DE4330082C2

DE4330082C2 - Brenner zur stöchiometrischen Verbrennung von flüssigem oder gasförmigem Brennstoff

Info

Publication number: DE4330082C2
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: 1998-06-04
Anticipated expiration: 2013-09-07
Also published as: DE4330082A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner zur stöchiometrischen Verbrennung von flüssigem oder gasförmigem Brennstoff nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Durch die DE 40 08 692 A1 ist ein Gebläsebrenner dieser Art bekannt. Um die Schadstoffe im Abgas, insbesondere den NO_x-Gehalt, zu vermindern und den feuerungstechnischen Wirkungsgrad zu verbessern, ist bei dieser Ausgestaltung das ein Mischrohr bildende Brennerrohr an seinem konisch verjüngten vorderen Ende soweit radial einwärts gebogen, daß dessen Auslaßdurchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Stauscheibe. Obwohl die Stauscheibe zusätzlich stirnseitig mit einem zum Kesselraum weisenden Ring versehen ist, ist bei diesem Brenner eine gleichmäßige Zuführung rezirkulierender Abgase aus dem Kesselraum nicht gewährleistet. In Abhängigkeit von der Geometrie des Kesselraumes und/oder der Anordnung des Brennerrohres und/oder dessen konisch sich verjüngendem 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 Brennerrohres der Flamme zuströmen, die Abgase können somit nicht in den heißen Kern der Flamme gelangen, ein ungenügender Ausbrand der Abgase ist die Folge, so daß vielfach unverbrannte Kohlenwasserstoffteile in die Atmosphäre gelangen.

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 dem heißen Kern der Brennerflamme zwangsläufig zugeführt werden.

Gemäß der Erfindung wird dies bei einem Brenner der vorgenannten Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

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 Brennstoffes 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 direkt in den heißen Kern der Brennerflamme gelangen und somit ein nahezu vollständiger Ausbrand gewährleistet und eine Reduzierung der Schadstoffe sichergestellt ist. Beim Einsatz des vorschlagsgemäß ausgebildeten Brenners gelangen somit nahezu keine unverbrannten C_xH_y-Teile in die Atmosphäre.

Da der an dem Brennerrohr angebrachte Kragen gewissermaßen als Leitscheibe für die der Brennerflamme zuzuführenden Abgase wirksam ist und diese durch die Stirnfläche des Kragens stabilisiert wird, ist die Menge der der Brennerflamme in Form der Rezirkulation zuströmenden Abgase nahezu konstant zu halten, und zwar unabhängig von der Gestaltung des Kesselraumes und des Brennerrohres. Auch dadurch wird die Betriebsweise des erfindungsgemäßen Brenners günstig beeinflußt, so daß dieser äußerst vielseitig in unterschiedlich gestalteten Kesseln verwendbar und eine gute Verbrennung bei hohem feuerungstechnischen Wirkungsgrad stets gewährleistet ist.

Aus der DE-PS 11 27 523 ist es an einem Brenner für flüssigen Brennstoff bereits bekannt, einem eine Zerstäuberdüse drallbehaftet umströmenden Luftstrahl stromab einer Drosselblende über einen Ringkanal aus dem Brennraum rückgeführte Abgase in radialer Richtung zuzuführen. Die Abgase werden von der Luft in Umfangsrichtung mitgerissen und dringen nicht bis in den zentralen Bereich vor.

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 mit einem andersartigen Kragen sowie

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

Der in Fig. 2 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 Vorratsbehälter 14 der Brennstoff zugeführt wird. Die Zerstäuberdüse 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 Brennerrohr 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 Richtung der Längsachse A des Brennerrohres 11 verstellbar gehalten ist. Die Stauscheibe 21 weist eine zentrische Öffnung 23 zur Einbringung des aus der Zerstäuberdüse 12 austretenden Brennstoffes in eine Brennkammer 20 auf, außerdem ist die Stauscheibe 21 mit schlitzartig ausgebildeten Öffnungen 24 zur Zuführung der geförderten Verbrennungsluft versehen.

Um zu gewährleisten, daß unabhängig von der Geometrie des Heizkessels 2 die Zuführung von Abgas aus dem Kesselraum 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 ringförmigen Scheibe 32, die an den sich konisch verjüngenden Teil 11" des Brennerrohres 11 angeschweißt und mit einem Ansatzstück 33 versehen 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 Brennstoffes erzielt wird und der Brenner 1 bei unterschiedlichen Heizkesseln 2, 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 Schwierigkeiten in die mit einer entsprechenden Öffnung 6 versehenen Wand 4 des Heizkessels 2 eingesetzt werden.

Gemäß der 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 Brennerrohres 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. Außerdem 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 geringfügig 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 Stege 42 mit dem Kragen 31 verbunden ist. Zwischen diesem und dem Mischrohr 41, das zur Stabilisierung der Brennerflamme dient und verstellbar auf den Stegen 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 zur stöchiometrischen Verbrennung von flüssigem oder gasförmigem Brennstoff, bestehend aus einem in einen Kesselraum (3) ragenden Brennerrohr (11), das eine Luftzuführungsleitung (13) für die von einem Ventilator (19) geförderte Verbrennungsluft bildet, einer in das Brennerrohr (11) eingesetzten Zerstäuberdüse (12) für den Brennstoff und einer in dem Brennerrohr (11) vor der Zerstäuberdüse (12) angeordneten Stauscheibe (21), in deren Bereich eine Rezirkulation von Abgasen direkt aus dem Kesselraum (3) erfolgt, 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, durch welchen stromab die Abgase in die Brennerflamme leitbar sind.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (31) des Brennerrohres (11) achssenkrecht 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), das aus einem zylindrischen Teil (11') und einem stromab anschließenden sich konisch verjüngenden Teil (11") besteht, der Außendurchmesser des Kragens (31) etwa dem Durchmesser des zylindrischen Teils (11') des Brennerrohres (11) entspricht.

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

5. Brenner nach einem 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, versehen ist.

6. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Kragen (31) des Brennerrohres (11) mittels axial abstehender Stege (42) 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), das aus einem zylindrischen Teil (11') und einem stromab anschließenden sich konisch verjüngenden Teil (11") besteht, der Außendurchmesser des Mischrohres (41) etwa dem Durchmesser des zylindrischen Teils (11') des Brennerrohres (11) entspricht und die Stauscheibe (21) axial verschiebbar ist.