DE4412365A1 - Brenner für flüssigen Brennstoff, insbesondere Öl - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner der im Oberbe­ griff des Anspruchs 1 genannten Art für flüssige Brenn­ stoffe, insbesondere Öl.

Es ist allgemein bekannt, daß bei Brennern der betref­ fenden Art aufgrund von hohen Flammtemperaturen die Gefahr der Bildung von Stickoxiden besteht. Zur Verringerung der Flammtemperatur ist durch DE 39 36 461 A1 ein Brenner der betreffenden Art bekannt, bei dem ein im Bereich hinter der Düse gebildeter Flammraum durch ein Rohr umgeben ist, in dem zwei dicht nebeneinander liegende Reihen von Boh­ rungen in dem Umfang des Rohres angeordnet sind. Durch diese Bohrungen strömt bei Betrieb Rauchgas in den im In­ neren des Rohres gebildeten Flammraum, um dort eine Küh­ lung der Flamme durch das im Verhältnis kühlere Rauchgas zu bewirken und so der Bildung von Stickoxiden entgegen­ zuwirken. Das rückgeführte Rauchgas bewirkt jedoch vorwie­ gend eine Kühlung der Flamme im äußeren Bereich, weniger dagegen im Bereich ihrer Wurzel. Dort können daher immer noch verhältnismäßig hohe Temperaturen entstehen, die die Gefahr einer Stickoxidbildung mit sich bringen.

Eine andere Möglichkeit einer Verringerung der Flamm­ temperatur ist durch die Firmendruckschrift "JET K 1.2 UNI-NOX" der Firma Körting Hannover AG in Hannover be­ kannt, die einen Ölbrenner zeigt, bei dem ebenfalls der Flammraum durch ein Rohr umgeben ist, zwischen dem und einem die zur Verbrennung benötigte Luft zu führenden Mischrohr ein Ringspalt gebildet ist, durch den Rauchgas in den peripheren Wurzelbereich der Flamme rückgeführt wird. Auch hier erfolgt die Kühlung durch das rückgeführte Rauchgas im Außenbereich der Flamme, so daß die Tempera­ turabsenkung der Flamme begrenzt ist.

Bei beiden zuvor beschriebenen bekannten Brennern wird das als Brennstoff zugeführte Öl durch eine Düse ver­ sprüht. Eine Rückführung von Rauchgas bei den oben genann­ ten Brennern in den zentralen Bereich der Flamme ist nicht möglich. Dadurch sind der Absenkung der Temperatur der Flamme in ihrem Wurzelbereich und damit der Verringerung der Gefahr der Bildung von Stickoxiden Grenzen gesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bren­ ner der betreffenden Art für Öl zu schaffen, der eine ver­ besserte Verbrennung und eine Verringerung der Gefahr der Bildung von Stickoxiden ermöglicht.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene Lehre ge­ löst.

Der Grundgedanke dieser Lehre besteht, bei einem Bren­ ner, bei dem das zu verbrennende Öl durch Sprühen in klei­ ne Tröpfchen aufgeteilt wird, das versprühte Öl zunächst zu verdampfen, indem der größte Teil des versprühten Öls auf ein Metallsieb geleitet wird, hinter dem der Hauptflamm­ bereich beginnt. Die Flamme erwärmt das Metallgewebe, so daß die auf dieses Metallgewebe auftreffenden Öltröpfchen in einer definierten Verdampfungszone verdampfen und mit der hindurchtretenden Verbrennungsluft vorgemischt werden, so daß hinter dem Metallgewebe ein Gemisch aus gasförmigem Brennstoff und Luft zur Verfügung steht, das in einer Flamme mit großflächiger Basis verbrennt. Dadurch werden Temperaturspitzen in der Flamme vermieden, so daß bei dem erfindungsgemäßen Brenner die Gefahr der Bildung von Stickoxiden in hohem Maße verringert ist.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Brenners besteht in seinen besseren Starteigenschaften. Beim Star­ ten eines Brenners wird üblicherweise zunächst ein Gebläse für die Zuführung der zur Verbrennung erforderlichen Luft in Gang gesetzt und die Zündung gestartet. Danach wird die Ölzufuhr zu der Sprühdüse freigegeben und so die Flamme gestartet. Dabei besteht häufig die Gefahr, daß Öltröpf­ chen unverbrannt fortgetragen werden, die entweder in den Rauchabzug gelangen oder sich im Feuerraum ab setzen und dort verkoken oder langsam ausgasen und als unverbrannte Kohlenwasserstoffe in die Atmosphäre gelangen. Bei dem erfindungsgemäßen Brenner schlagen sich während des Star­ tens Öltröpfchen auf dem Metallgewebe nieder, wenn dies noch kalt ist, sie verdampfen dann aber sehr schnell, da sich das Gitter durch die gebildete Flamme schnell er­ hitzt, ohne daß dabei die Gefahr eines Verkokens besteht. Das Metallgewebe hat also eine Fanggitterfunktion, so daß sich insgesamt eine Verbesserung der Startemissionen er­ gibt.

Bei dem erfindungsgemäßen Brenner bildet sich eine blaue Gasflamme aus, deren Bild genau definiert ist und die dadurch eine hohe Stabilität hat. Dadurch wird die Gefahr des Entstehens von Feuerraumschwingungen verringert und eine sehr gute Brennerlaufruhe erreicht.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist das Me­ tallgewebe eine vorzugsweise zur Achse der Düse zentralen Durchbruch auf, durch den ein Teil des versprühten Brenn­ stoffs unmittelbar in den Hauptflammbereich gelangt. In diesem zentralen Bereich werden die versprühten Tröpfchen des Brennstoffs unmittelbar nach herkömmlicher Art ver­ brannt. Hierdurch ist ein spontanes Durchzünden gewährlei­ stet, das die Starteigenschaften des Brenners verbessert. Die mit der unmittelbaren Verbrennung von Brennstofftröpf­ chen verbundenen Nachteile sind jedoch gering, da der Querschnitt des Durchbruchs in dem Metallgewebe nur sehr gering zu sein braucht.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß das Metallgewebe konkav oder konvex gewölbt ist. Durch diese Formgebung läßt sich die Flammform beein­ flussen, sie ist bei konkaver Form konvergierend und bei konvexer Form divergierend. Dabei kann es zweckmäßig sein, zusätzlich Leitbleche anzuordnen, die den Strömungsverlauf und/oder das Flammbild beeinflussen. Durch die Beeinflus­ sung der Strömungsrichtung oder des Flammbildes werden die Anpassungsmöglichkeiten an den Feuerraum verbessert.

Dem Metallgewebe ist in Sprührichtung der Düse zweck­ mäßigerweise ein Rohr vorgeordnet, dessen Wandung außer­ halb des Bereichs des versprühten Brennstoffs verläuft und an das das Metallgewebe dicht anschließt. Dieses Rohr hat den Zweck, die zugeführte Luft sicher und möglichst voll­ ständig durch das Metallgewebe zu leiten. Das Rohr kann z. B. aus Lochblech zur verstärkten Ansaugung von Rauchgas hergestellt und dabei völlig dicht mit dem Metallgewebe verbunden sein. Außerdem ist es bei dieser Ausführungsform zweckmäßig, daß das Rohr in Verlängerung eines den Luftka­ nal bildenden Mischrohres angeordnet ist, wobei in an sich bekannter Weise zwischen dem Mischrohr und dem Rohr ein Durchtritt zur Rückführung von Rauchgas gebildet sein kann. Das Metallgewebe hat von der Mündung des Luftkanals zweckmäßigerweise einen Abstand, der ungefähr das 1- bis 3-fache des Durchmessers der Mündung des Luftkanals be­ trägt.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung an Ausfüh­ rungsbeispielen näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt den vorderen Teil eines Brenners gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung im Schnitt und

Fig. 2 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbei­ spiels gemäß Fig. 1.

Fig. 1 zeigt den vorderen Teil eines Ausführungsbei­ spiels eines Brenners gemäß der Erfindung, bei dem eine Düse 1 von einem Düsenstock 2 gehalten ist, der eine Lei­ tung 3 zur Zuleitung von Öl aufweist. An dem Düsenstock 2 ist eine Stauscheibe 4 durch Stege 5 gehalten. Die Stau­ scheibe 4 weist in bekannter Weise eine zentrale Öffnung 6 auf, durch die durch Pfeile 7 angedeutete Luft sowie ein durch gestrichelte Linien 8 angedeuteter, von der Düse 1 austretender Sprühkegel von Brennstoff treten kann. Außer­ dem weist die Stauscheibe 4 in bekannter Weise teilweise in Umfangsrichtung ausblasende, in der Zeichnung nicht näher dargestellte radiale Luftschlitze auf, durch die Luft wirbelförmig austritt, wie das durch Pfeile 9 ange­ deutet ist.

Innerhalb eines Mischrohres 10 ist ein Kanal 11 zur Zuführung der für die Verbrennung erforderlichen Luft ge­ bildet. Das Mischrohr 10 weist an seinem in Richtung auf einen Hauptflammraum 12 gerichteten Ende eine konische Verjüngung 13 auf, zwischen der und einem äußeren Rand 14 der Stauscheibe 4 ein ringförmiger Schlitz 15 gebildet ist, durch den Luft in Richtung von Pfeilen 16 strömen kann.

In Verlängerung des Mischrohres 10 ist an dessen koni­ scher Verjüngung 13 über Stege 17 ein Rohr 18 befestigt, das an seinem dem Hauptflammraum 12 zugewandten Ende dicht mit dem äußeren Rand eines konvex gewölbten Metallgewebes verbunden ist, das einen zu einer Achse 20 der Düse 1 zen­ tralen, engen Durchbruch 21 aufweist.

Bei Betrieb des Brenners tritt aus der Düse 1 ein durch die Linien 8 angedeuteter Kegel von zerstäubten Brennstofftröpfchen aus. Diese vermischen sich in der Nähe der Achse 20 mit der durch die Pfeile 7 angedeuteten Luft und strömen dann in Richtung von Pfeilen 22 durch den Durchbruch 21 in dem Metallgewebe 19. Sie verbrennen un­ mittelbar in einer Flamme engen Querschnitts und damit auch verhältnismäßig niedriger Temperatur, so daß die Ge­ fahr der Bildung von Stickoxiden gering ist. Diese unmit­ telbare Verbrennung der Brennstofftröpfchen erfolgt zum Zwecke des Startens des Brenners, wobei gleichzeitig das Metallgewebe 19 erhitzt wird.

Der größte Teil des durch die gestrichelten Linien 8 angedeuteten Kegels versprühter Brennstofftröpfchen trifft unmittelbar auf das Metallgewebe auf. Während der Start­ zeit wird es nicht sofort verdampft, sondern erst kurze Zeit später, wenn das Metallgewebe ausreichend erwärmt worden ist. Dann verdampfen diese Tröpfchen und weiter zu­ geführte Tröpfchen, so daß unmittelbar hinter dem Metall­ gewebe 19 ein Gemisch von Luft, das im wesentlichen durch die Pfeile 9 und 16 charakterisiert ist, und vergastem Brennstoff austritt, was durch Pfeile 23 angedeutet ist. Dieses Gemisch verbrennt großflächig mit blauer Flamme, ohne daß Temperaturspitzen auftreten, so daß auch die Ge­ fahr der Bildung von Stickoxiden gering ist. Durch die konvexe Wölbung des Metallgewebes 19 soll erreicht werden, daß das Luft/Gasgemisch, das in Richtung von Pfeilen 23 austritt, etwas divergiert.

Fig. 2 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 1. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern ver­ sehen. Der einzige Unterschied besteht darin, daß ein Me­ tallgewebe 24 konkav gewölbt ist, so daß das Gas/Luftge­ misch konvergierend in Richtung von Pfeilen 25 austritt. Durch die Wölbung des Metallgewebes 24 läßt sich somit die Form der Flamme in dem Hauptflammraum 12 beeinflussen.

Claims (9)

1. Brenner für flüssige Brennstoffe, insbesondere Öl,
mit einer Düse (1) zum Versprühen von Brennstoff,
mit einem die Düse (1) umgebenden Luftkanal (11) zur Zuführung von Luft in Austrittsrichtung des Brenn­ stoffs aus der Düse (1), und
mit einem in Austrittsrichtung des Brennstoffs hinter der Düse (1) gebildeten Flammbereich,
dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des versprühten Brennstoffs im Abstand von der Düse (1) ein Metallgewebe (19, 24) angeordnet und daß der Hauptflammbereich (12) hinter dem Metallgewebe gebildet ist.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallgewebe (19, 24) einen vorzugsweise zur Achse (20) der Düse (1) zentralen Durchbruch (21) aufweist, durch den ein Teil des versprühten Brennstoffs unmittelbar in den Hauptflammbereich (12) gelangt.

3. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallgewebe (19, 24) konkav oder konvex gewölbt ist.

4. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Metallgewebe (19, 24) in Sprührichtung der Düse (1) ein Rohr (18) vorgeordnet ist, dessen Wandung außerhalb des Bereichs des versprühten Brennstoffs verläuft und an das das Metallgewebe (19, 24) dicht anschließt.

5. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (18) dicht mit dem Metallgewebe (19, 24) verbun­ den ist.

6. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (18) in Verlängerung eines den Luftkanal bilden­ den Mischrohres (10) angeordnet ist.

7. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (18) als Lochblech ausgebildet ist.

8. Brenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Mischrohr (10) und dem Rohr (18) ein Durch­ tritt zur Rückführung von Rauchgas gebildet ist.

9. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallgewebe (19, 24) von der Mündung des Luftkanals (11) einen Abstand hat, der ungefähr das 1- bis 3-fache des Durchmessers der Mündung des Luftkanals (11) beträgt.