DE4411593A1 - Gebläsebrenner mit Venturikanal - Google Patents

Gebläsebrenner mit Venturikanal

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DE4411593A1
DE4411593A1 DE19944411593 DE4411593A DE4411593A1 DE 4411593 A1 DE4411593 A1 DE 4411593A1 DE 19944411593 DE19944411593 DE 19944411593 DE 4411593 A DE4411593 A DE 4411593A DE 4411593 A1 DE4411593 A1 DE 4411593A1
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Gerd Koehler
Artur Jansen
Hajo Wilken
Andreas Brandt
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Broetje August & Co GmbH
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Broetje August & Co GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/40—Mixing tubes or chambers; Burner heads
    • F23D11/404—Flame tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/34—Burners specially adapted for use with means for pressurising the gaseous fuel or the combustion air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2202/00—Fluegas recirculation
    • F23C2202/50—Control of recirculation rate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Description

Gebläsebrenner gemäß dem Oberbegriff sind aus der OS 2129346 bekannt. Die Gebläsebrenner sind sowohl für flüssige als auch für gasförmige Brennstoffe einsetzbar.
Der gattungsgemäße Gebläsebrenner weist ein Brennerrohr auf, in dem konzentrisch ein Venturikanal angeordnet ist. Stromauf des engsten Querschnitts im konvergierenden Teil des Venturikanals ist eine Brennstoffdüse an geordnet. Im divergierenden Teil des Venturikanals sind Öffnungen angeordnet, durch die bei Brennerbetrieb eine gewisse Menge Abgas in den Venturikanal zurückgeführt wird.
Die gattungsgemäßen Brenner erzielen durch die intensive Vermischung von Brennstoff und Verbrennungsluft gute Wirkungsgrade bei der Verbrennung, die Emissionswerte bei den Schadstoffen CO, NOx, und Ruß sind jedoch nicht befriedigend. Insbesondere bei geänderten Betriebsbedingungen, z. B. bei Veränderung der Brennerleistung, können die Emissionswerte weit über den zulässigen Grenzwerten liegen.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Gasgebläsebrenner dahingehend zu verbessern, daß die Emissionswerte der Schadstoffe CO, NOx und Ruß insbesondere auch bei geänderten Betriebsbedingungen deutlich reduziert werden.
Dies wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruchs erreicht. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer möglichen Ausführungsform beschrieben, woraus sich weitere erfinderische Merkmale ergeben.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Mischgruppe eines Gebläsebrenners.
In Fig. 1 sind die wesentlichen Funktionselemente der Mischgruppe eines erfindungs­ gemäßen Gebläsebrenners zur Verfeuerung von Heizöl schematisch dargestellt. Der Venturikanal (2), der Düsenstock (8) und die Öldüse (7) sind konzentrisch im Brennerohr (1) des Gebläsebrenners angeordnet, wobei der Düsenstock (8) durch den Halter (9) zentriert wird. Der Venturikanal (2) weist in seinem konvergierenden Teil eine Aufnahmevorrichtung (12) für die Zündelektrode (13) auf.
Im divergierende Teil des Venturikanals (2) sind Öffnungen (14) angeordnet. Die an der Innenseite des Brennerrohrs (1) anliegenden Enden des Venturikanals (2) weisen jeweils einen Rand (15, 16) auf, wodurch u. a. die Führung des Venturikanals (2) im Brennerohr (1) sichergestellt ist.
Die Verbrennungsluft strömt von einem hier nicht dargestellten Gebläse in den konvergierenden Teil des Venturikanals (2) ein und wird beim Passieren der Öldüse (7) mit Brennstoff vermischt. Die Strömung erreicht im engsten Querschnitt des Venturikanals (2) ihren maximalen Wert, und bildet im stark divergierenden Teil des Venturikanals (2) eine Wirbelzone (10), in der Unterdruck herrscht. Durch den Unterdruck wird Abgas durch den den Abgasraum (11) mit der Wirbelzone (10) verbindenden Abgaskanal (5) gefördert, d. h. das Abgas strömt durch den Durchbruch (3, 4) im Brennerrohr (1) in den Abgaskanal (5) ein und durch die Öffnungen (14) in den divergierenden Teil des Venturikanals (2).
Der Öffnungswinkel des divergierenden Teils des Venturikanals (2) beträgt bei dieser Anordnung ca. 120°, wodurch sich wegen des kräftigen Unterdrucks eine optimale Abgasrezirkulation durch den Abgaskanal (5) ergibt.
Als besonders vorteilhaft hat sich auch ein großer Überstand des Brennerohrs (1) über das Ende der Venturikanals (2) hinaus erwiesen, z. B. Überstand mehr als 3 mal so groß wie der Durchmesser des Brennerrohrs (1).
Die Strömungsverhältnisse in der Mischgruppe sind bei dieser Anordnung sehr einfach an veränderte Betriebsbedingungen anpaßbar. So kann der Brenner z. B. abhängig von der Art und Form des Kesselbrennraumes oder abhängig von der einzustellenden Kesselleistung insbesondere der Anteil des durch den Abgaskanal (5) zurückgeführten Abgases so eingestellt werden, daß sich ein Blaubrandeffekt mit geringen NOx-Werten ergibt. Folgende Verstellungen sind vorgesehen.
Durch Verschieben des Venturikanals (2) kann der Querschnitt der Durchbrüche (3, 4) mit den Rändern (15, 16) verändert und damit der Volumenstrom des beigemischten Abgases eingestellt werden.
Durch Verschieben des Düsenstocks (8) wird der Strömungsquerschnitt im konvergierenden Teil des Venturikanals (2) verändert. Mit größerem Querschnitt steigt die Geschwindigkeit und damit auch der Unterdruck in der Wirbelzone (10), was eine Zunahme des Volumenstroms durch den Abgaskanal (5) bewirkt.
Für die Betriebsphase "Kaltstart" ist eine temperaturabhängige Steuerung vorgesehen, die bei dieser Anordnung auf einfache Weise durch ein Drosselorgan (6) mit einem zugeordneten Bimetallelement (7) verwirklicht ist. Im kalten Zustand verschließt das Drosselorgan (6) die Öffnung (14), so daß die Rezirkulation von Abgas unterbunden wird. In warmen Betriebszustand gibt das Bimetallelement (7) den Abgasweg frei, so daß die rezirkulierte Abgasmenge (z. B. 15%) in der Wirbelzone (10) beigemischt wird.
Versuche mit einem erfindungsgemäßen Brenner gemäß Fig. 1 ergaben
eine Verbrennung mit blauer Flamme, wobei die CO-, NOx- und Ruß-Emissionen weit unter den zulässigen Grenzwerten lagen.

Claims (10)

1. Gebläsebrenner mit einem Brennerrohr, einem konzentrisch zum Brennerrohr angeordneten Venturikanal, einer stromauf des engsten Querschnitts des Venturikanals angeordneten Brennstoffdüse und mit im divergierenden Teil des Venturikanals angeordneten Öffnungen, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts des Veturikanals (2) und konzentrisch zu diesem ein zylindrischer Brennraum (18) angeordnet ist.
2. Gebläsebrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Länge zu Durchmesser des Brennraums (18) mindestens 3 : 1 beträgt.
3. Gebläsebrenner nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennraum (18) durch das über das Ende des Venturikanals (2) hinausragende Brennerrohr (1) gebildet wird, und daß das Brennerohr (1) im Bereich des Venturikanals (2) mindestens einen Durchbruch (3, 4) aufweist.
4. Gebläsebrenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das stromabwärts liegende Ende des Venturikanals (2) an der Innenseite des Brennerrohres (1) anliegt.
5. Gebläsebrenner nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel des divergierenden Teils des Venturikanals (2) größer als 90° ist.
6. Gebläsebrenner nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Venturikanal (2) verschiebbar angeordnet ist.
7. Gebläsebrenner nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenstock (8) verschiebbar angeordnet ist.
8. Gebläsebrenner nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den Abgaskanal (5) geförderte Volumenstrom mittels eines Drosselorgans (6, 8, 10, 15, 16, 17) einstellbar ist.
9. Gebläsebrenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan als auf dem Brennerrohr (1) verschiebbarer Ring (17) ausgebildet ist.
10. Gebläsebrenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Drosselorgan (6, 8, 10, 15, 16, 17) ein thermisch ge­ steuertes, vorzugsweise als Bimetallelement (7) ausgebildetes Stellelement zugeordnet ist.
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