DE4409545A1

DE4409545A1 - burner

Info

Publication number: DE4409545A1
Application number: DE19944409545
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: 1994-03-19
Filing date: 1994-03-19
Publication date: 1995-09-21
Also published as: EP0672864A1

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 Zer stäuberdüse, der über eine Brennstoffleitung der Brenn stoff zuführbar ist, einer die Zerstäuberdüse umgebenden durch das Brennerrohr gebildeten Luftzuführungsleitung für die von einem Ventilator oder dgl. geförderte Verbren nungsluft und einer in dem Brennerrohr vor der Zerstäuber düse angeordneten Stauscheibe.The invention relates to a burner for stoichio metric combustion of liquid or gaseous Fuels consisting of one in a boiler room protruding burner tube, a Zer used in this dust nozzle, the fuel via a fuel line Material can be supplied, a surrounding the atomizer nozzle formed by the burner tube air supply line for the combustion promoted by a fan or the like air and one in the burner tube in front of the atomizer nozzle arranged baffle plate.

Brenner dieser Art sind in einer großen Anzahl unter schiedlicher Ausgestaltungen, beispielsweise durch die EP-A1-0 410 135, bekannt und haben sich in der Praxis auch bewährt. Die Stauscheibe ist hierbei mit einer zentrischen Öffnung, durch die der aus der Zerstäuberdüse austretende Brennstoff in die Brennkammer eingespritzt wird, sowie mit schlitzartigen sich radial nach außen erstreckenden Durchbrechungen versehen, durch die die Verbrennungsluft der Brennkammer zuströmt. Durch die Stauscheibe wird somit die Strömungsrichtung der Verbrennungsluft nicht wesentlich verändert, diese wird vielmehr der Brennkammer wie auch der Brennstoff nahezu in axialer Richtung zugeführt. Burners of this type are found in large numbers different configurations, for example by the EP-A1-0 410 135, known and have in practice too proven. The baffle plate is here with a centric Opening through which emerges from the atomizer nozzle Fuel is injected into the combustion chamber, as well with slot-like ones extending radially outwards Provide openings through which the combustion air flows into the combustion chamber. Through the baffle plate the direction of flow of the combustion air is not essential changed, this is rather the combustion chamber as well the fuel is supplied almost in the axial direction.

Durch die in Richtung der Brennerflamme in die Brenn kammer einströmende Verbrennungsluft kann jedoch, ins besondere bei sich verändernden Brennerleistungen durch eine unzureichende Anpassung der Menge und/oder der Strömungsgeschwindigkeit durch Absaugen eine Pulsation der Brennerflamme auftreten, die Brennerflamme wandert mehr oder weniger in die Brennkammer hinein. Dadurch wird nicht nur, da in diesem Falle die Zeit für die Vermi schung des Brennstoffes mit der Verbrennungsluft sehr kurz und damit unzureichend ist, die Verbrennung verschlech tert, sondern es lagert sich auch verstärkt Ruß an der Stauscheibe ab, und es müssen hohe Brenngeräusche in Kauf genommen werden. Einen allen Anforderungen gerecht wer dende Betriebsweise ist demnach bei dem bekannten Bren nern oftmals nicht gegeben.In the direction of the burner flame into the burner Chamber inflowing combustion air can, however especially with changing burner capacities an insufficient adjustment of the quantity and / or the Flow rate by suction a pulsation the burner flame occurs, the burner flame wanders more or less into the combustion chamber. This will not only because in this case the time for the Vermi fuel with the combustion air very short and therefore insufficient, the combustion deteriorates soot, but there is also increased soot on the Baffle plate, and there must be high burning noises in purchase be taken. Who meets all requirements The end of operation is accordingly in the known Bren often not given.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Brenner der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem es nahezu ausgeschlossen ist, daß die Brennerflamme ihre Lage ver ändert und durch die Verbrennungsluft mehr oder weniger in die Brennkammer verlagert wird, die Brennerflamme soll sich vielmehr auch bei wechselnden Betriebsbedingungen stets in unmittelbarer Nähe der Stauscheibe ausbilden. Pulsationen der Brennerflamme sollen somit zuverlässig vermieden werden, so daß stets eine gute Verbrennung bei geringen Schadstoffanteilen in den Abgasen gewährleistet ist.The object of the invention is therefore a burner to create the type mentioned, in which it is almost is excluded that the burner flame ver their position changes and more or less through the combustion air is shifted into the combustion chamber, the burner flame should rather, even with changing operating conditions always train in the immediate vicinity of the baffle plate. Pulsations in the burner flame should therefore be reliable be avoided, so that always good combustion guaranteed low levels of pollutants in the exhaust gases is.

Gemäß der Erfindung wird dies bei einem Brenner der vor genannten Art dadurch erreicht, daß die Stauscheibe im äußeren Bereich mit einem in Richtung der Brennkammer des Brenners abstehenden zylinderförmig ausgebildeten Ansatz stück versehen ist und daß in das Ansatzstück mehrere vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang verteilt ange ordnete Ausnehmungen zur gesteuerten radialen Einbringung von Verbrennungsluft eingearbeitet sind. According to the invention, this is the case with a burner mentioned type achieved in that the baffle plate in outer area with a towards the combustion chamber of the Brenner's protruding cylindrical projection piece is provided and that in the extension piece several preferably evenly distributed over the circumference arranged recesses for controlled radial insertion of combustion air are incorporated.

Die in das Ansatzstück eingearbeiteten Ausnehmungen können als auf der der Brennkammer zugekehrten Seite offene Schlitze ausgebildet sein, wobei die Schlitze parallel zueinander verlaufende oder in Richtung der Brennkammer divergierende oder konvergierende seitliche Begrenzungsflächen aufweisen können. Es ist aber auch möglich, die Ausnehmungen als Bohrungen, als Langlöcher oder als schlitzartige Durchbrechungen zu gestalten.The recesses machined into the end piece can be on the side facing the combustion chamber open slots may be formed, the slots parallel to each other or in the direction of Combustion chamber diverging or converging lateral Can have boundary surfaces. It is also possible, the recesses as bores, as elongated holes or designed as slot-like openings.

Vorteilhaft ist es des weiteren, die in das Ansatzstück der Stauscheibe eingearbeiteten Ausnehmungen auf der Innen- und/oder Außenmantelfläche mit Leitschaufeln zu versehen, die tangential zu einem Grundkreis verlaufend ausgebildet sein können. Eine besonders einfache Ausge staltung ist gegeben, wenn die die Ausnehmungen begren zenden Stege des Ansatzstückes ganz oder teilweise als Leitschaufeln ausgebildet sind.It is also advantageous that in the attachment of the baffle plate recesses on the Inner and / or outer surface with guide vanes provided that the tangent to a base circle can be trained. A particularly simple issue Design is given if they limit the recesses zenden webs of the extension piece in whole or in part as Guide vanes are formed.

Bei einem mit einem achssenkrecht nach innen abstehenden Kragen versehenen Brennerrohr ist es ferner zweckmäßig, das Ansatzstück der Stauscheibe in dem durch den Kragen abgedeckten Durchmesserbereich des Brennerrohres anzuordnen.For one with an axially protruding inside Collar-provided burner tube, it is also expedient the neck piece of the baffle plate in the through the collar to arrange covered diameter range of the burner tube.

Angebracht ist es ferner, zur Abdeckung der durchström baren Querschnittsfläche der Ausnehmungen des Ansatz stückes auf oder in diesem einen axial verschiebbaren und/oder verdrehbaren Ring anzuordnen, so daß bei der Montage des Brenners die Menge der radial einströmenden Verbrennungsluft leicht eingestellt werden kann.It is also appropriate to cover the flow bar cross-sectional area of the recesses of the approach piece on or in this one axially displaceable and / or to arrange a rotatable ring, so that the Assembling the burner the amount of radially inflowing Combustion air can be adjusted easily.

Wird bei einem Brenner dessen Stauscheibe gemäß der Er findung mit einem abstehenden Ansatzstück versehen, in das Ausnehmungen eingearbeitet sind, so ist es möglich, zusätzlich zu der axial in die Brennkammer einströmenden Verbrennungsluft mittels der Stauscheibe auch Verbren nungsluft radial, und zwar gesteuert in die Brennkammer einzubringen. Durch die durch die Ausnehmungen des Ansatz stückes radial in die Brennkammer gelangende Verbren nungsluft wird dabei nicht nur in kurzer Zeit eine inten sive Vermischung des Brennstoffes mit der gesamten in die Brennkammer eingedrungenen Verbrennungsluft bewirkt, sondern es wird vor allem erreicht, daß die Brenner flamme auch bei wechselnden Betriebsbedingungen stets ihre Lage nahe der Stauscheibe beibehält. Ein Absaugen der Brennerflamme von der Stauscheibe wird nämlich durch die radial einströmende Verbrennungsluft zuverlässig verhindert.If a burner has a baffle plate according to the Er provided with a protruding extension, in that recesses are incorporated, it is possible in addition to that flowing axially into the combustion chamber Combustion air also burn using the baffle plate Radiation air, controlled in the combustion chamber bring in. By through the recesses of the approach Pieces of burns entering the combustion chamber radially air is not only an interior in a short time active mixing of the fuel with the total in the combustion chamber penetrates combustion air, but it is mostly achieved that the burner flame even in changing operating conditions maintains its position near the baffle plate. A suction the burner flame from the baffle plate is namely through the radially incoming combustion air reliably prevented.

Da somit keine Pulsationen der Brennerflamme in Kauf zu nehmen sind, treten auch keine dadurch bedingten hohen Brenngeräusche auf, vielmehr wird, da die Vermischung des Brennstoffes mit der Verbrennungsluft durch die sich kreuzenden Teilströme kurzfristig erfolgt, die Verbren nung weiter verbessert und Rußablagerungen an der Stau scheibe werden weitgehend vermieden, so daß die Abgase nur geringe Verbrennungsrückstände enthalten. Mit geringem zusätzlichen Bauaufwand wird somit durch die vorschlags gemäße Ausgestaltung einer Stauscheibe das Betriebsver halten eines Brenners wesentlich verbessert.Since there is no pulsation in the burner flame there are no highs due to this Burning noise on, rather, because the mixing the fuel with the combustion air through which crossing sub-flows takes place at short notice, the burning further improved and soot deposits on the traffic jam disc are largely avoided, so that the exhaust gases contain only minor combustion residues. With little additional construction effort is thus through the proposal appropriate design of a baffle plate the Betriebsver keeping a burner significantly improved.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Brenners dargestellt, das nachfolgend im einzelnen erläutert ist. Hierbei zeigt:In the drawing, an embodiment of an according shown the invention trained burner that is explained in detail below. Here shows:

Fig. 1 den Brenner mit einer in dessen Brennerrohr eingesetzten mit einem axial abstehenden Ansatzstück und mit in dieses eingearbeiteten Ausnehmungen versehene Stauscheibe, Fig. 1 the burner with an inserted in the burner pipe is provided with an axially projecting lug and with incorporated in this baffle plate recesses,

Fig. 2 bis 5 jeweils einen Ausschnitt aus Fig. 1 mit unterschiedliche gestalteten Ausnehmungen und FIGS. 2 to 5 each show a detail from FIG. 1 with different recesses and

Fig. 6 die Stauscheibe des Brenners nach Fig. 1, in Vorderansicht mit als Leitschaufeln aus gebildeten Stegen. Fig. 6 shows the baffle plate of the burner of FIG. 1, in front view with webs formed as guide vanes.

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 zu geordnet ist, ist von einer Luftzuführungsleitung 13 um geben, in der die von einem Ventilator 19 geförderte Ver brennungsluft der Zerstäuberdüse 12 zuströmt. Die Luftzu führungsleitung 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 durch eine Öffnung 6 in dessen Kesselraum 3 hineinragt.The burner shown in FIG. 1 and designated 1 serves for the stoichiometric combustion of liquid or gaseous media and essentially consists of a burner tube 11 and an atomizing nozzle 12 , which is connected via a fuel line 15 provided with a filter 17 by means of a pump 16 inserted therein the fuel is supplied from a storage container 14 . The atomizer nozzle 12 , which is assigned to an ignition electrode 18 or a spark plug, is provided by an air supply line 13 in which the combustion air fed by a fan 19 flows into the atomizer nozzle 12 . The Luftzu guide line 13 is formed by the burner tube 11 , which is fixed by means of a flange 5 to a wall 4 of a boiler 2 , so that the burner tube 11 protrudes through an opening 6 in the boiler chamber 3 .

Vor der Zerstäuberdüse 12 ist in dem Brennerrohr 11 eine Stauscheibe 21 angeordnet, die mittels Führungs rippen 22 in Achsrichtung A des Brennerrohres 11 verstell bar 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 ausge bildeten Öffnungen 24 zur Zuführung der geförderten Ver brennungsluft versehen. Before the atomizer nozzle 12 , a baffle plate 21 is arranged in the burner tube 11 , the ribs by means of guide 22 in the axial direction A of the burner tube 11 is held adjustable bar. The baffle plate 21 has a central opening 23 for introducing the fuel emerging from the atomizer nozzle 12 into a combustion chamber 20 , in addition, the baffle plate 21 is provided with slot-like openings 24 for supplying the conveyed combustion air Ver.

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 25 angebracht. Der Kragen 25 besteht hierbei aus einer planen Scheibe 26, die an den sich konisch ver jüngenden Teil 11′′ des Brennerrohres 11 angeschweißt ist, so daß die Öffnung des Brennerrohres 11 im äußeren Bereich abgedeckt ist.To ensure that regardless of the geometry of the boiler 2, the supply of exhaust gas from the boiler room 3 in the combustion chamber 20 of the burner 1 is even, is at the free end of the burner tube 11 , which consists of a cylindrical part 11 'and one tapered part 11 '' is assembled, a collar 25 attached. The collar 25 here consists of a flat disk 26 which is welded to the conically tapering part 11 '' of the burner tube 11 , so that the opening of the burner tube 11 is covered in the outer region.

Damit die sich vor der Stauscheibe 21 ausbildende Brenner flamme stabilisiert ist und stets ihre Lage beibehält, ist die Stauscheibe 21 im äußeren Bereich mit einem zylinder artig ausgebildeten ringförmigen Ansatzstück 31 versehen, das in Richtung der Brennkammer 20 absteht und mit unter schiedlich gestalteten Ausnehmungen versehen ist. Gemäß Fig. 1 sind die Ausnehmungen als zur Brennerkammer 20 hin offene Schlitze 32 mit parallel zueinander verlaufen den seitlichen Begrenzungsflächen ausgebildet, gemäß den Fig. 2 und 3 divergieren bzw. konvergieren die seit lichen Begrenzungsflächen der Schlitze 33 und 34. Nach den Fig. 4 und 5 sind die Ausnehmungen als Bohrungen 35 bzw. als Langlöcher 36 ausgebildet.So that the burner forming in front of the baffle plate 21 is stabilized and always maintains its position, the baffle plate 21 is provided in the outer region with a cylinder-shaped annular extension 31 which protrudes in the direction of the combustion chamber 20 and is provided with differently shaped recesses . Referring to FIG. 1, the recesses are open towards the burner chamber 20 slots 32 are formed parallel to each other with the lateral boundary surfaces, as shown in FIGS. 2 and 3 diverge or converge the union since boundary surfaces of the slits 33 and 34. FIGS. 4 and 5, the recesses are formed as bores 35, as long holes 36.

Durch die Ausnehmungen des Ansatzstückes 31 kann somit Verbrennungsluft auch radial von außen in die Brennkammer 20 gesteuert einströmen, die Vermischung der Verbrennungs luft mit dem Brennstoff wird dadurch in kurzer Zeit be werkstelligt und die Brennerflamme wird nahe der Stau scheibe 21 stabilisiert, ein Abwandern von der Stauscheibe 21 in Richtung des Kesselraumes 3 wird somit vermieden. Through the recesses of the extension 31 combustion air can thus also flow radially from the outside into the combustion chamber 20 controlled, the mixing of the combustion air with the fuel is thereby accomplished in a short time and the burner flame is stabilized near the baffle plate 21 , a migration of the Baffle plate 21 in the direction of the boiler room 3 is thus avoided.

Damit die Verbrennungsluft auch mit einem Drall und/oder mit erhöhter Geschwindigkeit in die Brennkammer 20 ein strömen kann, ist gemäß Fig. 6 das Ansatzstück 31 der Stauscheibe 21 mit Leitschaufeln 37 versehen. Die Leit schaufeln 37 sind hierbei durch die zwischen den Schlitzen 32 befindlichen Stege 38 gebildet, die entsprechend ge krümmt ausgebildet sind.So that the combustion air can flow into the combustion chamber 20 with a swirl and / or at an increased speed, the extension 31 of the baffle plate 21 is provided with guide vanes 37 according to FIG. 6. The guide vanes 37 are formed by the webs 38 located between the slots 32 , which are designed to be curved accordingly.

Um die durchströmbare Querschnittsfläche der in das Ansatzstück 31 eingearbeiteten Ausnehmungen leicht ver ändern zu können, ist gemäß Fig. 2 in dieses ein Ring 41 eingesetzt. Durch Verdrehen und/oder Verschieben des ebenfalls divergierende Ausnehmungen 42 aufweisenden Ring es 41 kann somit bei der Montage des Brenners 1 die Menge der radial durch die mittels Streben 22′ in dem Brennerrohr 11 gehaltenen Stauscheibe 21 in die Brennkammer 20 einströmenden Verbrennungsluft eingestellt werden.In order to be able to easily change the flow-through cross-sectional area of the recesses machined into the extension 31 , a ring 41 is inserted into this in accordance with FIG. 2. By rotating and / or moving the also diverging recesses 42 having ring it 41 can thus be adjusted during the assembly of the burner 1, the amount of radially through the by means of struts 22 'held in the burner tube 11 baffle plate 21 flowing into the combustion chamber 20 combustion air.

Claims

1. Burner ( 1 ) for the stoichiometric combustion of liquid or gaseous fuels, consisting of a burner tube ( 11 ) projecting into a boiler chamber ( 3 ), an atomizer nozzle ( 12 ) inserted into this, which via a fuel line ( 15 ) the fuel can be supplied, one of the atomizer nozzle ( 12 ) surrounding by the burner tube ( 11 ) formed air supply line ( 13 ) for the air supplied by a fan ( 19 ) or the like. Combustion air and one in the burner tube ( 11 ) in front of the atomizer nozzle ( 12 ) arranged baffle plate ( 21 ), characterized in that the baffle plate ( 21 ) in the outer region with a in the direction of the combustion chamber ( 20 ) of the burner ( 1 ) from standing cylindrical extension piece ( 31 ) is provided and that several preferred in the extension piece wise evenly distributed over the circumference recesses (slots 33, 34, 35, holes 35, slots 36 ) for controlled radia len introduction of combustion air are incorporated.

2. Burner according to claim 1, characterized in that the recesses machined into the extension ( 31 ) are designed as open slots ( 32 , 33 , 34 ) on the side facing the combustion chamber ( 21 ).

3. Burner according to claim 2, characterized in that the slots ( 32 , 33 , 34 ) parallel to each other or in the direction of the combustion chamber ( 20 ) diverging or converging lateral Be boundary surfaces.

4. Burner according to claim 1, characterized in that the recesses machined into the extension ( 31 ) are designed as bores ( 35 ), as elongated holes ( 36 ) or as slot-like openings.

5. Burner according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that in the extension ( 31 ) of the baffle plate ( 21 ) machined recesses (slots 32 ) on the inner and / or outer surface are provided with guide vanes ( 38 ) .

6. Burner according to claim 5, characterized in that the guide vanes ( 38 ) are formed tangent to a base circle.

7. Burner according to claim 5 or 6, characterized in that the recesses (slots 32 ) delimiting webs ( 37 ) of the extension piece ( 31 ) are wholly or partly designed as guide vanes ( 38 ).

8. Burner according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that in a burner tube ( 11 ) provided with an axially inwardly projecting collar ( 25 ) the extension piece ( 31 ) of the baffle plate ( 21 ) in the through the collar ( 25 ) covered diameter range of the burner tube ( 11 ) is arranged.

9. Burner according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that an axially displaceable and / or rotatable ring ( 41 ) is arranged on or in this to cover the flowable cross-sectional area of the recesses of the extension ( 31 ).