DE8520720U1 - Einrichtung zur Verbrennungsunterstützung für Öl- oder Gasbrenner - Google Patents
Einrichtung zur Verbrennungsunterstützung für Öl- oder GasbrennerInfo
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Description
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Keil&Schmfhausen
Einrichtung zur Verbrennungsunterstützung für Öl- oder Gasbrenner
Beschreibung:
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Verbrennungsunterstützung
in einer Brennkammer mit einem Öl- oder Gasbrenner, bei welcher die Bfennerflamme wenigstens teilweise
von einem als Lenkschirm wirkenden rohr- oder topfförmigen Einbau unter Bildung eines wenigstens brennerseitig offenen
Flammraumes umgeben ist.
Aus der DE-OS 32 31 211 ist eine solche Einrichtung bekannt. Danach weist das den Einbau bildende keramische Speichermaterial
eine der Brennerflamme zugewandte Innenschicht mit hoher Wärmeleitfähigkeit und guter Temperaturwechselbeständigkeit
und eine der Brennerflamme abgewandte Außenschicht mit niedriger Wärmeleitfähigkeit und hoher Wärmespeicherfähigkeit
auf. Die Innenschicht kann beispielsweise aus SiC bestehen oder SiC aufweisen und die Außenschicht aus hochtonerdehal-
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i* V": KEIL&SCHAAFHAUSEN
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tigern Material bestehen. Der FlämmräUm ist kubisch oder zylindrisch
i ist dei5 Einbau auf seiner dem Brenner abgewandten
Seite geschlossen, entsteht eine Umkehrflamme, bei welcher die
Rauchgase in dem Flammraum im Gegenzug zur Flamme wieder zurückgezogen werden, so daß die Brennstoffrückstände weitgehend
verbrannt werden und deswegen nur wenig Luftüberschuß zur Vsrbrcnnun" bsnotir<t w"* ^^
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die bekannte Einrichtung
zur Verbrennungsunterstützung so weiterzubilden, daß der Wirkungsgrad weiter verbessert, die Abgastemperatur gesenkt
und der NO -Gehalt des Abgases vermindert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch
gelöst, daß sich der Flammraum in Richtung größeren Abstandes vom Brenner, vorzugsweise konisch, verjüngt.
Aufgrund dieser Formgebung wenigstens der Brennerflamme zugekehrten
Bereiches des Flammraumes ergibt sich überraschenderweise eine Verbesserung des Wirkungsgrades im Normal- und
Tief temperaturbereich von ",% gegenüber der oben genannten bekannten Einrichtung. Im intermittierenden Betrieb kann ein
um ein vielfaches von 1% verbesserter Wirkungsgrad erzielt werden. Die Abgastemperatur kann um 15 bis 20 0K, der CO_-Gehalt
um etwa 0,5% erhöht und die Abgasverluste können um 8% gesenkt werden. Bei einer Versuchsanordnung konnte beispielsweise
ein CO2-Gehalt von etwa 15 Vol. % bei absoluter Rußfreiheit
gemessen werden. Daneben sank der NO -Gehalt im Vergleich zu einem zylindrischen Brennkammereinsatz aus Stahl um etwa
10%, wobei die Flammentemperatur um etwa 150 0K höher und die
äußere Brenneroberflächentemperatur um etwa 30 "K tiefer lagen. Die Verbresserung des Wirkungsgrades und die Verringe-
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rung des NO -Gehaltes ist offenbar darauf zurückzuführen, daß
sich der für die im Flämmräüm in der Umgebung der Brennerflamme
zurückgeführten Rauchgase zur Verfügung stehende Strömungsquerschnitt vergrößert und daher deren Strömungsgeschwindigkeit
auf ihrem Wege nach der Umkehr in Richtung des Brenners verlangsamt.
Wenn gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal die Umfangswandung
des Einbaus im Abstand von der Brennkammerwandung und im wesentlichen parallel zu dieser verläuft, wird der Einbau
praktisch von einem gleichmäßigen Strömungsquerschnitt für die in Richtung des Abgasrohres abzuführenden Rauchgase umgeben.
In diesem Bereich wird die latente Wärme der Rauchgase über die Brennkammerwandung, welche in an sich bekannter Weise als
&eegr; Innenrippenrohr ausgebildet sein kann, beispielsweise an das
die Brennkammer umgebende Kesselwasser abgegeben. Dabei hat der Einsatz vorzugsweise eine zylindrische Außenfläche und die
Brennkammerwandung eine zylindrische Innenfläche.
Eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades und der Abgas- \ werte sowie Senkung der Abgastemperatur kann man dann er-
>' zielen, wenn gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal die Umfangswandung
des Einbaus im Abstand von der Brennkammerwandung verläuft und sich der dadurch gebildete Kammerzwischenraum in
Richtung größeren Abstandes vom Brenner, vorzugsweise konisch, erweitert. Dadurch verringert sich nämlich die Strömungsgeschwindigkeit
der Rauchgase auch auf ihrem Wege durch diesen Ringraum mit zunehmender Entfernung vom Brennen wegen des sich
vergrößernden Strömungsquerschnittes.
Wenn gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens sich die Wandstärke der Umfangswandung des Einbaus in Richtung
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größeren Abstandes vom Brenner, vorzugsweise konisch, vergrößert, kann die Umfangswandung des Einbaus ein einfach herstellbarer
Formkörper mit konischer Innenwandfläche und zylindrischer Außenwandfläche sein.
Es ist aber auch möglich, daß die Umf angswandung des Einbaus über ihre Länge im wesentlichen gleiche Wandstärke hat, so daß
die Umfangswandung des Einbaus insgesamt in Richtung größeren
Abstandes vom Brenner zusammenläuft.
Die Wandstärke der Umfangswandung liegt beispielsweise zwischen
etwa 3 und 50 mm, vorzugsweise zwischen 8 und 30 mm.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung schließt
an den sich in Richtung größeren Abstandes vom Brenner verjüngenden Flammraum ein weiterer Flammraum an, welcher sich in
Richtung größeren Abstandes vom Brenner, vorzugsweise konisch, erweitert. Der sich aus dem ersten Flammraum und dem weiteren
Flammraum zusammensetzende Gesamtflammraum für die Aufnahme der Brennerflamme hat daher, vorzugsweise etwa im mittleren
Bereich seiner Länge, eine Verengung, während er sich von dieser engsten Stelle aus sowohl in Richtung zum Brenner hin
als auch in Richtung vom Brenner weg, vorzugsweise konisch, erweitert. Hierdurch werden besonders günstige Strömungsverhältnisse
für die Rauchgase und die Ausbildung der Flamme erreicht, so daß eine weitere Verbesserung der Verbrennerunterstützung
im Sinne der Aufgabenstellung erreicht werden kann. Auch dieser Einbau kann, wie die übrigen zuvor erörterten,
auf seiner dem Brenner abgewandten Seite eine Stirnwandung aufweisen, so daß auf dieser Seite der Gesamtflammraum
geschlossen ist und eine Umkehrflamme gebildet wird.
Der Einbau kann Vorzugsweise füf die beiden Flämmräume aus
zwei identischen Einbauteilöh beistehen, welche Umgekehrt
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aneinandergesetzt sind. Hierdurch vereinfacht sich die Herstellung
und die Anwendung der Einbauteile.
Es ist auch möglich, daß der Einbau einen Einbausatz darstellt, bei welchem sich an den in Richtung größeren Abstandes
vom Brenner verjüngenden Flammraum ein weiterer Flammraum mit konstantem Querschnitt und variabler Länge anschließt.
Der Einbau kann bei der erfindungsgemäßen Verbrennerunterstützung
aus Stahl, Guß oder dergleichen gebildet sein; vorzugsweise besteht er jedoch in an sich bekannter Weise aus
schwer-keramischem Material (spezifisches Gewicht = 1), wie
SiC. Durch die Verwendung dieses Materials wird im Zusammenwirken mit den übrigen Erfindungsmerkmal-en überraschenderweise
eine weitere Senkung des NO -Gehaltes erzielt. Statt dem SiC
können als schwer-keramisches Material beispielsweise auch Siliziumnitrit, Korund oder Schamotte bzw. Kombinationen aus
diesen Materialien für den als Umkehrschirm dienenden Einbau verwendet werden. Gegenüber den zum Teil eingesetzten faserkeramischen
Materialien hat die Verwendung von Schwerkeramik |
entsprechend der Erfindung erhebliche Vorteile. Die faserke- I
m ramischen Materialien haben geringe Abriebfestigkeit und nur
eine beschränkte Standzeit. Durch Schwitzwasserbildung werden i Faserkeramikrohre erheblich angegriffen. Es kann auch zu Ausbrüchen
der Masse durch durch Wasserdampfexplosionen kommen. Das schwer-keramische Material hat eine Hochtemperatur-Wechselbeständigkeit
wie das faserkeramische Material. Da das schwer- keramische Material aus sehe» harten Körnungen besteht,
ist es hoch abriebfest und resistent gegen alle Verbrennungsrückstände. Nachteile durch Schwitzwassereinfluß ergeben sich
bei der Verwendung von schwer-keramischem Material nicht. Das schwer-keramische Material läßt sich durch die besondere Art
seiner Bindung auch mit entsprechenden anderen schwer-keramischen Materialien ähnlicher Art zu zwei- oder mehrschichti-
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': KEIL& SCHAAFHAUSEN
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gen Formteilen verarbeiten.
Ferner wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß die inneren und/oder äußeren Oberflächen des Einbaus, beispielsweise
mittels Sandstrahlen, aufgerauht sind. .
Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal macht die Länge des
Flammraunies bzw. der Flammräume nur einen Teil der Länge der
Brennerflamme aus. Hierdurch kann die Abgastemperatur eines Kessels an die Vorschriften der Feuerungstechnik angepaßt
werden.
Ferner wird mit der Erfindung vorgeschlagen, den Einbau in der Brennkammer in Flammenlängsrichtung verschiebbar anzuordnen.
Hierdurch ist es möglich, eine genaue Einstellung auf die günstigste Abgastemperatur vorzunehmen.
Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausfuhrungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnung. Dabei bilden alle geschriebenen und/oder bildlich
dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch
unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigt:
Fig. 1 schematisch im Vertikalschnitt eine mit einem erfindungsgemäßen
Einbau ausgestattete Brennkammer,
Fig. 2 eine Darstellung entsprechend Fig. 1 für eine andere
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J \\[i KEIL&SCHAAFHAUSEN
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Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 3 eine Darstellung entsprechend Fig. 1 für eine noch
weitere Ausführungsform der Erfindung,
weitere Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 4 eine ähnliche Darstellung einer vierten Ausführungsform, bei welcher dem erfindungsgemäßen Brennkammereinbau
ein Wärmetauscher nachgeschaltet ist,
Fig. 5 schematisch im Schnitt einen aus zwei Einbauteilen
bestehenden Einbau nach der Erfindung mit sich jeweils zu Mitte hin konisch verengenden Flammräumen,
und
Fig. 6 schematisch im Schnitt einen aus unterschiedlichen Einbauteilen bestehenden einen Einbausatz bildenden
Einbau nach der Erfindung.
Gemäß Fig. 1 ist innerhalb einer Brennkammer 1, der ein Brenner 2 mit einer Brennerflamme 3 zugeordnet ist, ein Einbau 4
aus schwer-keramischem Material angeordnet. Der als einstückiger oder mehrteiliger Formkörper ausgebildete Einbau 4
ist im wesentlichen topfförmig, d. h. zum Brenner 2 hin offen und auf der dem Brenner 2 abgewandten Seite hin mitteis einer
Stirnwandung 13 geschlossen, so daß die im Flammraum 10 des Einbaus 4 entstehenden Rauchgase R umkehren und im Umgebungsbereich dei Brennerflamme 3 entgegen der Flammrichtung strömen.
Am vorderen Rand des topfförmigen Einbaus 4 kehren die
Rauchgase nochmals um und gelangen durch den zwischen Einbau 4 und Brennkammerwandung 5 verbleibenden ringraumförmigen Kammerzwischenraum
11 zum Abgasrohr 9. Der Flammraum 10 verjüngt sich in Richtung größeren Abstandes zum Brenner 2 konisch. Der
Flammraum 10 ist also in Nähe des Brenners 2 weiter als an dem dem Brenner 2 entfert liegenden Ende. Die Außenwandflache der
Umfangswandung 6 des Einbaus 4 ist im wesentlichen zylindrisch ebenso wie die Brennkammerwandung 6. Dadurch ist
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der Kammerzwischenräüm 11 über seine Lange im wesentlichen Von
gleichem Str.ÖmUngsquersChnitt · Der Kammefzwischeniraum 11 ist
von Rippen 8 unterteilt, da die Brennkammerwandung 5 als Innenrippenrohr ausgebildet ist. Durch die Erweiterung des
Flammraumes 10 zum Brenner 2 hin verringert sich die StrÖ- [
mungsgeschwindigkeit der im Flammraum 10 entstehenden Rauchnarh ihrer tlmkphruna in Ri r*hi-uri£i Rronnor "? hounr ei &ogr;
erneut umkehren und in den Kammerzwischenraum 11 von im wesentlichen
über seine Länge gleichen Strömungsquerschnitt eintreten* Die Brennkammerwandung 5 ist üblicherweise von dem
mit Wasser gefüllten Kesselraum umgeben. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung des Einbaus ergeben sich ein erhöhter
Kesselwirkungsgrad und verbesserte Abgaswerte gegenüber herkömmlichen Umkehrbrennern mit im wesentlichen innen und außen
zylindrischen Einbauten z. B. aus Stahl oder Faserkeramik.
Bei der Ausf uhrungsf orm gemäß Fig. 2 hat der Einbau 4 nicht
wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 in Richtung größeren
Abstandes vom Brenner 2 zunehmende, sondern im wesentlichen konstante Wandstärke über ihre gesamte Länge. Dadurch erweitert
sich der Kammerzwischenraum 11 in Richtung größeren Abstandes vom Brenner 2, so daß sich die Strömungsgeschwindigkeit
der Rauchgase in dem sich in Richtung größeren Abstandes von dem Brenner 2 konisch erweiternden Kammerzwischenraum 1 1
in Richtung Abgasrohr 9 nochmals allmählich verlangsamt. Die Rippen 8 haben ersichtlich bei diesem Ausführungsbeispiel in
Richtung zunehmenden Abstandes vom Brenner 2 zunehmende Höhe, während die Brennkammerwandung 5 riächwieVor im wesentlichen
zylindrisch ausgebildet ist.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 fluchtet der brennerseitige
Rand des Einbaus 4 mit den Wärmetauscherrippen 8 des
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fcämmerzwischenraümes 11 * Der Einbau 4 hat im wesentlichen die
Lange der Brehherflamme 3 Und Umschließt diese praktisch über
ihre gesamte Länge. Demgegenüber ist bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 der Einbau 4 gleicher . Länge in größeren
Abstand vom Brenner 2 gerückt, so daß die Brennerflamme 3 nur
etwa zu 2/3 ihrer Länge von dem Einbau 4 umgeben ist. Dieser Verschiebung des Einsatzes 4 kann zur Anpassung an die gewünschte
Abgastemperatur vorgenommen werden.
Beim Ausführungsbeispiel von Fig. 4 ist der Einbau 4 beachtlich
kürzer als die Brennerflamme 3 und so angeordnet, daß die Brennerflamme 3 praktisch nur mit ihrer vorderen Hälfte von
dem Einbau 4 um geben wird. Die Abgase durchströmen hier einen pier Brennkammer 1 unmittelbar nachgeschalteten Wärmetauscher
7, bevor sie in das Abgasrohr 9 gelangen. Auch hier ist das Prinzip verwirklicht, daß aufgrund der konischen Form des
Einbaus 4 aus schwer-keramischem Material die Rauchgase bei ihrer Umkehrströmung innerhalb des Einbaus 4 und in dem Kammerzwischenraum
11 einen fortschreitend großer werdenden Strömungsquerschnitt zur Verfugung haben, so daß sich die
Strömungsgeschwindigkeit auf diesem Wege verlangsamt.
Der Einbau 4 gemäß Fig. 5 besteht aus zwei identischen Einbau- § teilen 4" , 41 ' , welche umgekehrt zusammengesetzt sind. Sie
haben beide von außen zur Mitte hin zunehmende Wandstärke und zwar in der Art, daß sich die Flammräume 10 und 12 zur Mitte
hin verjüngen, während die Außenumfangsflachen der Einbauteile
4', 411 im Wesentlichen zylindrisch verlaufen. An dem dem
Brenner 2 abgewandten Ende kann der Einbau 4 wiederum mittels Stirnwandung 13 verschlossen sein. Der aus Flammraum 10 und
dem weiteren Flammraum 12 gebildete Gesamtflammraum hat also
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also i.-f der Mitte eine konische Verengung. Dadurch können sich
eine günstige F'lammenform und vorteilhafte RaüchgasstrÖmungs-Verhältnisse
ausbilden^
Der Einbau gemäß Fig. 6 besteht aus einem Einbauteil 4' mit
sich in Richtung größeren Abstandes vom Brenner verjüngenden
Flammraum 10, an welchen ein oder mehrere Einbauteile 4' ' ' ,
4|V konstanten Querschnitts zur Bildung von Flammräumen 14
variabler Länge sich anschließen. Die Stirnwand 13 kann in unterschiedlichen Abständen vom Brenner 2 angeordnet sein.
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Bezugszeichenliste:
1 | Brennkammer |
2 | Brenner |
3 | Brennerflamme |
4 | Einbau |
5 | Brennkammerwandung |
6 | Umf angswandung |
7 | Wärmetauscher- |
8 | Rippen |
9 | Abgasrohr |
10 | Flammraum |
11 | KammerZwischenraum |
12 | Flammraum |
13 | Stirnwandung |
14 | Flammraum |
Claims (13)
- Ing. Hermann SeilerDipl.-Ing. Stella Raudzus, geb. SeilerHarsdörfer Straße 54937 Lage-LippeEinrichtung zur Verbrennungsunterstützung für Öl- oder GasbrennerAnsprüche:1 . Einrichtung zur Verbrennungsunterstützung in einer Brennkammer (1) mit eint m Öl- oder Gasbrenner (2), bei welcher die Brennerflamme (3) wenigstens teilweise von einem als Lenkschirm wirkenden rohr- oder topffÖrmigen Einbau (4) unter Bildung eines wenigstens brennerseitig offenen Flammraumes (10) umgeben ist, "dadurch gekennzeichnet, daß sich der Flammraum (10) in Richtung größeren Abstandes vom Brenner (2), vorzugsweise konisch, verjüngt.
- 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umf angswandung (6) des Einbaus (4) im Abstand von der Brennkammerwandung (5) und im wesentlichen parallel zu dieser verläuft.
- 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umf angswandung (6) des Einbaus (4) im Abstand von der Brennkammerwandung (5) verläuft und sich der dadurch gebildete■ · * 11 1• a iii itKeil&Schaafhausen'" " ' ' " '" PATENTANWÄLTEKammerzwischenraum (11) in Richtung größeren Abstandes vom ■ Brenner (2), vorzugsweise konisch, erweitert.•
- 4, Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch £ gekennzeichnet, daß sich die Wandstärke der Umfangswandung j (6) des Einbaues (4) in Richtung größeren Abstandes vom', Brenner (2), vorzugsweise konisch, vergrößert.
- 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, da- f ' durch gekennzeichnet, daß die Umfangswandung (6) des Einbaues (4) über ihre Länge im wesentlichen gleiche Wandstärke hat.
- 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der Umfangswandung (6) zwischen etwa 3 und 50 mm, vorzugsweise 8 bis 30 mm, liegt.
- 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den in Richtung größeren Abstandes vom Brenner (2) verjüngenden Flammraum (10) ein weiterer Flammraum (12) anschließt, welcher sich in Richtung größeren 'Abstandes vom Brenner (2), vorzugsweise konisch, erweitert.
- 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Einbau (4) für die beiden Flammräume (10, 12) aus zwei indentischen Einbauteilen (41, 4'1) besteht, welche umgekehrt aneinandergesetzt sind.
- 9. Einrichtung nach einem der Arspruche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einbau (4) eine/i Einbausatz (4', 4' ' ' , 4|V) darstellt, bei welchem sich an den in Richtung größeren Abstandes vom Brenner (2) verjüngenden Fiammraum4 4 4 4 4 4 44 44 4111 Il If• »4 · 4 · 4 Il I* *44444 444 I fll44 ·4·44 1*4• · ·· 1 4 i < 4 &igr; · &igr; &igr; »&igr; &igr; &igr; &igr; &igr; &igr; · · &igr; &igr;Keil&SchaafhausenPATENTANWÄLTE(10) ein Weiterer Flämmräüm (14) mit konstantem Querschnitt und variabler Lange anschließt.
- 10. Einrichtung nach einem der Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Einbau (4, 4', 4'1) aus schwer-keramischem Material, wie SiC, besteht.
- 11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen des Einbaus (4; 4', 411) aufgerauht sind.
- 12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Flammraumes (10) bzw. der Flammräume (10, 12) nur einen Teil der Länge der Brennerflamme (3) ausmacht bzw. ausmachen.
- 13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Einbau (4; 41, 411) in der Brennkammer (1) in Flammenlängsrichtung verschiebbar ist.
Priority Applications (1)
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