel mit den Abgasen austreten. Der dazu erforderliche Bauauf wand soll gering gehalten werden, dennoch soll der Brenner, ohne daß besondere bauliche Maßnahmen erforderlich sind, äußerst vielseitig in unterschiedlich gestaltete Kessel räume eingebaut werden können.

Gemäß der Erfindung wird dies bei einem Brenner der vorgenannten Art dadurch erreicht, daß das Brennerrohr an dem in den Kesselraum ragenden Ende mit einem nach außen abstehenden ganz oder teilweise umlaufenden Kragen versehen ist.

Der Kragen des Brennerrohres kann achssenkrecht zu diesem oder ganz oder teilweise in der einen oder anderen Rich tung zur Längsachse des Brennerrohres geneigt ausgebildet sein.

Bei einem Brennerrohr, dessen in den Kesselraum ragendes Ende sich konisch verjüngend ausgebildet ist, ist es angebracht, wenn der Außendurchmesser des Kragens etwa dem Durchmesser des zylindrischen Teils des Brennerrohres entspricht.

Der an dem Brennerrohr angebrachte Kragen ist zweck mäßigerweise als scheibenförmiger Ring auszubilden und kann mit einem in das Brennerrohr ragenden ganz oder teilweise umlaufenden Ansatzstück, das senkrecht zu dem Brennerrohr oder in Verlängerung des Kragens verläuft, versehen sein.

Vorteilhaft ist es ferner, an dem Kragen des Brennerrohres mittels axial abstehender Stege oder dgl. ein Mischrohr zu befestigen, das axial verstellbar mit den Stegen verbunden sein sollte.

Bei einem Brennerrohr, dessen in den Kesselraum ragendes Ende sich konisch verjüngend ausgebildet ist, sollte der Außendurchmesser des Mischrohres etwa dem Durchmesser des zylindrischen Teils des Brennerrohres entsprechen.

Wird ein Brenner gemäß der Erfindung ausgebildet, in dem an dem freien Ende des Brennerrohres ein nach außen abstehender Kragen vorgesehen wird, so ist es mit dieser einfachen Ausgestaltung möglich, die Brennerflamme zu stabilisieren und einen optimalen Ausbrand des Brenn stoffes zu erzielen. Durch den Kragen wird nämlich die Zuführung der Abgase aus dem Kesselraum vergleichmäßigt und diese strömen zumindest teilweise etwa senkrecht von außen der Brennerflamme zu, so daß die Abgase in den Kern der heißen Brennerflamme gelangen und somit eine Reduzierung der Schadstoffe sichergestellt ist. Beim Ein satz des vorschlagsgemäß ausgebildeten Brenners gelangen somit nahezu keine unverbrannten C_xH_y-Teile in die Atmosphäre.

Da der an dem Brennerrohr angebrachte Kragen gewisser maßen als Leitscheibe für die der Brennerflamme zuzu führenden Abgase wirksam ist und diese durch die Stirn fläche des Kragens stabilisiert wird, ist die Menge der der Brennerflamme in Form einer Rezirkulationsweise zu strömenden Abgase nahezu konstant zu halten, und zwar unab hängig von der Gestaltung des Kesselraumes und des Brenner rohres. Auch dadurch wird die Betriebsweise des erfindungs gemäßen Brenners günstig beeinflußt, so daß dieser äußerst vielseitig in allen Kesseln verwendbar und eine gute Verbrennung bei hohem feuerungstechnischen Wirkungsgrad stets gewährleistet ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Brenners dargestellt, das nachfolgend im einzelnen erläutert ist. Hierbei zeigt:

Fig. 1 den Brenner mit einem an dessen Brennerrohr angebrachten Kragen und einem an diesem befestigten Mischrohr, teilweise in schematischer Darstellung und teilweise im Schnitt,

Fig. 2 das Brennerrohr des Brenners nach Fig. 1 in einer andersartigen vergrößerten Dar stellung sowie

Fig. 3 bis 6 weitere Ausführungsvarianten des Brennerrohres nach Fig. 2.

Der in Fig. 1 dargestellte und mit 1 bezeichnete Brenner dient zur stöchiometrischen Verbrennung von flüssigen oder gasförmigen Medien und besteht im wesentlichen aus einem Brennerrohr 11 und einer Zerstäuberdüse 12, der über eine mit einem Filter 17 versehene Brennstoffleitung 15 mittels einer in dieser eingesetzten Pumpe 16 aus einem Vorrats behälter 14 der Brennstoff zugeführt wird. Die Zerstäuber düse 12, der eine Zündelektrode 18 oder eine Zündkerze zugeordnet ist, ist von einer Luftzuführungsleitung 13 umgeben, in der die von einem Ventilator 19 geförderte Verbrennungsluft der Zerstäuberdüse 12 zugeführt wird. Die Luftzuführungsleitung 13 ist hierbei durch das Brenner rohr 11 gebildet, das mittels eines Flansches 5 an einer Wand 4 eines Heizkessels 2 befestigt ist, so daß das Brennerrohr 11 in dessen Kesselraum 3 hineinragt.

Vor der Zerstäuberdüse 12 ist in das Brennerrohr 11 des weiteren eine Stauscheibe 21 eingesetzt, die mittels Führungsrippen 22 in Achsrichtung A des Brennerrohres 11 verstellbar gehalten ist. Die Stauscheibe 21 weist eine zentrische Öffnung 23 zur Einbringung des aus der Zer stäuberdüse 12 austretenden Brennstoffes in eine Brenn kammer 20 auf, außerdem ist die Stauscheibe 21 mit schlitz artig ausgebildeten Öffnungen 24 zur Zuführung der ge förderten Verbrennungsluft versehen.

Um zu gewährleisten, daß unabhängig von der Geometrie des Heizkessels 2 die Zuführung von Abgas aus dem Kessel raum 3 in die Brennkammer 20 des Brenners 1 gleichmäßig erfolgt, ist an dem freien Ende des Brennerrohres 11, das aus einem zylindrischen Teil 11′ und einem sich konisch verjüngenden Teil 11′′ zusammengesetzt ist, ein Kragen 31 angebracht. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 besteht der Kragen 31 aus einer planen Scheibe 32, die an den sich konisch verjüngenden Teil 11′′ des Brenner rohres 11 angeschweißt und mit einem Ansatzstück 33 ver sehen ist, durch das die Öffnung des Brennerrohres 11 im äußeren Bereich abgedeckt ist. Durch den Kragen 31 wird somit zwischen diesem und der Außenmantelfläche des Brennerrohres 11 ein Stauraum 40 gebildet und die Abgase werden gezwungen, nahezu achssenkrecht der sich vor der Stauscheibe 21 ausbildenden Brennerflamme zuzuströmen. Die Abgase gelangen somit, da der Kragen 31 gewissermaßen als Leitscheibe wirksam ist, in den heißen Kern der Brennerflamme, so daß ein optimaler Ausbrand des Brenn stoffes erzielt wird und der Brenner 1 bei unterschied lichen Heizkesseln, ohne daß Leistungsverluste in Kauf zu nehmen sind, eingesetzt werden kann.

Bei der Ausgestaltung nach Fig. 1 ist der Kragen 31 in seinem Außendurchmesser derart bemessen, daß dieser etwa dem Außendurchmesser des zylindrischen Teils 11′ des Brennerrohres 11 entspricht. Trotz des an dem Brennerrohr 11 angebrachten Kragens 31 kann dieses somit ohne Schwie rigkeiten in die mit einer entsprechenden Öffnung 6 versehenen Wand 4 des Heizkessels 2 eingesetzt werden.

Gemäß der in Fig. 2 ist der in gleicher Weise gestaltete Kragen 31 mit keinem Ansatzstück versehen, die den Kragen 31 bildende Scheibe 32 ist vielmehr stumpf auf das Ende des sich konisch verjüngenden Teils 11′′ des Brennerrohres 11 aufgeschweißt.

In den Fig. 3 bis 6 ist gezeigt, daß der Kragen 31′ bzw. 31′′, der an dem Ende eines zylindrischen Brenner rohres 11 angebracht ist und jeweils aus einer Scheibe 32′ bzw. 32′′ besteht, in der einen Richtung (Fig. 3 und 4) oder in der anderen Richtung (Fig. 5 und 6) zur Längsachse A des Brennerrohres 11 geneigt sein kann. Außer dem kann an dem Kragen 31′ bzw. 31′ ′ in Verlängerung der ringförmigen Scheibe 32′ bzw. 32′′ ein Ansatzstück 33′ bzw. 33′′ (Fig. 4 und 6) angebracht sein, das gering fügig in die Öffnung des Brennerrohres 11 hineinragt.

Bei dem Brenner 1 nach Fig. 1 ist des weiteren an dem Kragen 31 ein Mischrohr 41 befestigt, das über Streben 42 mit dem Kragen 31 verbunden ist. Zwischen diesem und dem Mischrohr 41, das zur Stabilisierung der Brenner flamme dient und verstellbar auf den Streben 42 gehalten sein kann, ist somit ein Freiraum 43 gebildet, durch den die Abgase aus dem Kesselraum 3 in die Brennkammer 20 gelangen, so daß durch die Rezirkulation der Abgase ein vollständiger Ausbrand erfolgt und keine unverbrannten C_xH_y-Teile in die Atmosphäre abströmen.

Claims

1. Brenner (1) zur stöchiometrischen Verbrennung von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen, bestehend aus einem in einen Kesselraum (3) ragenden Brenner rohr (11), einer in dieses eingesetzten Zerstäuberdüse (12), der über eine Brennstoffleitung (15) der Brenn stoff zuführbar ist, einer die Zerstäuberdüse (12) umgebenden durch das Brennerrohr (11) gebildeten Luftzuführungsleitung (13) für die von einem Venti lator (19) oder dgl. geförderte Verbrennungsluft und einer, vorzugsweise axial verschiebbar in dem Brennerrohr (11) vor der Zerstäuberdüse (12) angeord neten Stauscheibe (21), dadurch gekennzeichnet, daß das Brennerrohr (11) an dem in den Kesselraum (3) ragenden Ende mit einem nach außen abstehenden ganz oder teilweise umlaufenden Kragen (31) versehen ist.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (31) des Brennerrohres (11) achssenk recht zu diesem oder ganz oder teilweise in der einen oder der anderen Richtung zur Längsachse (A) des Brennerrohres (11) geneigt ausgebildet ist.

3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Brennerrohr (11), dessen in den Kessel raum (3) ragendes Ende (11′′) sich konisch verjüngend ausgebildet ist, der Außendurchmesser des Kragens (31) etwa dem Durchmesser des zylindrischen Teils (11′) des Brennerrohres (11) entspricht.

4. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der an dem Brennerrohr (11) angebrachte Kragen (31) als scheibenförmiger Ring (32) ausgebildet ist.

5. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (31) des Brennerrohres (11) mit einem in dieses ragenden ganz oder teilweise umlaufenden Ansatzstück (33) , das senkrecht zu dem Brennerrohr (11) oder in Verlängerung des Kragens (31) verläuft, ver sehen ist.

6. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Kragen (31) des Brennerrohres (11) mittels axial abstehender Stege (42) oder dgl. ein Mischrohr (41) angebracht ist.

7. Brenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischrohr (41) axial verstellbar mit den Stegen (42) verbunden ist.

8. Brenner nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Brennerrohr (11), dessen in den Kessel raum (3) ragendes Ende (11′′) sich konisch verjüngend ausgebildet ist, der Außendurchmesser des Mischrohres (41) etwa dem Durchmesser des zylindrischen Teils (11′) des Brennerrohres (11) entspricht.