EP0363834B1

EP0363834B1 - Burner, particularly a high-speed burner

Info

Publication number: EP0363834B1
Application number: EP89118554A
Authority: EP
Inventors: Gerhard Stenzel; Manfred Weid; Detlef Dr.-Ing. Altemark
Original assignee: Ruhrgas AG
Current assignee: EON Ruhrgas AG
Priority date: 1988-10-12
Filing date: 1989-10-06
Publication date: 1994-04-13
Anticipated expiration: 2009-10-06
Also published as: DE58907451D1; EP0363834A1; US5055032A

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner, insbesondere Hochgeschwindigkeitsbrenner mit einem Gehäuse, das einen Strömungskanal für ein Sauerstoffträgergas enthält, einem Außenrohr, das ein offenes stromab gelegenes Ende aufweist und mit seinem stromauf gelegenen Ende derart an dem Gehäuse befestigt ist, daß es eine Fortsetzung des Strömungskanals bildet, einer Brennkammer, die ein offenes stromauf gelegenes Ende und ein offenes stromab gelegenes Ende aufweist und derart in das Außenrohr eingesetzt ist, daß ihr stromab gelegenes Ende mit dem stromab gelegenen Ende des Außenrohres im wesentlichen flutet, wobei die stromab gelegenen Enden des Außenrohres und der Brennkammer zwischen sich den Austritt eines Sekundärteils des Sauerstoffträgergases gestatten, einem Flammenhalter, der in das stromauf gelegene Ende der Brennkammer eingesetzt ist und einen im wesentlichen konischen Mantel aufweist, der sich in Strömungsrichtung von einem zentralen Einlaß des Flammenhalters gegen die Brennkammer erweitert und Öffnungen für den Durchtritt des Primärteils des Sauerstoffträgergases aufweist und einer Einrichtung zum Zuführen von Brennstoff zum Flammenhalter.The invention relates to a burner, in particular high-speed burners, having a housing which contains a flow channel for an oxygen carrier gas, an outer tube which has an open downstream end and is fastened to the housing with its upstream end in such a way that it forms a continuation of the flow channel , a combustor having an open upstream end and an open downstream end and inserted into the outer tube such that its downstream end substantially floods the downstream end of the outer tube, the downstream ends of the outer tube and the Combustion chamber between them allow the exit of a secondary part of the oxygen carrier gas, a flame holder which is inserted into the upstream end of the combustion chamber and has a substantially conical jacket which is in the flow direction from a central inlet of the flame holder against di e Expanded combustion chamber and has openings for the passage of the primary part of the oxygen carrier gas and a device for supplying fuel to the flame holder.

Es handelt sich um einen Industriebrenner, insbesondere für Wärmebehandlungen.It is an industrial burner, especially for heat treatments.

Aus dem VDI-Bericht Nr. 645, Ausgabe 1987, Seite 352, ist ein Brenner bekannt, bei dem eine Brennkammer innerhalb eines Außenrohres angeordnet ist, wobei das Außenrohr an einem Gehäuse befestigt ist, und zwar derart, daß es eine Fortsetzung eines vom Gehäuse gebildeten Strömungskanals für ein Sauerstoffträgergas darstellt. Das dem Gehäuse zugewandte Ende der Brennkammer weist einen Flammenhalter auf, der als ebene Brennerplatte ausgebildet ist. Die Brennerplatte ist mit Öffnungen für den Durchtritt eines Teils des Sauerstoffträgergases versehen und weist ferner einen zentralen Einlaß für einen Brennstoff auf. Der im Ringraum zwischen der Brennkammer und dem Außenrohr strömende Teil des Sauerstoffträgergases wird vor dem stromab gelegenen Ende der Brennkammer durch Radialöffnungen in letztere eingeleitet.A burner is known from VDI report No. 645, edition 1987, page 352, in which a combustion chamber is arranged inside an outer tube, the outer tube being fastened to a housing, in such a way that it is a continuation of one of the housing formed flow channel for an oxygen carrier gas. The end of the combustion chamber facing the housing has a flame holder which is designed as a flat burner plate. The burner plate is provided with openings for the passage of part of the oxygen carrier gas and also has a central inlet for a fuel. The part of the oxygen carrier gas flowing in the annular space between the combustion chamber and the outer tube is in front of the downstream end of the combustion chamber introduced through radial openings in the latter.

Ferner ist ein Brenner der eingangs genannten Art aus der DE-B 21 29 357 bekannt. Zwischen den stromab gelegenen Enden der Brennkammer und des Außenrohres bzw. des Nebenluftkanales ist ein Ringspalt vorhanden. Die Nebenluft wird ringförmig unmittelbar in die aus der Brennkammer austretenden Verbrennungsgase eingemischt. Dies führt zu einer heftigen Durchmischung mit einem hohen thermischen Umsatz, ohne daß die Flamme vorher Gelegenheit hatte, einen Teil ihrer Wärme abzugeben. Dabei kommt es zu einer vergleichsweise hohen NO_x-Bildung.Furthermore, a burner of the type mentioned is known from DE-B 21 29 357. An annular gap is present between the downstream ends of the combustion chamber and the outer tube or the secondary air duct. The secondary air is mixed in a ring directly into the combustion gases emerging from the combustion chamber. This leads to vigorous mixing with a high thermal conversion without the flame having previously had the opportunity to give off part of its heat. This leads to a comparatively high NO _x formation.

Es wurde gefunden, daß ein derartiger Brenner hinsichtlich Flammenstabilität und Schadstoffemission als verbesserungsbedürftig erscheint.It has been found that such a burner appears to be in need of improvement with regard to flame stability and pollutant emissions.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Brenner, insbesondere Hochgeschwindigkeitsbrenner mit verbesserten Brenneigenschaften, insbesondere mit verbesserter Flammenstabilität und verminderter Schadstoffemission, insbesondere mit verminderter NO_x-Emission zu schaffen.Accordingly, the invention has for its object to provide a burner, in particular high-speed burners with improved burning properties, in particular with improved flame stability and reduced pollutant emissions, in particular with reduced NO _x emissions.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das stromab gelegene Ende der Brennkammer und das stromab gelegene Ende des Außenrohres zwischen sich einer Mehrzahl von in Umfangsabstand zueinander liegenden Strahlöffnungen bilden, die derart angeordnet und ausgerichtet sind, daß der Sekundärteil des Sauerstoffträgergases in Form von Strahlen austritt, die sich außen auf eine aus der Brennkammer austretende Flamme auflegen.This object is achieved in that the downstream end of the combustion chamber and the downstream end of the outer tube form between them a plurality of circumferentially spaced jet openings which are arranged and aligned in such a way that the secondary part of the oxygen carrier gas emerges in the form of jets, which lie on the outside of a flame emerging from the combustion chamber.

Es wurde gefunden, daß sich der Regelbereich gegenüber der bekannten Konstruktion aufgrund der verbesserten Flammenstabilität verdoppeln läßt, und zwar auf einen Wert bis zu mindestens 1:40. Dies gilt auch für große Leistungen von 350 kW und mehr. Der erfindungsgemäße Hochgeschwindigkeitsbrenner eignet sich für Ofentemperaturen von mindestens bis zu 1600 °C.
Als besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Brenners ist seine Geräuscharmut hervorzuheben.It has been found that the control range can be doubled over the known construction due to the improved flame stability, to a value up to at least 1:40. This also applies to large outputs of 350 kW and more. The high-speed burner according to the invention is suitable for furnace temperatures of at least up to 1600 ° C.
A particular advantage of the burner according to the invention is its low noise.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Zugabe des Sauerstoffträgergases, z. B. von Sekundärluft, vor der Austrittsöffnung der Brennkanmer zu einer heftigen Durchmischung und dementsprechend zu einem hohen thermischen Umsatz führt. Dabei kommt es zu einer vergleichsweise hohen NO_x-Bildung.The invention is based on the knowledge that the addition of the oxygen carrier gas, for. B. of secondary air, in front of the outlet opening of the combustor leads to violent mixing and accordingly leads to high thermal conversion. This leads to a comparatively high NO _x formation.

Mit der Konstruktion nach der Erfindung hingegen wird das Sauerstoffträgergas zur Stufung der Verbrennung im wesentlichen strahlenförmig außen auf die aus der Brennkarmer austretende Flamme aufgelegt. Damit lassen sich das Einmischen des Sauerstoffträgergases in die Flamme und der Ablauf einer zweiten Verbrennungsstufe sehr gut steuern. Je größer die Durchmischung, desto kürzer, härter und NO_x-reicher die Flamme; je geringer die Durchmischung, desto länger, weicher und NO_x-ärmer die Flamme. Erfindungsgemäß läßt sich ohne weiteres eine Optimierung zwischen der Flammenlänge einerseits und der NO_x-Emission andererseits erzielen.With the construction according to the invention, on the other hand, the oxygen carrier gas for grading the combustion is essentially radially placed on the outside of the flame emerging from the burner. The mixing of the oxygen carrier gas into the flame and the course of a second combustion stage can thus be controlled very well. The greater the mixing, the shorter, harder and NO _x -rich the flame; the lower the mixing, the longer, softer and less NO _x the flame. According to the invention, an optimization between the flame length on the one hand and the NO _x emission on the other hand can easily be achieved.

Vorzugsweise erweitert sich der Mantel des Flammenhalters im wesentlichen konisch. Dies ergibt bei einfacher Fertigung ein sehr gutes Brennverhalten.The jacket of the flame holder preferably widens essentially conically. This results in a very good burning behavior with simple production.

Die Flammenstabilität kann ferner dadurch erhöht werden, daß am stromab gelegenen Ende des Mantels ein im wesentlichen zylindrischer Abschnitt angeordnet ist, der in einen sich an die Brennkammer anschließenden, im wesentlichen radialen Flansch übergeht. Die Kante zwischen dem zylindrischen Abschnitt und dem Flansch bietet eine zusätzliche Flammenhalterung.The flame stability can also be increased in that a substantially cylindrical section is arranged at the downstream end of the casing, which section merges into a substantially radial flange adjoining the combustion chamber. The edge between the cylindrical section and the flange provides an additional flame holder.

Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal bilden die Durchtrittsöffnungen des Flammenhalters gegeneinander versetzte Reihen, die in Umfangsrichtung um den Mantel herumlaufen. Dies ergibt einen sehr günstigen Strömungsdurchgang durch den Flammenhalter.According to a further advantageous feature, the passage openings of the flame holder form mutually offset rows which run around the jacket in the circumferential direction. This results in a very favorable flow passage through the flame holder.

Der letztgenannte Effekt wird ferner dadurch gefördert, daß die Achsen der Durchtrittsöffnungen auf den in Strömungsrichtung weisenden Tangenten des Mantels senkrecht stehen und mit den in Umfangsrichtung weisenden Tangenten einen Winkel von 90 - 45° einschließen. Beträgt der letztgenannte Winkel 90°, so läßt sich der Flammenhalter außerdem sehr günstig fertigen. Mit zunehmendem Winkel verstärkt sich der Drall, mit dem die Strömung in den korbförmigen Flammenhalter eintritt.The latter effect is further promoted by the fact that the axes of the passage openings are perpendicular to the tangents of the jacket pointing in the direction of flow and enclose an angle of 90-45 ° with the tangents pointing in the circumferential direction. If the latter angle is 90 °, the flame holder can also be manufactured very cheaply. As the angle increases, the twist with which the flow enters the basket-shaped flame holder increases.

Bei dem erfindungsgemäßen Brenner kann es sich um einen vormischenden Brenner handeln. Dabei gelangt der Brennstoff zusammen mit dem Sauerstoffträgergas zum Flammenhalter. Dieses Gemisch kann außerdem ein Kühlgas, beispielsweise Abgas oder Wasserdampf, enthalten.The burner according to the invention can be a premixing burner. The fuel reaches the flame holder together with the oxygen carrier gas. This mixture can also contain a cooling gas, for example exhaust gas or water vapor.

Ganz besonders vorteilhaft hingegen ist es, den Brenner als Sekundärluftbrenner auszubilden. Durch die korbförmige Gestalt des Flammenhalters, dem der Brennstoff separat zugeführt wird, und durch die Staffelung der Durchtrittsöffnungen kommt es zu einer "Stufenverbrennung", die sich durch Schadstoffarmut, insbesondere durch geringe NO_x-Bildung auszeichnet. Der Brenner kann dabei mit einer Vorwärmung der Luft auf mehr als 600 °C arbeiten. Hierzu besteht die Möglichkeit, den Brenner als Rekuperatorbrenner zu betreiben.On the other hand, it is particularly advantageous to design the burner as a secondary air burner. The basket-shaped shape of the flame holder, to which the fuel is fed separately, and the staggering of the passage openings result in "stage combustion", which is characterized by low levels of pollutants, in particular by low NO _x formation. The burner can preheat the air to more than 600 ° C. It is possible to operate the burner as a recuperator burner.

Um den Effekt der Schadstoffarmut weiter zu steigern, ist der erfindungsgemäße Brenner als zweistufiger Sekundärbrenner ausgebildet. Die erfindungsgemäß gewährleistete Flammenstabilität bietet die Möglichkeit, die erste Stufe, nämlich die "Stufenverbrennung" am korbförmigen Flammenhalter, mit sehr niedriger Luftzahl ablaufen zu lassen und dementsprechend einen hohen Anteil der Verbrennung in die zweite, bereits gekühlte Stufe zu verlegen.In order to further increase the effect of low pollution, the burner according to the invention is designed as a two-stage secondary burner. The flame stability guaranteed according to the invention offers the possibility of allowing the first stage, namely the "stage combustion" on the basket-shaped flame holder, to run with a very low air ratio and accordingly to relocate a high proportion of the combustion to the second, already cooled stage.

Die verbrennungsgerechte, zentrale Zufuhr des Brennstoffs zum Flammenhalter erfolgt erfindungsgemäß durch eine Brennstofflanze mit im wesentlichen radialen Austrittsöffnungen, die innerhalb des Flammenhalters münden.The combustion-appropriate, central supply of the fuel to the flame holder takes place according to the invention through a fuel lance with essentially radial outlet openings which open inside the flame holder.

Die erfindungsgemäße Regelbarkeit des Brenners auf einen niedrigen Leistungswert gibt die Möglichkeit, den Brenner unter Vermeidung eines Zündbrenners direkt zu zünden. Hierzu ist es besonders vorteilhaft, daß der Flammenhalter auf der Höhe der Austrittsöffnungen der Brennstofflanze eine Zündöffnung aufweist und daß vor der Zündöffnung eine Zündeinrichtung in der Führung für das Sauerstoffträgergas angeordnet ist. Während des Zündvorganges wird der Zündfunke oder Lichtbogen von dem Sauerstoffträgergas durch die Zündöffnung hindurchgezogen und kann den aus den im wesentlichen radialen Austrittsöffnungen der Brennstofflanze austretenden Brennstoff zünden. Die Zündeinrichtung liegt dabei immer im kühlen Bereich, nämlich in der Führung außerhalb des Flammenhalters und wird dort, ebenso wie die Außenwand des Flammenhalters, von dem Sauerstoffträgergas, bei dem es sich in der Regel um Luft handelt, umspült.The controllability of the burner according to the invention to a low output value enables the burner to be ignited directly while avoiding a pilot burner. For this purpose, it is particularly advantageous that the flame holder has an ignition opening at the level of the outlet openings of the fuel lance and that it is in front of the ignition opening an ignition device is arranged in the guide for the oxygen carrier gas. During the ignition process, the ignition spark or arc is drawn through the ignition opening by the oxygen carrier gas and can ignite the fuel emerging from the essentially radial outlet openings of the fuel lance. The ignition device is always in the cool area, namely in the guide outside the flame holder and is flushed there, like the outer wall of the flame holder, by the oxygen carrier gas, which is usually air.

Sofern die Austrittsöffnungen der Brennstofflanze auf der Höhe einer Reihe der Durchtrittsöffnungen des Flammenhalters liegen, arbeitet eine dieser Durchtrittsöffnungen als Zündöffnung.If the outlet openings of the fuel lance are at the level of a row of the through openings of the flame holder, one of these through openings works as an ignition opening.

Bei einer derartigen Anordnung empfiehlt es sich, daß die Austrittsöffnungen der Brennstofflanze auf gegenüberliegende Durchtrittsöffnungen des Flammenhalters gerichtet sind, da hieraus eine optimale Durchmischung des Brennstoffs mit der Luft gewährleistet wird. In der Regel wird man die unterste Lochreihe des Flammenhalters wählen. Allerdings besteht die Gefahr, daß Schwingungsprobleme auftreten. Unter diesem Gesichtspunkt kann es vorteilhafter sein, daß die Austrittsöffnungen der Brennstofflanze stromauf der Durchtrittsöffnungen des Flammenhalters münden. Dabei bedarf es dann ggf. einer gesonderten Zündöffnung.With such an arrangement, it is recommended that the outlet openings of the fuel lance be directed towards opposite passage openings of the flame holder, since this ensures optimal mixing of the fuel with the air. As a rule, you will choose the bottom row of holes in the flame holder. However, there is a risk of vibration problems. From this point of view, it can be more advantageous that the outlet openings of the fuel lance open upstream of the through openings of the flame holder. This may require a separate ignition opening.

Vorzugsweise ist an dem stromauf gelegenen Ende des Mantels des Flammenhalters ein im wesentlichen zylindrischer Abschnitt angeordnet, der die Austrittsöffnungen der Brennstofflanze umgibt. Dies führt zu einer sehr günstigen Einleitung des Brennstoffs in den korbförmigen Flammenhalter.Preferably, an essentially cylindrical section is arranged at the upstream end of the jacket of the flame holder and surrounds the outlet openings of the fuel lance. This leads to a very favorable introduction of the fuel into the basket-shaped flame holder.

Eine optimale, nämlich indirekte Beaufschlagung des Flammenhalters mit Luft ergibt sich dadurch, daß die Führung für das Sauerstoffträgergas stromauf des Flammenhalters an eine radiale Luftleitung angeschlossen ist. Es erfolgt also eine Umlenkung der aus der Luftleitung austretenden Luft und eine entsprechend gleichmäßige, nicht direkt seitliche Beaufschlagung des Flammenhalters.An optimal, namely indirect application of air to the flame holder results from the fact that the guide for the oxygen carrier gas is connected upstream of the flame holder to a radial air line. There is therefore a deflection of the air emerging from the air line and a correspondingly uniform, not directly lateral action on the flame holder.

Als konstruktiv besonders einfache Lösung wurde gefunden, daß die Brennstofflanze in einen Stutzen eines stirnseitigen Grundkörpers des Gehäuses eingeschraubt ist und daß der Flammenhalter mit dem an seinem stromauf gelegenen Ende angeordneten zylindrischen Abschnitt auf den Stutzen aufgesteckt ist und zugfest gesichert ist. Auf diese Weise bilden der Flammenhalter und die Brennstofflanze zusammen mit dem Grundkörper eine gemeinsame Baugruppe, die geschlossen montiert und demontiert werden kann. Zu dieser Baugruppe kann vorzugsweise auch die Zündeinrichtung gehören.As a structurally particularly simple solution, it was found that the fuel lance is screwed into a socket of an end-side base body of the housing and that the flame holder with the cylindrical section arranged at its upstream end is attached to the socket and is secured in a tensile manner. In this way, the flame holder and the fuel lance together with the base body form a common assembly that can be assembled and disassembled closed. The ignition device can preferably also belong to this assembly.

Um sicherzustellen, daß sich in dem zylindrischen Abschnitt hinter dem Flammenhalter kein zündfähiges Gemisch bilden kann, schlägt die Erfindung vor, daß der am stromauf gelegenen Ende des Flammenhalters angeordnete zylindrische Abschnitt eine Spülöffnung aufweist. Letztere stelle eine Verbindung zu der Führung für das Sauerstoffträgergas her.In order to ensure that no ignitable mixture can form in the cylindrical section behind the flame holder, the invention proposes that the cylindrical section arranged at the upstream end of the flame holder has a flushing opening. The latter establishes a connection to the guide for the oxygen carrier gas.

Aus fertigungstechnischen Gründen ist es vorteilhaft, daß die Brennstofflanze eine aufgesteckte, mit den Austrittsöffnungen versehene Spitze aufweist, die von einem durchgehenden Bolzen gesichert ist, welcher in dem am stromauf gelegenen Ende des Flammenhalters angeordneten zylindrischen Abschnitt abgestützt ist. Zieht man den Flammenhalter von der Brennstofflanze ab, so kann man den Bolzen herausfallen lassen und die Spitze von der Brennstofflanze abnehmen.For technical reasons, it is advantageous that the fuel lance has an attached tip, which is provided with the outlet openings and is secured by a continuous bolt which is supported in the cylindrical section arranged at the upstream end of the flame holder. If you pull the flame holder off the fuel lance, you can let the bolt fall out and remove the tip from the fuel lance.

Die Brennstofflanze ist vorteilhafterweise mit Vorsprüngen in dem am stromauf gelegenen Ende des Flammenhalters angeordneten zylindrischen Abschnitt abgestützt. Zwischen diesen Vorsprüngen kann man durch den zylindrischen Abschnitt des Flammenhalters in das Innere der Flammen blicken. Dementsprechend ist der Grundkörper vorzugsweise ferner mit einer UV-Flammenüberwachung versehen. Die Brennstofflanze wird so gedreht, daß ihre Vorsprünge die Überwachung nicht versperren.The fuel lance is advantageously supported with projections in the cylindrical section arranged at the upstream end of the flame holder. Between these projections you can look into the interior of the flames through the cylindrical section of the flame holder. Accordingly, the base body is preferably also provided with UV flame monitoring. The fuel lance is rotated so that its projections do not block the monitoring.

Vorzugsweise ist der Flammenhalter verschieblich in der mit dem Gehäuse verbundenen Brennerkammer geführt. Nach Lösen des Grundkörpers vom Gehäuse kann sodann die gesamte Baugruppe des Grundkörpers aus dem Brenner herausgezogen werden. Um diesen Vorgang zu erleichtern, empfiehlt es sich, den Flammenhalter mit großer Toleranz in der Brennkammer zu führen. Dies bietet den weiteren Vorteil, daß sich hinter dem Flammenhalter ein kühlender Luftschleier über die Brennkammerwand legt.The flame holder is preferably displaceably guided in the burner chamber connected to the housing. After detaching the base body from the housing, the entire assembly of the base body can then be pulled out of the burner. To facilitate this process, it is advisable to guide the flame holder with great tolerance in the combustion chamber. This has the further advantage that a cooling air curtain lies over the combustion chamber wall behind the flame holder.

Ist die Brennkammer in einem mit dem Gehäuse verbundenen Außenrohr befestigt, so entsteht auch am vorderen Ende des Brenners eine geschlossen vom Gehäuse abnehmbare Baugruppe.If the combustion chamber is fastened in an outer tube connected to the housing, an assembly which can be removed from the housing in a closed manner is also produced at the front end of the burner.

Der Brenner kann aus konstruktiven Gründen dadurch gekennzeichnet sein, daß die Brennerkammer mit einer Düse in einer Düse des Außenrohres geführt und stromauf mit Vorsprüngen im Außenrohr abgestützt ist.For structural reasons, the burner can be characterized in that the burner chamber is guided with a nozzle in a nozzle of the outer tube and is supported upstream with projections in the outer tube.

Vorteilhafterweise bestehen der Flammenhalter und/oder die Spitze der Brennstofflanze und/oder die Brennkammer und/oder das Außenrohr aus keramischem Material. Dies befähigt den Brenner, als Hochtemperaturbrenner zu arbeiten.The flame holder and / or the tip of the fuel lance and / or the combustion chamber and / or the outer tube are advantageously made of ceramic material. This enables the burner to work as a high temperature burner.

Daneben ergibt sich eine Anzahl günstiger konstruktiver und fertigungstechnischer Möglichkeiten. So kann die Brennerkammer am Außenrohr angeschlickert sein. Brennkammer und Außenrohr bilden dabei eine untrennbare Einheit. Ferner schlägt die Erfindung vor, daß die Brennkammer durch einen Bolzen am Außenrohr befestigt ist. Dieser Bolzen kann durch einen Kleber eingeklebt sein, wobei die Möglichkeit besteht, den Kleber durch Hitzeeinwirkung zu erweichen und die Verbindung zu lösen. Ein weiteres bevorzugtes Merkmal besteht darin, daß der Bolzen abgesetzt ist und mit seinem dickeren Abschnitt in eine Öffnung des Außenrohres eingreift; während er mit seinem dünneren Abschnitt durch eine Öffnung der Brennkammer hindurchragt und dort mit einem Splint gesichert ist. Als Alternative schlägt die Erfindung vor, daß der Bolzen abgesetzt ist und mit seinem dünneren Abschnitt in eine Öffnung des Außenrohres sowie mit seinem dickeren Abschnitt in eine Öffnung der Brennkammer eingreift, wobei der Bolzen von dem Flammenhalter abgestützt ist. Hierbei kann der Rand der Öffnung der Brennkammer vorzugsweise angewinkelt sein, um ein Verkanten des Bolzens zu verhindern.In addition, there are a number of favorable design and manufacturing options. The burner chamber can be slotted onto the outer tube. The combustion chamber and outer tube form an inseparable unit. The invention also proposes that the combustion chamber be fastened to the outer tube by a bolt. This bolt can be glued in with an adhesive, it being possible to soften the adhesive by the action of heat and to loosen the connection. Another preferred feature is that the bolt is stepped and engages with its thicker portion in an opening in the outer tube; while it protrudes with its thinner section through an opening of the combustion chamber and is secured there with a split pin. As an alternative, the invention proposes that the bolt is stepped and with its thinner section engages in an opening in the outer tube and with its thicker section in an opening in the combustion chamber, the bolt being supported by the flame holder. Here, the edge of the opening of the combustion chamber can preferably be angled in order to prevent the bolt from tilting.

Zur Vermeidung von Rissen in den keramischen Bauteilen infolge von Fertigungsspannungen und/oder thermischer Ausdehnung weist erfindungsgemäß die Brennkammer und/oder das Außenrohr mindestens, einen im wesentlichen in Achsrichtung laufenden, sich mindestens über einen Teil der Länge erstreckenden Schlitz auf. Vorzugsweise ist der Schlitz durchgehend. Durch den Schlitz in der Brennkammer können je nach Druckverhältnissen entweder geringe Mengen Luft eintreten oder Verbrennungsabgase austreten. Wenn dies stört, kann erfindungsgemäß der Schlitz mindestens teilweise vorzugsweise mit demselben keramischen Material aufgefüllt werden. Jetzt können nur noch thermische Spannungen, jedoch keine Fertigungsspannungen mehr zum Reißen des Bauteils führen. Der Schlitz bildet dann eine Sollbruchstelle.In order to avoid cracks in the ceramic components as a result of manufacturing stresses and / or thermal expansion, the combustion chamber and / or the outer tube have at least one slot running essentially in the axial direction and extending at least over part of the length. The slot is preferably continuous. The slot in the combustion chamber can either allow small amounts of air to enter or combustion gases to escape, depending on the pressure conditions. If this bothers, the slot can be at least partially preferably filled with the same ceramic material according to the invention. Now only thermal stresses, but no more manufacturing stresses, can cause the component to tear. The slot then forms a predetermined breaking point.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind drei Schlitz gleichmäßig auf dem Umfang verteilt, und zwar entweder im vorderen oder im hinteren Bereich. Bei der Brennkammer verlaufen die Schlitze etwa bis zur Hälfte des Bauteils.In an advantageous embodiment, three slots are evenly distributed over the circumference, either in the front or in the rear area. In the combustion chamber, the slots run up to half of the component.

Ein Problem stellt die Verbindung des keramischen Materials mit dem Gehäuse des Brenners dar. Das Problem wird dadurch gelöst, daß das Außenrohr elastisch gegen einen Ring verspannt ist, der am Gehäuse befestigbar ist. Die Verspannung wird auf den optimalen Wert voreingestellt, und die aus Brennkammer und Sekundärluftführung bestehende Baugruppe kann sodann dadurch montiert und demontiert werden, daß man die Verbindung zwischen dem Ring und dem Gehäuse herstellt bzw. löst.A problem is the connection of the ceramic material to the housing of the burner. The problem is solved in that the outer tube is elastically braced against a ring that can be attached to the housing. The bracing is preset to the optimum value, and the assembly consisting of the combustion chamber and secondary air duct can then be assembled and disassembled by making or breaking the connection between the ring and the housing.

In wesentlicher Weiterbildung wird vorgeschlagen, daß die Strahlöffnungen für das Sauerstoffträgergas von Einbuchtungen des stromab gelegenen Endes der Brennkammer und/oder Ausbuchtungen des Außenrohres gebildet werden. Einbuchtungen der Brennkammer führen dazu, daß sich "Rinnen" in der Flamme bilden, in die die Strahlen eingelegt sind. Bei Ausbuchtungen des Außenrohres werden die Strahlen auf den "unversehrten" Umfang der Flamme aufgelegt. Sind sowohl Einbuchtungen der Brennkammer als auch Ausbuchtungen des Außenrohres vorhanden, so können diese übereinander liegen, wobei dann Strahlen entstehen, die partiell versenkt sind. Liegen die Ein- und Ausbuchtungen versetzt zueinander, so wird ein Teil der Strahlen in die Flamme eingebettet, während weitere Strahlen auf den Umfang der Flamme aufgelegt werden. Es entsteht eine in Umfangsrichtung wellenförmige Struktur. Die Erfindung bietet also eine Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten zur gewünschten Steuerung der Einmischung des Sauerstoffträgergases in die Flamme und zu deren Kühlung. Hinzu kommt der jeweils bewirkte Effekt der Abgasrezirkulation, der die NO_x-Emission ebenfalls beeinflußt. Es ergeben sich je nach Führung des Sauerstoffträgergases unterschiedliche Schichtungen Flamme/Sekundärluft/Abgas.In an essential further development it is proposed that the jet openings for the oxygen carrier gas are formed by indentations of the downstream end of the combustion chamber and / or indentations of the outer tube. Indentations in the combustion chamber lead to the formation of "channels" in the flame in which the rays are inserted. When the outer tube bulges, the beams are placed on the "undamaged" circumference of the flame. are Both indentations of the combustion chamber and indentations of the outer tube are present, so that they can lie one above the other, in which case rays are generated which are partially sunk. If the indentations and bulges are offset from one another, part of the rays are embedded in the flame, while further rays are placed on the circumference of the flame. A structure is formed which is wavy in the circumferential direction. The invention thus offers a large number of possible combinations for controlling the mixing of the oxygen carrier gas into the flame and for cooling it. In addition, there is the effect of the exhaust gas recirculation which also affects the NO _x emission. Depending on the guidance of the oxygen carrier gas, different layers of flame / secondary air / exhaust gas result.

Eine vorteilhafte konstruktive Ausführung sieht vor, daß die zwischen den stromab gelegenen Enden des Außenrohres und der Brennkammer gebildeten Strahlöffnungen miteinander durch in Umfangrichtung verlaufende Spaltabschnitte verbunden sind.An advantageous construction provides that the jet openings formed between the downstream ends of the outer tube and the combustion chamber are connected to one another by gap sections running in the circumferential direction.

Das aus den Spaltabschnitten austretende Sauerstoffträgergas trägt zwar zu einer Durchmischung praktisch nicht bei, unterstützt jedoch ebenfalls die durch die Sauerstoffträgergasstrahlen bewirkte NO_xmindernde Flammenkühlung. Auch kühlt es die Brennermaterialien. Allerdings läßt sich in den Spaltabschnitten der Sauerstoffträgergasdurchsatz nur äußerst schwer einstellen. Dementsprechend wird man die Anordnung vorzugsweise derart treffen, daß die Spaltbreite der Spaltabschnitte klein gegenüber dem Durchmesser der Strahlöffnungen ist.The oxygen carrier gas emerging from the gap sections practically does not contribute to thorough mixing, but also supports the flame-reducing NO _x caused by the oxygen carrier gas jets. It also cools the burner materials. However, it is extremely difficult to set the oxygen carrier gas throughput in the gap sections. Accordingly, the arrangement will preferably be made such that the gap width of the gap sections is small compared to the diameter of the jet openings.

Vorzugsweise besitzen das stromab gelegene Ende der Brennkammer und das Außenrohr einen kreissymmetrischen Querschnitt. Zwar sind erfindungsgemäß auch beliebige andere Querschnitte möglich, jedoch gewährleistet ein kreissymmetrischer Querschnitt eine äußerst gleichmäßige Beeinflussung der gesamten Flamme. Auch ergibt sich eine gleichmäßige Temperaturverteilung, die zu einer symmetrischen Materialbelastung führt.The downstream end of the combustion chamber and the outer tube preferably have a circularly symmetrical cross section. Any other cross-sections are possible according to the invention, but a circular-symmetrical cross-section ensures an extremely uniform influence on the entire flame. There is also a uniform temperature distribution, which leads to a symmetrical material load.

Außerdem bietet sich die besonders vorteilhafte Möglichkeit, daß die Brennkammer und das Außenrohr relativ zueinander verdrehbar sind. Damit lassen sich die Einbuchtungen der Brennkammer und die Ausbuchtungen des Mantels in beliebige Relativstellungen zueinander bringen.In addition, there is the particularly advantageous possibility that the combustion chamber and the outer tube can be rotated relative to one another. This allows the indentations of the combustion chamber and the indentations of the jacket to be brought into any relative positions with respect to one another.

Die Brennkammer kann sich mit konstantem Querschnitt bis zur Austrittsöffnung erstrecken. Die Erfindung wirkt sich jedoch mit besonderem Vorteil auf solche Gasbrenner aus, bei denen das stromab gelegene Ende der Brennkammer als Düse ausgebildet ist, da der Eintritt des Sauerstoffträgergases vor dem engsten Querschnitt der Düse zu besonders hoher NO_x-Emission führt.The combustion chamber can extend to the outlet opening with a constant cross section. However, the invention has a particularly advantageous effect on those gas burners in which the downstream end of the combustion chamber is designed as a nozzle, since the entry of the oxygen carrier gas in front of the narrowest cross section of the nozzle leads to particularly high NO _x emissions.

Die Strahlöffnungen können für das Sauerstoffträgergas konvergent ausgerichtet sein. Damit drücken sich die Sauerstoffträgergasstrahlen in der jeweils gewünschten Weise in die Flamme ein, wodurch ebenfalls eine Steuerungsmöglichkeit für die Durchmischung gegeben ist.The jet openings can be convergent for the oxygen carrier gas. The oxygen carrier gas jets are thus pressed into the flame in the manner desired in each case, which also provides a control option for the mixing.

Eine entsprechende konstruktive Gestaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr konvergent auf das stromab gelegene Ende der Brennkammer zuläuft. Alternativ kann das als Düse ausgebildete stromab gelegene Ende der Brennkammer erfindungsgemäß einen zur Strömungsrichtung parallelwandigen Endabschnitt aufweisen, auf dessen Ende das Außenrohr zuläuft. Vorzugsweise verläuft auch das Ende der Brennkammer parallel zur Strömungsrichtung.A corresponding structural design is characterized in that the outer tube converges towards the downstream end of the combustion chamber. Alternatively, the downstream end of the combustion chamber designed as a nozzle can have, according to the invention, an end section that is parallel to the flow direction and to the end of which the outer tube runs. The end of the combustion chamber preferably also runs parallel to the direction of flow.

In allen Fällen ist es vorteilhaft, daß am stromab gelegenen Ende der Brennkammer ein radialer Flansch angeordnet ist, auf dessen Außenrand das Außenrohr zuläuft. Die Sauerstoffträgergasstrahlen treten dabei in erhöhtem Abstand zum Flammenfuß aus den Strahlöffnungen auf, wodurch sich eine besonders einfache Möglichkeit dafür ergibt, eine Abgasschicht auch noch zwischen die Flamme und die Sauerstoffträgergasstrahlen zu legen. Dies erhöht die Intensität des Mischungsvorgangs.In all cases it is advantageous that a radial flange is arranged at the downstream end of the combustion chamber, on the outer edge of which the outer tube runs. The oxygen carrier gas jets emerge from the jet openings at an increased distance from the base of the flame, which results in a particularly simple possibility for placing an exhaust gas layer between the flame and the oxygen carrier gas jets. This increases the intensity of the mixing process.

Um dabei die strömungstechnischen Verhältnisse zu optimieren, schlägt die Erfindung vor, daß die Brennkammer über eine Rundung in die Stirnfläche des Flansches übergeht.In order to optimize the fluidic conditions, the invention proposes that the combustion chamber merge into the end face of the flange via a curve.

Ferner läßt sich erfindungsgemäß die Führung der Sauerstoffträgergasstrahlen noch dadurch verbessern, daß das Außenrohr trichterförmig geringfügig über das stromab gelegene Ende der Düse vorsteht.Furthermore, the guidance of the oxygen carrier gas jets can be further improved according to the invention in that the outer tube protrudes slightly in the shape of a funnel above the downstream end of the nozzle.

Die Konstruktion eignet sich vor allem für eine Fertigung aus gießbarem, insbesondere keramischen Material, da der Mantel einerseits und die Brennkammer andererseits als getrennte Bauteile ausgebildet werden können. Dabei ist es dann besonders vorteilhaft, daß das stromab gelegene Ende verschieblich in dem Mantel geführt ist, um Wärmespannungen zu vermeiden.The construction is particularly suitable for production from castable, in particular ceramic material, since the jacket on the one hand and the combustion chamber on the other hand can be formed as separate components. It is then particularly advantageous that the downstream end is slidably guided in the jacket in order to avoid thermal stresses.

Je nach dem Fertigungsverfahren und zur Vermeidung von Wärmespannungen haben die Bauteile vorzugsweise gleiche Wanddicken.Depending on the manufacturing process and to avoid thermal stress, the components preferably have the same wall thickness.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1: zeigt einen schematischen Längsschnitt durch einen Hochgeschwindigkeitsbrenner nach der Erfindung;
Fig. 2: eine alternative Befestigung zwischen Außenrohr und Brennkammer;
Fig. 3: eine weitere Alternative dieser Befestigung;
Fig. 4: die Einzelheit A aus Fig. 1;
Fig. 5: einen Teilschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform in einer Darstellung entsprechend Fig. 1;
Fig. 6: einen axialen Teilschnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 7 durch eine abgewandelte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brenner;
Fig. 7: einen Schnitt entlang der Linie VII-VII in Fig. 6;
Fig. 8: einen axialen Teilschnitt entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 9 durch eine weitere Ausührungsform eines erfindungsgemäßen Brenners;
Fig. 9: einen Schnitt entlang der Linie IX-IX in Fig. 8;
Fig. 10: einen Schnitt entsprechend Fig. 10 durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brenners;
Fig. 11: die Vorrichtung nach Fig. 10 in einer anderen Drehstellung;
Fig. 12: einen axialen Teilschnitt entlang der Linie XII-XII in Fig. 13 durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brenners;
Fig. 13: eine Vorderansicht der Vorrichtung nach Fig. 12;
Fig. 14: einen axialen Teilschnitt entlang der Linie XIV-XIV in Fig. 15 durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brenners;
Fig. 15: eine Vorderansicht der Vorrichtung nach Fig. 14;
Fig. 16: einen Schnitt entlang der Linie XVI-XVI in Fig. 17 durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brenners; und
Fig. 17: einen Schnitt entlang der Linie XVII-XVII in Fig. 16.

The invention is explained in more detail below on the basis of preferred exemplary embodiments in conjunction with the accompanying drawing. The drawing shows in:

Fig. 1: shows a schematic longitudinal section through a high-speed burner according to the invention;
Fig. 2: an alternative attachment between the outer tube and the combustion chamber;
Fig. 3: another alternative to this attachment;
Fig. 4: the detail A from Fig. 1;
Fig. 5: a partial section through a modified embodiment in a representation corresponding to FIG. 1;
Fig. 6: an axial partial section along the line VI-VI in Figure 7 by a modified embodiment of a burner according to the invention.
Fig. 7: a section along the line VII-VII in Fig. 6;
Fig. 8: an axial partial section along the line VIII-VIII in Figure 9 by a further embodiment of a burner according to the invention.
Fig. 9: a section along the line IX-IX in Fig. 8;
Fig. 10: a section corresponding to Figure 10 through another embodiment of a burner according to the invention.
Fig. 11: the device of Figure 10 in a different rotational position.
Fig. 12: an axial partial section along the line XII-XII in Figure 13 by another embodiment of a burner according to the invention.
Fig. 13: a front view of the device of FIG. 12;
Fig. 14: an axial partial section along the line XIV-XIV in Figure 15 by another embodiment of a burner according to the invention.
Fig. 15: a front view of the device of FIG. 14;
Fig. 16: a section along the line XVI-XVI in Figure 17 by another embodiment of a burner according to the invention. and
Fig. 17: a section along the line XVII-XVII in Fig. 16th

Bei dem dargestellten Hochgeschwindigkeitsbrenner handelt es sich um einen zweistufigen Sekundärluftbrenner.The high-speed burner shown is a two-stage secondary air burner.

Wie in Fig. 1 dargestellt, weist der Brenner ein Gehäuse 1 auf, welches eine Führung 2 für ein Sauerstoffträgergas, im vorliegenden Fall eine Luftführung bildet. In der Führung ist ein Flammenhalter 3 angeordnet, der Durchtrittsöffnungen 4 aufweist. An den Flammenhalter 3 schließt sich eine Brennkammer 5 an, die an ihrem stromab gelegenen Ende eine Düse 6 aufweist. Ferner ist eine Brennstofflanze 7 zum Zuführen von Brennstoff zum Flammenhalter 3 vorgesehen. Bei dem Brennstoff handelt es sich im vorliegenden Falle um Gas.As shown in FIG. 1, the burner has a housing 1 which forms a guide 2 for an oxygen carrier gas, in the present case an air guide. A flame holder 3 is arranged in the guide and has through openings 4. A combustion chamber 5 adjoins the flame holder 3 and has a nozzle 6 at its downstream end. Furthermore, a fuel lance 7 is provided for supplying fuel to the flame holder 3. In the present case, the fuel is gas.

Die Durchtrittsöffnungen 4 sind erfindungsgemäß in einem sich in Strömungsrichtung erweiternden Mantel 8 des Flammenhalters 3 ausgebildet. Mit diesen Merkmalen wird ein sehr günstiges Brennverhalten erzielt, das auch bei hohen Leistungen einen Regelbereich von 1:40 zuläßt. Dabei arbeitet der Brenner überraschend leise und schadstoffarm.The passage openings 4 are formed according to the invention in a jacket 8 of the flame holder 3 that widens in the flow direction. With these features, a very favorable burning behavior is achieved, which allows a control range of 1:40 even at high powers. The burner works surprisingly quiet and low in pollutants.

An den Mantel 8 schließt sich ein zylindrischer Abschnitt 9 an, der in einen radialen Flansch 10 übergeht. Der Flansch 10 stellt den Anschluß zur Brennkammer 5 her. Der Übergang zwischen dem zylindrischen Abschnitt 9 und dem radialen Flansch 10 definiert einen zusätzlichen Flammenhaltereffekt, der zur Flammenstabilisierung beiträgt.A cylindrical section 9 adjoins the jacket 8 and merges into a radial flange 10. The flange 10 establishes the connection to the combustion chamber 5. The transition between the cylindrical section 9 and the radial flange 10 defines an additional flame holder effect, which contributes to flame stabilization.

Wie dargestellt, bilden die Durchtrittsöffnungen 4 des Flammenhalters gegeneinander versetzte Reihen, die in Umfangsrichtung um den Mantel 8 herumlaufen. Die Achsen der Durchtrittsöffnungen 4 stehen jeweils senkrecht auf der Fläche des Mantels 8. Dies ergibt einen günstigen Strömungsdurchgang durch den Flammenhalter.As shown, the passage openings 4 of the flame holder form mutually offset rows which run around the jacket 8 in the circumferential direction. The axes of the passage openings 4 are each perpendicular to the surface of the jacket 8. This results in a favorable flow passage through the flame holder.

Die Brennstofflanze 7 weist radiale Austrittsöffnungen 11 auf, die stromauf der Durchtrittsöffnungen 4 in einem zylindrischen Abschnitt 12 des Flammenhalters 3 münden, wobei sich dieser zylindrische Abschnitt 12 an das stromauf gelegene Ende des Mantels 4 anschließt. Somit wird der Brennstoff günstig in den Flammenhalter eingeführt. Auf der Höhe der radialen Austrittsöffnungen 11 ist in dem zylindrischen Abschnitt 12 eine Zündöffnung 13 ausgebildet. Vor dieser Zündöffnung 13 befindet sich in der Führung 2 eine Zündeinrichtung 14, im vorliegenden Fall eine Zündkerze. Die Zündkerze liegt ständig im kühlen Bereich, denn sie wird, ebenso wie die Außenwand des Flammenhalters 3, von Luft umströmt. Beim Zündvorgang wird der Funke oder Lichtbogen von der Luft durch die Zündöffnung 13 hindurchgeblasen und kann auf diese Weise den Zündvorgang bewirken. Die Zündkerze ist drehbar, um den Funkenabstand zur Zündöffnung einstellen zu können.The fuel lance 7 has radial outlet openings 11 which open upstream of the through openings 4 in a cylindrical section 12 of the flame holder 3, this cylindrical section 12 connecting to the upstream end of the jacket 4. The fuel is thus introduced cheaply into the flame holder. At the level of the radial outlet openings 11, an ignition opening 13 is formed in the cylindrical section 12. In front of this ignition opening 13 there is an ignition device 14 in the guide 2, in the present case a spark plug. The spark plug is always in the cool area, because air flows around it, as does the outer wall of the flame holder 3. During the ignition process, the spark or arc is blown through the air through the ignition opening 13 and can thus cause the ignition process. The spark plug can be rotated to adjust the spark gap to the ignition opening.

Die Führung 2 ist stromauf des Flammenhalters 3 an eine radiale Luftleitung 15 angeschlossen. Die zuströmende Luft wird umgelenkt und kann den Flammenhalter 3 entsprechend gleichmäßig axial anströmen.The guide 2 is connected upstream of the flame holder 3 to a radial air line 15. The inflowing air is deflected and can flow axially towards the flame holder 3 in a correspondingly uniform manner.

Das Gehäuse 1 verfügt über einen Grundkörper 16, der innenseitig einen Stutzen 17 trägt. In diesen Stutzen 17 ist die Brennstofflanze 7 eingeschraubt. Ferner ist der zylindrische Abschnitt 12, der sich an das stromauf gelegene Ende des Mantels 8 anschließt, auf den Stutzen 17 aufgesteckt. Eine Schraube 18 sichert sowohl den Flammenhalter 3, als auch die Brennstofflanze 7 gegenüber dem Grundkörper 16. Es ergibt sich eine konstruktiv günstige Lösung.The housing 1 has a base body 16 which carries a socket 17 on the inside. The fuel lance 7 is screwed into this nozzle 17. Furthermore, the cylindrical section 12, which adjoins the upstream end of the jacket 8, is attached to the socket 17. A screw 18 secures both the flame holder 3 and the fuel lance 7 with respect to the base body 16. This results in a structurally advantageous solution.

In dem zylindrischen Abschnitt 12 des Flammenhalters 3 ist eine Spülöffnung 19 vorgesehen, die ständig Luft aus der Führung 2 zum Mantel 8 des Flammenhalters strömen läßt und die Rückstromung von Gas verhindert.In the cylindrical section 12 of the flame holder 3, a flushing opening 19 is provided, which continuously allows air to flow from the guide 2 to the jacket 8 of the flame holder and prevents the backflow of gas.

Die Brennstofflanze 7 trägt eine aufgesteckte, die Austrittsöffnungen 11 aufweisende Spitze 20, die von einem durchgehenden Bolzen 21 gesichert ist. Zieht man den Flammenhalter von der Brennstofflanze ab, so fällt der Bolzen 21 heraus.The fuel lance 7 carries an attached tip 20 which has the outlet openings 11 and which is secured by a continuous bolt 21. If the flame holder is removed from the fuel lance, the bolt 21 falls out.

Die Brennstofflanze 7 ist ferner mit Vorsprüngen 22 versehen, um eine Abstützung gegenüber dem zylindrischen Abschnitt 12 des Flammenhalters zu ermöglichen. Die Brennstofflanze wird so gedreht, daß eine UV-Flammenüberwachung 22′ einen freien Blick in die Brennkammer 5 hat.The fuel lance 7 is also provided with projections 22 in order to enable a support against the cylindrical section 12 of the flame holder. The fuel lance is rotated so that a UV flame monitor 22 'has a clear view of the combustion chamber 5.

Der Flammenhalter 3 ist verschieblich in der Brennkammer 5 geführt. Nach Lösen des Grundkörpers 16 vom Gehäuse 1 kann also die gesamte Baugruppe nach hinten aus dem Gehäuse herausgezogen werden. Der Ringspalt zwischen dem Flansch 10 und der Brennkammer 5 erzeugt hinter dem Flammenhalter 3 einen Luftschleier auf der Brennkammerwand.The flame holder 3 is slidably guided in the combustion chamber 5. After the base body 16 has been detached from the housing 1, the entire assembly can be pulled out of the housing to the rear. The annular gap between the flange 10 and the combustion chamber 5 creates an air curtain on the combustion chamber wall behind the flame holder 3.

Die Brennkammer 5 ist in einem mit dem Gehäuse 1 verbundenen Außenrohr 23 befestigt, und zwar ist ihre Düse 6 in einer Düse 24 des Außenrohrs geführt, während sie am anderen Ende mit über dem Umfang verteilten Vorsprüngen 25 im Außenrohr 23 abgestützt ist.The combustion chamber 5 is fastened in an outer tube 23 connected to the housing 1, namely its nozzle 6 is guided in a nozzle 24 of the outer tube, while at the other end it is supported in the outer tube 23 with projections 25 distributed over the circumference.

Die Brennkammer 5 und das Außenrohr 23 bestehen, ebenso wie der Flammenhalter 3 und die Spitze 20 der Brennstofflanze 7, aus keramischen Material. Der Brenner ist also für sehr hohe Temperaturen geeignet. Die Brennkammer kann an das Außenrohr angeschlickert sein. Im vorliegenden Fall jedoch wird die Verbindung zwischen der Brennkammer und dem Außenrohr 23 von einem geklebten Bolzen 26 hergestellt, der durch Hitzeeinwirkung gelöst werden kann.The combustion chamber 5 and the outer tube 23, like the flame holder 3 and the tip 20 of the fuel lance 7, consist of ceramic material. The burner is therefore suitable for very high temperatures. The combustion chamber can be slotted onto the outer tube. In the present case, however, the connection between the combustion chamber and the outer tube 23 is made by a glued bolt 26 which can be released by the action of heat.

Demgegenüber zeigt Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform unter Verwendung eines abgesetzten Bolzens 26′. Der dickere Abschnitt des Bolzens greift in eine Öffnung des Außenrohrs 23, während der dünnere Abschnitt durch eine Öffnung der Brennkammer 5 hindurchgeht und von einem Splint 27 gesichert ist.In contrast, Fig. 2 shows a modified embodiment using a stepped pin 26 '. The thicker section of the bolt engages in an opening of the outer tube 23, while the thinner section passes through an opening in the combustion chamber 5 and is secured by a split pin 27.

Die Abwandlungsform nach Fig. 3 arbeitet ebenfalls mit einem abgesetzten Bolzen 26˝. Im vorliegenden Fall greift der dünnere Abschnitt in eine Öffnung des Außenrohrs 23, während der dickere Abschnitt in einer Öffnung der Brennkammer 5 liegt, und zwar an derjenigen Stelle, an der sich der Flansch 10 des Flammenhalters 3 befindet. Die Öffnung in der Brennkammer weist einen abgewinkelten Rand 28 auf, um ein Verkanten des Bolzens 26˝ zu verhindern.3 also works with a stepped bolt 26˝. In the present case, the thinner section engages in an opening of the outer tube 23, while the thicker section lies in an opening of the combustion chamber 5, specifically at the point at which the flange 10 of the flame holder 3 is located. The opening in the combustion chamber has an angled edge 28 to prevent the pin 26 des from tilting.

Fig. 4 zeigt den Anschluß des Mantels 23 an das Gehäuse 1. Das Außenrohr 23 weist einen umgebogenen Rand 29 auf, mit dem es gegen einen Ring 30 verspannt ist, und zwar unter Zwischenschaltung mindestens einer elastischen Ringscheibe 31. Zum Verspannen dienen Bolzen 32, die auf eine Ringscheibe 33 einwirken. Der Ring 30 kann unter Zwischenschaltung einer Dichtung 34 (Fig. 1) durch Schrauben 35 am Gehäuse 1 befestigt werden, ohne daß sich die Einspannung des Außenrohrs 23 ändert.4 shows the connection of the jacket 23 to the housing 1. The outer tube 23 has a bent edge 29 with which it is clamped against a ring 30, with the interposition of at least one elastic ring disk 31. Bolts 32, which act on an annular disc 33. The ring 30 can be fastened to the housing 1 by screws 35 with the interposition of a seal 34 (FIG. 1) without the clamping of the outer tube 23 changing.

Aufgrund der Tatsache, daß nach Fig. 1 die radialen Austrittsöffnungen 11 der Brennstofflanze 7 innerhalb des zylindrischen Abschnitts 12 münden, ergibt sich ein besonders schwingungsgünstiges Verhalten der Ausführungsform nach Fig. 1.Due to the fact that, according to FIG. 1, the radial outlet openings 11 of the fuel lance 7 open within the cylindrical section 12, the behavior of the embodiment according to FIG. 1 is particularly favorable in terms of vibration.

Demgegenüber weist die Ausführungsform nach Fig. 2 eine optimierte Durchmischung des Brennstoffs mit der Luft innerhalb des korbförmigen Flammenhalters 3 auf. Hier münden die Austrittsöffnungen 11 der Brennstofflanze 7 auf der Höhe der ersten Reihe der Durchtrittsöffnungen 4 des Mantels 8. Brennstoff- und Luftstrahlen treffen also direkt aufeinander, insbesondere dann, wenn, was besonders bevorzugt ist, den Austrittsöffnungen 11 Durchtrittsöffnungen 4 direkt gegenüberliegen. Allerdings ist das Schwingungsverhalten dieser Version nicht ganz so günstig wie das der Ausführungsform nach Fig. 1.In contrast, the embodiment according to FIG. 2 has an optimized mixing of the fuel with the air within the basket-shaped flame holder 3. Here, the outlet openings 11 of the fuel lance 7 open at the level of the first row of the passage openings 4 of the casing 8. Fuel and air jets thus meet directly, in particular when, which is particularly preferred, the outlet openings 11 lie directly opposite the outlet openings 4. However, the vibration behavior of this version is not quite as favorable as that of the embodiment according to FIG. 1.

Fig. 6 zeigt den stromab gelegenen Bereich des Hochgeschwindigkeitsbrenners mit seiner Brennkammer 5, deren stromab gelegenes Ende 36 eine Düse bildet, und mit seinem Außenrohr 23, welches die Brennkammer 5 umgibt. Das Außenrohr 23 dient dazu, der Düse Sauerstoffträgergas zuzuführen. Das stromab gelegene Ende 36 der Brennkammer ist gegenüber dem Ende des Außenrohrs 23 geringfügig zurückgesetzt. Etwaige Beschädigungen beschränken sich daher auf das Außenrohr 23. Dort können sie visuell festgestellt werden, was bei etwaigen Beschädigungen der Brennkammer nicht der Fall wäre.FIG. 6 shows the downstream region of the high-speed burner with its combustion chamber 5, the downstream end 36 of which forms a nozzle, and with its outer tube 23, which surrounds the combustion chamber 5. The outer tube 23 serves to supply oxygen carrier gas to the nozzle. The downstream end 36 of the combustion chamber is set back slightly from the end of the outer tube 23. Any damage is therefore limited to the outer tube 23. There they can be visually determined, which would not be the case if the combustion chamber were damaged.

Wie aus Fig. 7 ersichtlich, begrenzen das stromab gelegene Ende 36 der Brennkammer und das Außenrohr 23 zwischen sich in Umfangsabstand zueinander liegende Strahlöffnungen 37 für das Sauerstoffträgergas sowie in Umfangsrichtung verlaufende, die Strahlöffnungen miteinander verbindende Spaltabschnitte 38. Die Strahlöffnungen werden im vorliegenden Falle durch Einbuchtungen 39 des stromab gelegenen Endes 36 der Brennkammer 1 gebildet.As can be seen from FIG. 7, the downstream end 36 of the combustion chamber and the outer tube 23 delimit jet openings 37 for the oxygen carrier gas, which are located at a circumferential distance from one another, and jet openings which run in the circumferential direction gap sections 38 interconnecting one another. In the present case, the jet openings are formed by indentations 39 of the downstream end 36 of the combustion chamber 1.

Die konvergierende Ausrichtung der Strahlöffnungen 37, deren Abmaße sowie die Abmaße der Spaltabschnitte 38 sind so gewählt, daß sich das Sauerstoffträgergas gerade in dem gewünschten Ausmaß mit der aus der Düse austretenden Flamme mischt. Dadurch wird erreicht, daß die Flamme nicht zu lang und die NO_x-Emission nicht zu groß wird.The converging alignment of the jet openings 37, their dimensions and the dimensions of the gap sections 38 are selected so that the oxygen carrier gas mixes with the flame emerging from the nozzle to the desired extent. This ensures that the flame is not too long and the NO _x emission is not too large.

Bei der Konstruktion nach den Figuren 6 und 7 laufen das stromab gelegene Ende 36 der Brennkammer 5 und das Außenrohr 23 konvergent aufeinander zu. Bei der Konstruktion nach den Figuren 8 und 9 hingegen weist die Düse einen zur Strömungsrichtung parallelwandigen Endabschnitt 40 auf, auf dessen Ende das Außenrohr 23 zuläuft. Letzteres ist an seinem Ende ebenfalls achsparallel ausgebildet. Auch hierbei ergibt sich ein konvergierender Austritt der Strahlen. Abgesehen davon, kann sich die Brennkammer 5 zum Ausgleich von Wärmedehnungen gegenüber dem Außenrohr 23 in Achsrichtung verschieben.In the construction according to FIGS. 6 and 7, the downstream end 36 of the combustion chamber 5 and the outer tube 23 converge towards one another. In the construction according to FIGS. 8 and 9, on the other hand, the nozzle has an end section 40 that is parallel to the flow direction and to the end of which the outer tube 23 runs. The latter is also axially parallel at its end. Here too there is a converging exit of the rays. Apart from this, the combustion chamber 5 can move in the axial direction in order to compensate for thermal expansions with respect to the outer tube 23.

Im übrigen zeigt Fig. 9, daß im vorliegenden Fall die Strahlöffnungen 37′ für das Sauerstoffträgergas von Ausbuchtungen 41 des Außenrohres 23 gebildet werden. Die Sauerstoffträgergasstrahlen werden also nicht, wie bei der Konstruktion nach den Figuren 6 und 7, in Vertiefungen der Flamme eingelegt, sondern vielmehr auf den Mantel der Flamme aufgelegt.9 shows that in the present case the jet openings 37 'for the oxygen carrier gas from bulges 41 of the outer tube 23 are formed. The oxygen carrier gas jets are therefore not, as in the construction according to FIGS. 6 and 7, placed in depressions in the flame, but rather are placed on the jacket of the flame.

Bei der Ausführungsform nach den Figuren 10 und 11 weist das stromab gelegene Ende 36 der Brennkanmer 5 Einbuchtungen 39 zur Bildung von Strahlöffnungen 37 auf, während das Außenrohr 23 mit Ausbuchtungen 41 zur Bildung von Strahlöffnungen 37′ versehen ist. Sowohl die Düse als auch das Außenrohr 23 besitzen einen kreissymmetrischen Querschnitt. Sie sind drehbar ineinander gelagert.In the embodiment according to Figures 10 and 11, the downstream end 36 of the combustion chamber 5 indentations 39 to form jet openings 37, while the outer tube 23 is provided with bulges 41 to form jet openings 37 '. Both the nozzle and the outer tube 23 have a circularly symmetrical cross section. They are rotatably supported one inside the other.

In der Position nach Fig. 10 überlagern sich die Austrittsöffnungen 37 und 37′. Die entsprechend dicken Sauerstoffträgergasstrahlen werden also etwa bis zur Mitte ihres Umfangs in die aus der Düse austretende Flamme eingebettet.In the position shown in FIG. 10, the outlet openings 37 and 37 'overlap. The correspondingly thick oxygen carrier gas jets are thus embedded approximately up to the middle of their circumference in the flame emerging from the nozzle.

In der Position nach Fig. 11 sind die Brennkammer 5 und das Außenrohr 23 um einen Halbschnitt relativ zueinander verdreht. Dies hat zur Folge, daß die aus den Strahlöffnungen 37 austretenden Sauerstoffträgergasstrahlen in die Flamme eingebettet und die aus den Strahlöffnungen 37′ austretenden Sauerstoffträgergasstrahlen auf den Flammenumfang aufgelegt werden. Es entsteht also eine in Umfangsrichtung wellenförmige Struktur. Zwischen den Positionen der Figuren 10 und 11 sind beliebige Zwischenstellungen möglich.11, the combustion chamber 5 and the outer tube 23 are rotated relative to one another by a half-cut. As a result, the oxygen carrier gas jets emerging from the jet openings 37 are embedded in the flame and the oxygen carrier gas jets emerging from the jet openings 37 'are placed on the circumference of the flame. A structure which is undulating in the circumferential direction thus arises. Any intermediate positions are possible between the positions of FIGS. 10 and 11.

Die Figuren 7, 9, 10 und 11 machen deutlich, wie groß die Variationsbreite der erfindungsgemäßen Einflußmöglichkeiten ist. Da die Erfindung auch die Abgasrezirkulation mit einbezieht, lassen sich unterschiedlichste Schichtungen von Flamme, Sauerstoffträgergas und Abgas erzielen.Figures 7, 9, 10 and 11 make it clear how large the range of variation of the possibilities of influence according to the invention is. Since the invention also includes exhaust gas recirculation, a wide variety of layers of flame, oxygen carrier gas and exhaust gas can be achieved.

Das aus den Spaltabschnitten 38 austretende Sauerstoffträgergas kann ebenfalls zur Beeinflussung der Flamme herangezogen werden, und zwar zu deren Kühlung. Allerdings wird man in den meisten Fällen die Spaltbreite klein gegenüber dem Durchmesser der Strahlöffnungen 37 und 37′ wählen, weil der Durchsatz durch den Spaltabschnitt schwer einzustellen ist.The oxygen carrier gas emerging from the gap sections 38 can also be used to influence the flame, specifically for cooling it. However, in most cases the gap width will be small compared to the diameter of the jet openings 37 and 37 'because the throughput through the gap section is difficult to adjust.

Die Ausführungsform nach den Figuren 12 und 13 unterscheidet sich von der nach den Figuren 8 und 9 vor allen Dingen dadurch, daß an dem als Düse ausgebildeten stromab gelegenen Ende 36 der Brennkammer 5, im vorliegenden Fall am stromab gelegenen Ende des parallelwandigen Endabschnitts 40, ein radialer Flansch 42 angeordnet ist, auf dessen Außenrand das Außenrohr 23 zuläuft. Der Übergang zwischen dem Endabschnitt 40 und dem Flansch 42 ist aus strömungstechnischen Gründen gerundet. Aufgrund des Flansches 42 treten die Sauerstoffträgergasstrahlen in radialem Abstand vom Flammenfuß auf. Dies erleichtert das Einsaugen einer Abgasschicht als Zwischenlage zwischen der Flamme und den Sauerstoffträgergasstrahlen, was ebenfalls der Optimierung von Flammenlänge und NO_x-Bildung dient, und erlaubt die Einstellung der Intensität der Verbrennungsstufung.The embodiment according to FIGS. 12 and 13 differs from that according to FIGS. 8 and 9 above all in that at the downstream end 36 of the combustion chamber 5, which is designed as a nozzle, in the present case at the downstream end of the parallel-walled end section 40 radial flange 42 is arranged, on the outer edge of which the outer tube 23 tapers. The transition between the end section 40 and the flange 42 is rounded for fluidic reasons. Because of the flange 42, the oxygen carrier gas jets occur at a radial distance from the base of the flame. This makes it easier to suck in an exhaust gas layer as an intermediate layer between the flame and the oxygen carrier gas jets, which likewise serves to optimize the flame length and NO _x formation, and allows the intensity of the combustion step to be set.

Im übrigen zeigt Fig. 12, daß das Außenrohr 23 trichterförmig geringfügig über das stromab gelegene Ende des zur Düse gehörenden Flansches 42 vorsteht. Dies dient der zuverlässigen Lenkung der Sauerstoffträgergasstrahlen.12 shows that the outer tube 23 protrudes slightly in the shape of a funnel above the downstream end of the flange 42 belonging to the nozzle. This serves to reliably direct the oxygen carrier gas jets.

Ferner zeigen die Figuren 12 und 13, daß die Ausbuchtungen 41, anders als in Fig. 8, mit zunehmender Breite aus dem Außenrohr 23 herauswachsen.FIGS. 12 and 13 further show that the bulges 41, unlike in FIG. 8, grow out of the outer tube 23 with increasing width.

Die Brennkammer 5 mit ihrem stromab gelegenen Ende 36 und ggf. dem Endabschnitt 40 sowie dem Flansch 42 ist im vorliegenden Fall einstückig aus Keramik hergestellt. Gleiches gilt für das Außenrohr 23. Die beiden Teile können so angeordnet sein, daß, wie erwähnt, im Bereich der Düse eine Längsverschieblichkeit gegeben ist. Dies läßt nicht nur unterschiedliche Wärmedehnungen zu, sondern kompensiert auch Fertigungstoleranzen. Ferner haben die Bauteile gleiche Wandstärken.The combustion chamber 5 with its downstream end 36 and possibly the end section 40 and the flange 42 is made in one piece from ceramic in the present case. The same applies to the outer tube 23. The two parts can be arranged such that, as mentioned, there is longitudinal displacement in the region of the nozzle. This not only allows different thermal expansions, but also compensates for manufacturing tolerances. Furthermore, the components have the same wall thickness.

Die Figuren 14 und 15 zeigen einen Hochgeschwindigkeitsbrenner, der im wesentlichen mit der Ausführungsform nach den Figuren 12 und 13 übereinstimmt. Allerdings ist in Fig. 14 der Endabschnitt des Außenrohres 23 achsparallel ausgerichtet, und es ist anstelle des Flansches 42 ein aufgeweiteter Abschnitt 42′ mit achsparallelem Auslauf unter Zwischenschaltung des Endabschnittes 40 am stromab gelegenen Endes 36 der Brennkammer 5 angeordnet. Die Ausführungsform nach den Figuren 14 und 15 ist fertigungstechnisch besonders günstig auf den Werkstoff Keramik abgestellt.FIGS. 14 and 15 show a high-speed burner which essentially corresponds to the embodiment according to FIGS. 12 and 13. However, in Fig. 14 the end portion of the outer tube 23 is aligned axially, and it is instead of the flange 42, a widened portion 42 'with an axially parallel outlet with the interposition of the end portion 40 at the downstream end 36 of the combustion chamber 5 is arranged. The embodiment according to FIGS. 14 and 15 is particularly favorable in terms of production technology for the ceramic material.

Die Figuren 16 und 17 schließlich zeigen die Anwendung der Erfindung auf eine Brennkammer 5, die bis zu ihrem stromab gelegenen Ende 2 mit konstantem Querschnitt ausgeführt ist, also nicht zu einem Hochgeschwindigkeitsbrenner gehört. Die Brennkammer 5 weist einen Schlitz 44 auf, der zu Vermeidung von Spannungsrissen dient.FIGS. 16 and 17 finally show the application of the invention to a combustion chamber 5, which is designed with a constant cross-section up to its downstream end 2, that is, it does not belong to a high-speed burner. The combustion chamber 5 has a slot 44 which serves to avoid stress cracks.

Im Rahmen der Erfindung sind durchaus Abwandlungsmöglichkeiten gegeben. So kann die Verbindung der Brennstofflanze 7 und des zylindrischen Abschnitts 12 mit dem Stutzen 17 auch anders als durch Verschrauben bzw. Aufstecken erfolgen. Auch ist die Erfindung nicht beschränkt auf den dargestellten zweistufigen Brenner, bei dem Sekundärluft dem Bereich des engsten Querschnitts 6 der Brennkammer 5 zugeführt wird. Vielmehr läßt sich die Erfindung ohne weiteres auf einstufige Brenner anwenden, bei denen die gesamte Verbrennungsluft durch den Flammenhalter 3 geleitet wird. Auch konnen die Durchtrittsöffnungen 4 winklig zur Fläche des Flammhalters ausgerichtet sein, um einen Drall zu erzeugen. Der Brenner eignet sich für beliebige fluid- oder staubförmige Brennstoffe.In the context of the invention, there are quite a number of possible modifications. Thus, the connection of the fuel lance 7 and the cylindrical section 12 to the nozzle 17 can also be done differently than by screwing or plugging. The invention is also not limited to the two-stage burner shown, in which secondary air is supplied to the region of the narrowest cross section 6 of the combustion chamber 5. Rather, the invention can be readily applied to single-stage burners in which all of the combustion air is passed through the flame holder 3. The passage openings 4 can also be aligned at an angle to the surface of the flame holder in order to generate a swirl. The burner is suitable for any fluid or dusty fuel.

Ferner können die Ausführungsbeispiele nach den Figuren 8 und 9 sowie 16 und 17 mit einem Flansch 40 entsprechend den Figuren 12 und 13 versehen werden. Auch können im Falle der Figuren 6 und 7 Ausbuchtungen 41 des Außenrohres 23 anstelle der Einbuchtungen 39 der Brennkammer vorhanden sein. Auch hier ist die Anordnung eines Flansches 40 gemäß Fig. 12 und 13 möglich. Sowohl für die letztgenannten Figuren als auch für die Figuren 8 und 9 gilt, daß anstelle der Ausbuchtungen 41 des Außenrohres 23 Einbuchtungen 39 der Brennkammer 5 bzw. des Abschnittes 40 und ggf. eines Flansches 42 vorgesehen sein können. Anstelle von Einbuchtungen kann der Flansch 42 auch entsprechende Ausnehmungen seines Randes aufweisen.Furthermore, the exemplary embodiments according to FIGS. 8 and 9 and 16 and 17 can be provided with a flange 40 corresponding to FIGS. 12 and 13. In the case of FIGS. 6 and 7, bulges 41 of the outer tube 23 can also be present instead of the indentations 39 of the combustion chamber. The arrangement of a flange 40 according to FIGS. 12 and 13 is also possible here. Both for the last-mentioned figures and also for FIGS. 8 and 9, it is true that, instead of the bulges 41 of the outer tube 23, bulges 39 of the combustion chamber 5 or of the section 40 and possibly a flange 42 can be provided. Instead of indentations, the flange 42 can also have corresponding recesses in its edge.

Claims

A burner, in particular a high-velocity burner, comprising
a body (1) containing an oxygen-carrier gas duct (2),
an outer tube (23) having an open downstream end and whose upstream end is mounted on the body (1) so that the outer tube is a continuation of the oxygen-carrier gas duct (2),
a combustion chamber (5) having an open upstream end and an open downstream end (36), said combustion chamber (5) inserted in the outer tube (23) so that the combustion chamber downstream end (36) is substantially in alignment with the outer tube downstream end (23), the downstream ends of the outer tube (23) and the combustion chamber (5) allowing the exit of a secondary part of the oxygen-carrier gas,
a flame retention device (3) inserted in the upstream end of the combustion chamber (5) and having a substantially conical jacket (8) diverging in the direction of fluid flow from a central inlet of the flame retention device (3) towards the combustion chamber (5) and having orifices (4) for the passage of a primary part of the oxygen-carrier gas,
and a means (7) to take fuel to the flame retention device (3),
characterised in that the downstream end (36) of the combustion chamber (5) and the downstream end of the outer tube (23) form between each other a plurality of openings (37, 37') spaced at a distance to each other around the circumference and arranged and aligned such that the secondary part of the oxygen-carrier gas exits in the form of jets which are in contact with the outside of the flame exiting from the combustion chamber.
A burner according to claim 1, characterised in that a substantially cylindrical section (9) is arranged at the downstream end of the jacket (8) of the flame retention device (3), said substantially cylindrical section (9) becoming a substantially radial flange (10) adjoining the combustion chamber(5).
A burner according to claim 1 or 2, characterised in that the means (7) to take the fuel comprises a fuel lance with substantially radial exit openings (11), said exit openings (11) terminating inside the flame retention device (3).
A burner according to any one of claims 1 through 3, characterised in that the flame retention device (3) is provided with an ignition opening (13) in the area of the exit openings (11) of the fuel lance (7) and that an ignition device (14) is arranged inside the oxygen-carrier gas duct (2) upstream of the ignition opening (13).
A burner according to any one of claims 1 through 4, characterised in that the flame retention device (3) is displaceably arranged inside the combustion chamber(5).
A burner according to any one of claims 1 through 5, characterised in that the downstream end (36) of the combustion chamber (5) is displaceably arranged inside the downstream end of the outer tube (23) and supported upstream by protrusions (25) in the outer tube (23).
A burner according to any one of claims 1 through 6, characterised in that the openings (37, 37') for the exit of the secondary part of the oxygen-carrier gas are formed by concave cavities (39) in the downstream end (36) of the combustion chamber (5) and/or by convex cavities (41) in the downstream end of the outer tube.
A burner according to any one of claims 1 through 7, characterised in that the downstream ends of the combustion chamber and the outer tube are of symmetric substantially circular cross-sections and that the combustion chamber (5) and the outer tube (23) are rotatable relative to each other.
A burner according to any one of claims 1 through 8, characterised in that the orifices (4) of the flame retention device (3) for the passage of the primary part of the oxygen-carrier gas form rows displaced relative to each other which run around the circumference of the jacket (8), and that the orifice centrelines are at right angles relative to the tangents to the jacket in the direction of fluid flow and enclose an angle of between 90 and 45° with the tangents to the jacket in the direction of the circumference.
A burner according to any one of claims 1 through 9, characterised in that the fuel lance (7) is screwed into a stub (17) of a frontal base block (16) of the body (1) and that the cylindrical inlet section (12) of the flame retention device (3) is placed on the stub (17) and secured thereto to provide security against tensile forces.
A burner according to any one of claims 1 through 10, characterised in that the fuel lance (7) carries a tip (20) provided with exit openings (11) and secured by a bolt (21) passing therethrough which is supported on the cylindrical inlet section (12) of the flame retention device.
A burner according to any one of claims 1 through 11, characterised in that the outer tube (23) is elastically tensioned against a ring which is mounted on the body (1).
A burner according to any one of claims 1 through 12, characterised in that the downstream end (36) of the combustion chamber (5) has a reduced cross-section.
A burner according to any one of claims 1 through 13, characterised in that the openings (37, 37') for the exit of the secondary part of the oxygen-carrier gas are aligned to be convergent.
A burner according to any one of claims 1 through 14, characterised in that the flame retention device (3) and/or the tip (20) of the fuel lance (7) and/or the combustion chamber (5) and/or the outer tube (23) are made of ceramic material.
A burner according to claim 15, characterised in that the combustion chamber (5) and/or the outer tube (23) have at least one slit running substantially in centreline direction and stretching at least over part of the length.
A burner according to claim 16, characterised in that the slit is filled at least partly, preferably with the same ceramic material.