EP0410135A1 - Burner for stoichiometric combustion of liquid or gaseous fuels - Google Patents

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EP0410135A1
EP0410135A1 EP90111657A EP90111657A EP0410135A1 EP 0410135 A1 EP0410135 A1 EP 0410135A1 EP 90111657 A EP90111657 A EP 90111657A EP 90111657 A EP90111657 A EP 90111657A EP 0410135 A1 EP0410135 A1 EP 0410135A1
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EP
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burner
combustion chamber
burner tube
constriction
tube
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EP90111657A
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Dieter Bombis
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ELCO Oel- und Gasbrennerwerk AG
Original Assignee
ELCO Oel- und Gasbrennerwerk AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F23C9/006—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber the recirculation taking place in the combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/40—Mixing tubes or chambers; Burner heads
    • F23D11/404—Flame tubes

Definitions

  • the invention relates to a burner for the stoichiometric combustion of liquid or gaseous fuels, consisting of an atomizer nozzle which can be supplied with the fuel via a fuel line, an air supply line surrounding the atomizer nozzle for the combustion air to be supplied by a fan or the like a combustion chamber formed into a boiler chamber and provided with a diaphragm or a baffle plate.
  • a burner of this type is known under the name "DFVLR combustion system blue burner".
  • a large number of bores are machined into the burner tube in this embodiment, and a mixing tube is also inserted into the burner tube, by means of which the exhaust gas is mixed with the combustion air. This intensification of the exhaust gas recirculation in the combustion chamber allows reduce nitrogen monoxide emissions during the operating phase, but the construction effort is considerable.
  • the object of the invention is therefore to design a burner of the aforementioned type in such a way that optimal gasification and extremely good combustion of the air-fuel mixture, especially also in the start-up phase, is made possible in the combustion chamber and thus that the proportion of nitrogen oxides can be reduced to a considerable extent in the exhaust gases during the entire operating life of the burner. Furthermore, the burner should work extremely quietly and the flame should always be stable and burn out blue at a low temperature level. The construction effort required for this should be kept low, and burners should also be retrofittable in order to improve the combustion in existing plants and thus to ensure a nitrogen oxide reduction.
  • this is achieved in that for the introduction of exhaust gas from the boiler space into the combustion chamber, the burner tube in the area facing the panel with several, preferably evenly over the circumference distributed recesses and extending in the longitudinal direction of the burner tube is provided.
  • the cutouts should be incorporated into the burner tube in an area which is equal to or less than the aperture of the orifice by connecting the orifice to the burner tube and the aperture twice the diameter is determined, in contrast, in the case of a burner with a diaphragm arranged perpendicular to its longitudinal axis, the cutouts should be incorporated into the burner tube in an area which is at a distance of approximately two thirds to approximately up to twice the diameter of the diaphragm opening extends.
  • the recesses are to be formed advantageously in all longitudinal slots; these can be arranged parallel to the longitudinal axis of the burner tube or inclined to it.
  • cutouts incorporated into the burner tube each have a length which corresponds approximately to the diameter of the aperture.
  • the burner tube in the front area of the combustion chamber can furthermore be provided with a constriction which preferably extends all the way around it.
  • the constriction should be arranged at a distance in front of the combustion chamber opening which corresponds to approximately 1/3 the length of the combustion chamber and can be formed in a simple manner by a bead rolled into the burner tube or by an insert piece arranged therein.
  • the constriction has a triangular cross section in the region projecting into the combustion chamber, one or both transitions between the constriction and the burner tube are concave, the tip of which is convexly curved and the height of the constriction corresponds at least approximately to the wall thickness of the burner tube .
  • the diameter of the burner tube and the diaphragm opening in the burner designed according to the proposal should be such that their cross-sectional areas behave approximately as 10: 1.
  • a burner according to the invention is formed by incorporating into the burner tube in the area facing the diaphragm several cutouts extending in its longitudinal direction, exhaust gas can flow into the combustion chamber to a sufficient extent and well distributed, so that a blue-burning soot-free flame is included extremely low proportion of nitrogen oxides in the exhaust gases to achieve. Because of the injector effect, the exhaust gas is sucked into the combustion chamber and mixed into the flame root, thus ensuring a stoichiometric combustion of the fuel expelled from the atomizer nozzle at a low temperature level, since the burner flame is cooled by the exhaust gas.
  • the flame formation in the combustion chamber is not impaired by internals. Rather, the constriction stabilizes the burner flame and further improves the combustion values. Any components are therefore not to be heated in order to achieve optimal combustion, so that a stable blue-burning flame and thus low-pollutant combustion is already present in the starting phase. And since no fittings and holders are washed around, the burner designed according to the invention operates extremely quietly, the operating noise being able to be further reduced by the constriction provided in the combustion tube.
  • the burner shown in Figures 1 to 4 and designated 1, 1 'or 1 ⁇ is used for stoichiometric combustion of liquid or gaseous media and consists essentially of a burner tube 11 and an atomizer nozzle 12, which is provided with a filter 17 Fuel line 15 by means of a pump 16 used in this, the fuel is supplied from a storage container 14.
  • the atomizing nozzle 12, which is assigned an ignition electrode 18 or a spark plug, is surrounded by an air supply line 13, in which the air is supplied by a fan 19 supplied combustion air is supplied.
  • the air supply line 13 is formed here by an extension of the burner tube 11, which is fastened to the wall 4 of a heating boiler 2 by means of a flange 5, so that the burner tube 11 protrudes into the boiler chamber 3 thereof.
  • a combustion chamber 20 is created in the burner tube 11, in which the fuel introduced is burned and the flame F emerges from the combustion chamber opening 23 thereof.
  • the exhaust gas R is sucked into the combustion chamber 20 in each operating phase of the burner 1 due to the combustion air flowing in through the aperture 22 or 22 'and the injected fuel, whereby to a certain extent automatically depending on the flow rates of the combustion air and / or the fuel is regulated the amount of exhaust gas sucked in.
  • the cutouts 31 are arranged in an area b which begins at the connection point of the orifice 21 to the burner tube 11 and ends at a distance a from the orifice opening 22 , which is equal to or smaller than their double diameter d.
  • the sum of the cross-sectional areas of the cutouts 31 arranged uniformly distributed over the circumference of the burner tube 11 corresponds approximately to the cross-sectional area of the aperture 22.
  • the recesses 31 'inclined in the axial direction A of the burner tube 11' are incorporated into an area b, which is at a distance a 1 of approximately 1/3 of the diameter d of the aperture 22 'and a distance a 2 extends from about twice the diameter d of the aperture 22 'to this. From these parameters, the length and width of the recesses 31 and 31 'can be easily determined. And since the cross-sectional areas of the burner tube 11 having a diameter D and the aperture 22 or 22 'behave approximately as 10: 1, the addition of the exhaust gas R into the root of the flame F ensures a soot-free burnout.
  • a constriction 41 can also be incorporated in the burner tube 11 in the front region of the combustion chamber 20, which can be formed by a rolled-in bead 42.
  • the constriction 41 should be arranged at a distance s in front of the combustion chamber opening 23 which corresponds to approximately 1/3 of the length 1 of the combustion chamber 20.
  • the constriction 41 should be in the area projecting into the combustion chamber 20 have a triangular cross section, and the transitions 43 between the constriction 41 and the burner tube 11 should be concave, the tip 44, however, should be convexly curved.
  • the circumferential constriction 41 acts as a brake, in particular in the start-up phase of the burner 1, since the flame is deflected by this into the interior of the combustion chamber 20 and thus a vortex is created, by which a reduction zone is formed in the combustion chamber 20.
  • the vibrations of the flame are broken by this vortex, so that the operating noises of the burner 1 are reduced to a considerable extent, especially during a cold start.

Abstract

In a burner (1) for stoichiometric combustion of liquid or gaseous fuels, which consists of an atomising nozzle (12), an air supply pipe (13) surrounding this, and a combustion chamber (20) which is formed by a burner pipe (11) and is provided with a screen (21) or with a baffle plate, there are made in the burner pipe (11) in the region facing the screen (21) a number of recesses (31) extending in the longitudinal direction of the burner pipe (11), through which waste gas (R) can flow into the combustion chamber (20) from the boiler space (2). There can moreover be provided in the front region of the burner pipe (11) a circumferential constriction (41). By means of this design, an optimum gasification and exceptionally good combustion of the air/fuel mixture is made possible with low operating noise, in particular even in the start phase, so that the content of nitrogen oxides in the waste gases can be reduced to a considerable extent during the entire duration of operation of the burner (1). <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner zur stöchiometrischen Verbrennung von flüssigen oder gas­förmigen Brennstoffen, bestehend aus einer Zerstäuber­düse, der über eine Brennstoffleitung der Brennstoff zuführbar ist, einer die Zerstäuberdüse umgebenden Luft­zuführungsleitung für die von einem Ventilator oder dgl. der Zerstäuberdüse zuzuführenden Verbrennungsluft und einer durch ein in einen Kesselraum ragendes Brennerrohr gebildeten Brennkammer, die mit einer Blende oder einer Stauscheibe versehen ist.The invention relates to a burner for the stoichiometric combustion of liquid or gaseous fuels, consisting of an atomizer nozzle which can be supplied with the fuel via a fuel line, an air supply line surrounding the atomizer nozzle for the combustion air to be supplied by a fan or the like a combustion chamber formed into a boiler chamber and provided with a diaphragm or a baffle plate.

Unter der Bezeichnung "DFVLR-Verbrennungssystem Blaubrenner" ist ein Brenner dieser Art bekannt. Um in die Brennkammer kaltes Abgas einbringen zu können, sind bei dieser Ausge­staltung in das Brennerrohr eine Vielzahl von Bohrungen eingearbeitet, und des weiteren ist in dieses ein Mischrohr eingesetzt, mittels dem das Abgas mit der Verbrennungs­luft durchgemischt wird. Durch diese Intensivierung der Abgasrezirkulation in der Brennkammer läßt sich zwar in der Betriebsphase die Stickstoffmonoxyd-Emission ab­senken, der Bauaufwand ist hierbei jedoch erheblich. Abge­sehen davon, daß das Einarbeiten der Bohrungen in das Brennerrohr lohnintensiv ist, ist ein gesondertes Misch­rohr erforderlich, das auch in einer besonderen Weise abzustützen ist, damit die Rezirkulation des Abgases, das unmittelbar vor der Blende aus einem Ringraum zwischen dem Brennerrohr und dem Mischrohr in dieses einzuleiten ist, nicht zu sehr beeinträchtigt wird. Ferner hat sich auch als nachteilig gezeigt, daß in der Startphase, in der das Misch­rohr und dessen Halterung noch nicht auf die Betriebstempe­ratur erwärmt sind, eine blaubrennende Flamme nicht gegeben und somit die Schadstoffemission hoch ist. Und da das Abgas in der Brennkammer das Mischrohr und dessen Halterung umspült, weist dieser Brenner auch einen hohen Geräuschpegel auf.A burner of this type is known under the name "DFVLR combustion system blue burner". In order to be able to introduce cold exhaust gas into the combustion chamber, a large number of bores are machined into the burner tube in this embodiment, and a mixing tube is also inserted into the burner tube, by means of which the exhaust gas is mixed with the combustion air. This intensification of the exhaust gas recirculation in the combustion chamber allows reduce nitrogen monoxide emissions during the operating phase, but the construction effort is considerable. In addition to the fact that the drilling of the holes in the burner tube is labor-intensive, a separate mixing tube is required, which must also be supported in a special way, so that the recirculation of the exhaust gas, which occurs immediately before the orifice from an annular space between the burner tube and the mixing tube this should be initiated, is not impaired too much. Furthermore, it has also been shown to be disadvantageous that in the starting phase, in which the mixing tube and its holder have not yet been heated to the operating temperature, there is no blue-burning flame and the pollutant emission is therefore high. And since the exhaust gas in the combustion chamber flows around the mixing tube and its holder, this burner also has a high noise level.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Brenner der vorgenannten Gattung in der Weise auszubilden, daß eine optimale Vergasung und äußerst gute Verbrennung des Luft-­Brennstoffgemisches, vor allem auch bereits in der Start­phase, in der Brennkammer ermöglicht wird und daß somit der Anteil der Stickoxide in den Abgasen während der gesamten Betriebsdauer des Brennners in einem erheblichen Maße redu­ziert werden kann. Des weiteren soll der Brenner äußerst geräuscharm arbeiten und die Flamme soll stets stabil sein und auf einem niederen Temperaturniveau blau ausbrennen. Der dazu erforderliche Bauaufwand soll gering gehalten werden, auch sollen Brenner nachrüstbar sein, um die Ver­brennung in bestehenden Anlagen zu verbessern und damit eine Stickoxidreduktion zu gewährleisten.The object of the invention is therefore to design a burner of the aforementioned type in such a way that optimal gasification and extremely good combustion of the air-fuel mixture, especially also in the start-up phase, is made possible in the combustion chamber and thus that the proportion of nitrogen oxides can be reduced to a considerable extent in the exhaust gases during the entire operating life of the burner. Furthermore, the burner should work extremely quietly and the flame should always be stable and burn out blue at a low temperature level. The construction effort required for this should be kept low, and burners should also be retrofittable in order to improve the combustion in existing plants and thus to ensure a nitrogen oxide reduction.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß zur Einbringung von Abgas aus dem Kesselraum in die Brenn­kammer das Brennerrohr in dem der Blende zugekehrten Bereich mit mehreren, vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten und sich in Längsrichtung des Brenner­rohres erstreckenden Freisparungen versehen ist.According to the invention, this is achieved in that for the introduction of exhaust gas from the boiler space into the combustion chamber, the burner tube in the area facing the panel with several, preferably evenly over the circumference distributed recesses and extending in the longitudinal direction of the burner tube is provided.

Zweckmäßig ist es hierbei, die Freisparungen des Brenner­rohres in ihrer Größe derart auszubilden, daß die Summe der von dem Abgas durchströmten Querschnittsflächen der Freisparungen etwa der Querschnittsfläche der Blenden­öffnung entspricht.It is expedient to design the size of the cutouts of the burner tube in such a way that the sum of the cross-sectional areas of the cutouts through which the exhaust gas flows corresponds approximately to the cross-sectional area of the aperture.

Bei einem Brennerrohr mit einer nach außen in Richtung der Brennkammeröffnung vorstehend geneigt verlaufenden Blende sollten die Freisparungen in einem Bereich in das Brennerrohr eingearbeitet sein, der durch den Anschluß der Blende an das Brennerrohr und einem Abstand von der Blendenöffnung, der gleich oder kleiner ist als deren zweifacher Durchmesser, bestimmt ist, bei einem Brenner mit einer senkrecht zu dessen Längsachse angeordneten Blende dagegen sollten die Freisparungen in einem Bereich in das Brennerrohr eingearbeitet sein, der sich in einem Abstand von etwa zwei Drittel bis etwa bis zum Zweifachen des Durchmessers der Blendenöffnung zu dieser erstreckt.In the case of a burner tube with an orifice which slopes outwards in the direction of the combustion chamber opening, the cutouts should be incorporated into the burner tube in an area which is equal to or less than the aperture of the orifice by connecting the orifice to the burner tube and the aperture twice the diameter is determined, in contrast, in the case of a burner with a diaphragm arranged perpendicular to its longitudinal axis, the cutouts should be incorporated into the burner tube in an area which is at a distance of approximately two thirds to approximately up to twice the diameter of the diaphragm opening extends.

Die Freisparungen sind in vorteilhafter Weise all Längs­schlitze auszubilden; diese können parallel zur Längsachse des Brennerrohres oder geneigt zu dieser verlaufend ange­ordnet sein.The recesses are to be formed advantageously in all longitudinal slots; these can be arranged parallel to the longitudinal axis of the burner tube or inclined to it.

Angebracht ist es des weiteren, wenn die in das Brenner­rohr eingearbeiteten Freisparungen jeweils eine Länge aufweisen, die etwa dem Durchmesser der Blendenöffnung entspricht.It is also appropriate if the cutouts incorporated into the burner tube each have a length which corresponds approximately to the diameter of the aperture.

Um die Betriebsgeräusche des Brenners zu mindern und außerdem die Flammenstabilität, das Kaltstartverhalten sowie die Verbrennungswerte zusätzlich zu verbessern, kann ferner das Brennerrohr im vorderen Bereich der Brennkammer mit einer in diese ragenden vorzugsweise umlaufend ausgebildeten Einschnürung versehen sein.In order to reduce the operating noise of the burner and also to further improve the flame stability, the cold start behavior and the combustion values, the burner tube in the front area of the combustion chamber can furthermore be provided with a constriction which preferably extends all the way around it.

Die Einschnürung sollte in einem Abstand vor der Brenn­kammeröffnung angeordnet sein, der etwa 1/3 der Länge der Brennkammer entspricht und kann in einfacher Weise durch eine in das Brennerrohr eingerollte Sicke oder durch ein in diesem angeordnetes Einsatzstück gebildet werden.The constriction should be arranged at a distance in front of the combustion chamber opening which corresponds to approximately 1/3 the length of the combustion chamber and can be formed in a simple manner by a bead rolled into the burner tube or by an insert piece arranged therein.

Zweckmäßig ist es auch, wenn die Einschnürung in dem in die Brennkammer ragenden Bereich einen dreieckförmigen Querschnitt aufweist, einer oder beide Übergänge zwischen der Einschnürung und dem Brennerrohr konkav, deren Spitze konvex gekrümmt ausgebildet sind und die Höhe der Ein­schnürung mindestens etwa der Wandstärke des Brennerrohres entspricht.It is also expedient if the constriction has a triangular cross section in the region projecting into the combustion chamber, one or both transitions between the constriction and the burner tube are concave, the tip of which is convexly curved and the height of the constriction corresponds at least approximately to the wall thickness of the burner tube .

Das Brennerrohr und die Blendenöffnung sollten bei dem vorschlagsgemäß ausgebildeten Brenner in ihren Durch­messern derart bemessen sein, daß sich deren Querschnitts­flächen etwa wie 10 : 1 verhalten.The diameter of the burner tube and the diaphragm opening in the burner designed according to the proposal should be such that their cross-sectional areas behave approximately as 10: 1.

Wird ein Brenner gemäß der Erfindung ausgebildet, indem in das Brennerrohr in dem der Blende zugekehrten Bereich mehrere in dessen Längsrichtung sich erstreckende Frei­sparungen eingearbeitet werden, so kann in einem ausrei­chenden Maße und gut verteilt Abgas in die Brennkammer einströmen, so daß eine blaubrennende rußfreie Flamme mit äußerst geringem Anteil an Stickoxiden in den Abgasen zu erzielen ist. Das Abgas wird hierbei aufgrund der Injektor­wirkung in die Brennkammer eingessogen und in die Flammen­wurzel eingemischt, eine stöchiometrische Verbrennung des aus der Zerstäuberdüse ausgestoßenen Brennstoffes auf einem niederen Temperaturniveau, da die Brennerflamme durch das Abgas gekühlt wird, ist somit gewährleistet.If a burner according to the invention is formed by incorporating into the burner tube in the area facing the diaphragm several cutouts extending in its longitudinal direction, exhaust gas can flow into the combustion chamber to a sufficient extent and well distributed, so that a blue-burning soot-free flame is included extremely low proportion of nitrogen oxides in the exhaust gases to achieve. Because of the injector effect, the exhaust gas is sucked into the combustion chamber and mixed into the flame root, thus ensuring a stoichiometric combustion of the fuel expelled from the atomizer nozzle at a low temperature level, since the burner flame is cooled by the exhaust gas.

Ferner ist von Vorteil, daß in der Brennkammer die Flammen­bildung durch Einbauten nicht beeinträchtigt wird. Viel­mehr werden durch die Einschnürung die Brennerflamme stabilisiert und die Verbrennungswerte weiter verbessert. Irgendwelche Bauteile sind demnach, um eine optimale Verbrennung zu erzielen, nicht aufzuheizen, so daß bereits in der Startphase eine stabile blaubrennende Flamme und damit eine schadstoffarme Verbrennung gegeben ist. Und da somit auch keine Einbauten und Halterungen umspült werden, arbeitet der erfindungsgemäß ausgebildete Brenner äußerst geräuscharm, wobei durch die im Brennrohr vorge­sehene Einschnürung die Betriebsgeräusche weiter gemindert werden können.It is also advantageous that the flame formation in the combustion chamber is not impaired by internals. Rather, the constriction stabilizes the burner flame and further improves the combustion values. Any components are therefore not to be heated in order to achieve optimal combustion, so that a stable blue-burning flame and thus low-pollutant combustion is already present in the starting phase. And since no fittings and holders are washed around, the burner designed according to the invention operates extremely quietly, the operating noise being able to be further reduced by the constriction provided in the combustion tube.

Der Bauaufwand, mittels dem eine derartige optimale Ver­brennung ermöglicht wird, ist äußerst gering, da lediglich in das Brennerrohr mehrere Freisparungen sowie eine Ein­schnürung, durch die auch die Stabilität des Brennerrohres gesteigert wird, einzuarbeiten sind. Durch die vorschlags­gemäße Konstruktion wird demnach nicht nur bezüglich der Verbrennungsqualität eine weitgehende Kessel-Brenn­kammerunabhängigkeit errreicht, sondern es werden auch auf jedem bekannten Kessel äußerst günstige Stickoxidwerte erzielt. Des weiteren können bestehende Anlagen ohne Schwierigkeiten leicht nachgerüstet werden, so daß kurz­zeitig die durch Heizungen gegebenen Abgasbelastungen gemindert werden können.The construction cost, by means of which such an optimal combustion is made possible, is extremely low, since only a number of cuts and a constriction, which also increases the stability of the burner tube, have to be incorporated into the burner tube. As a result of the proposed construction, not only is the boiler combustion chamber largely independent of the combustion quality, but extremely favorable nitrogen oxide values are also achieved on every known boiler. Furthermore, existing systems can be easily retrofitted without difficulty, so that the exhaust gas pollution caused by heating can be reduced for a short time.

In der Zeichnung sind unterschiedliche Ausführungsbei­spiele des gemäß der Erfindung ausgebildeten Brenners zur stöchiometrischen Verbrennung von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen dargestellt, die nachfolgend im einzelnen erläutert sind. Hierbei zeigt, jeweils in einem Längsschnitt und in schematischer Darstellung:

  • Figur 1 den Brenner mit in dessen Brennerrohr einge­arbeiteten Freisparungen,
  • Figur 2 den Brenner nach Figur 1 mit in Achsrichtung geneigt angeordneten Freisparungen,
  • Figur 3 den Brenner nach Figur 1 mit einer achssenkrecht angeordneten Blende und gemäß Figur 2 ausge­bildeten Freisparungen,
  • Figur 4 den Brenner nach Figur 1 mit einer zusätzlich in das Brennerrohr eingearbeiteten Einschnürung und
  • Figur 5 die bei dem Brenner nach Figur 4 vorgesehene Einschnürung in einer vergrößerten Dar­stellung.
The drawing shows different exemplary embodiments of the burner designed according to the invention for the stoichiometric combustion of liquid or gaseous fuels, which are explained in detail below. Here shows, each in a longitudinal section and in a schematic representation:
  • 1 shows the burner with cutouts incorporated into its burner tube,
  • FIG. 2 shows the burner according to FIG. 1 with cutouts arranged inclined in the axial direction,
  • 3 shows the burner according to FIG. 1 with an aperture arranged perpendicular to the axis and cutouts designed according to FIG. 2,
  • 4 shows the burner according to FIG. 1 with an additional constriction and
  • 5 shows the constriction provided in the burner according to FIG. 4 in an enlarged view.

Der in den Figuren 1 bis 4 dargestellte und mit 1, 1′ bzw. 1˝ bezeichnete Brenner dient zur stöchiometrischen Ver­brennung von flüssigen oder gasförmigen Medien und besteht im wesentlichen aus einem Brennerrohr 11 und einer Zerstäu­berdüse 12, der über eine mit einem Filter 17 versehenen Brennstoffleitung 15 mittels einer in dieser eingesetzten Pumpe 16 aus einem Vorratsbehälter 14 der Brennstoff zugeführt wird. Die Zerstäuberdüse 12, der eine Zündelektrode 18 oder eine Zündkerze zugeordnet ist, ist von einer Luftzuführungs­leitung 13 umgeben, in der die von einem Ventilator 19 geförderte Verbrennungsluft zugeführt wird. Die Luftzu­führungsleitung 13 ist hierbei durch eine Verlängerung des Brennerrohres 11 gebildet, die mittels eines Flansches 5 an der Wand 4 eines Heizkessels 2 befestigt ist, so daß das Brennerrohr 11 in dessen Kesselraum 3 hineinragt.The burner shown in Figures 1 to 4 and designated 1, 1 'or 1˝ is used for stoichiometric combustion of liquid or gaseous media and consists essentially of a burner tube 11 and an atomizer nozzle 12, which is provided with a filter 17 Fuel line 15 by means of a pump 16 used in this, the fuel is supplied from a storage container 14. The atomizing nozzle 12, which is assigned an ignition electrode 18 or a spark plug, is surrounded by an air supply line 13, in which the air is supplied by a fan 19 supplied combustion air is supplied. The air supply line 13 is formed here by an extension of the burner tube 11, which is fastened to the wall 4 of a heating boiler 2 by means of a flange 5, so that the burner tube 11 protrudes into the boiler chamber 3 thereof.

Zwischen dem Brennerrohr 11 und dem Luftzuführungsrohr 13 ist eine kegelig ausgebildete Blende 21 oder gemäß Figur 3 eine achssenkrecht angeordnete Blende 21′ eingesetzt, die zentrisch jeweils mit einer Blendenöffnung 22 bzw. 22′ versehen ist. Auf diese Weise ist in dem Brennerrohr 11 eine Brennkammer 20 geschaffen, in der der eingebrachte Brennstoff verbrannt wird und aus dessen Brennkammeröffnung 23 die Flamme F austritt.Between the burner tube 11 and the air supply tube 13, a conically shaped diaphragm 21 or, according to FIG. 3, an axially vertically arranged diaphragm 21 'is inserted, which is provided centrally with a diaphragm opening 22 or 22'. In this way, a combustion chamber 20 is created in the burner tube 11, in which the fuel introduced is burned and the flame F emerges from the combustion chamber opening 23 thereof.

Um in der Brennkammer 20 eine stöchiometrische Verbrennung auf einem niederen Temperaturniveau zu erzielen, sind in das Brennerrohr 11 sich in dessen Achsrichtung erstrecken­de gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete Frei­sparungen 31 bzw. 31′ eingearbeitet, die gemäß Figur 1 als parallel zur Längsachse A des Brennerrohres 11 verlau­fende Schlitze 32 und gemäß den Figuren 2 und 3 als zu dessen Achsrichtung A geneigt verlaufende Schlitze 32′ ausgebildet sind. Das durch die mit R bezeichneten Pfeile dargestellte Abgas kann somit aus dem Kesselraum 3 in die Brennkammer 2 gut verteilt einströmen. Das Abgas R wird hierbei aufgrund der durch die durch die Blendenöffnung 22 bzw. 22′ einströmende Verbrennungsluft sowie den einge­spritzten Brennstoff hervorgerufenen Injektorwirkung in jeder Betriebsphase des Brenners 1 in die Brennkammer 20 eingesogen, wobei gewissermaßen selbsttätig in Abhängigkeit von den Strömungsgeschwindigkeiten der Verbrennungsluft und/oder des Brennstoffes eine Regelung der eingesaugten Abgasmenge vorgenommen wird.In order to achieve stoichiometric combustion at a low temperature level in the combustion chamber 20, recesses 31 and 31 ', which are arranged in its axial direction and extend uniformly over the circumference, are incorporated in the burner tube 11, which according to FIG. 1 is parallel to the longitudinal axis A of the burner tube 11 extending slots 32 and according to Figures 2 and 3 as sloping to the axial direction A extending slots 32 'are formed. The exhaust gas represented by the arrows denoted by R can thus flow from the boiler chamber 3 into the combustion chamber 2 in a well-distributed manner. The exhaust gas R is sucked into the combustion chamber 20 in each operating phase of the burner 1 due to the combustion air flowing in through the aperture 22 or 22 'and the injected fuel, whereby to a certain extent automatically depending on the flow rates of the combustion air and / or the fuel is regulated the amount of exhaust gas sucked in.

Damit das Abgas R in der Flammenwurzel der Flamme F bei­gemischt wird, sind bei der Ausgestaltung nach Figur 1 die Freisparungen 31 in einem Bereich b angeordnet, der an der Anschlußstelle der Blende 21 an das Brennerrohr 11 beginnt und in einem Abstand a zur Blendenöffndung 22 endet, der gleich oder kleiner ist als deren zweifacher Druchmesser d. Außerdem entspricht die Summe der Quer­schnittsflächen der gleichmäßig über den Umfang des Brenner­rohres 11 verteilt angeordneten Freisparungen 31 etwa der Querschnittsfläche der Blendenöffnung 22.So that the exhaust gas R is mixed into the flame root of the flame F, in the embodiment according to FIG. 1 the cutouts 31 are arranged in an area b which begins at the connection point of the orifice 21 to the burner tube 11 and ends at a distance a from the orifice opening 22 , which is equal to or smaller than their double diameter d. In addition, the sum of the cross-sectional areas of the cutouts 31 arranged uniformly distributed over the circumference of the burner tube 11 corresponds approximately to the cross-sectional area of the aperture 22.

Bei der Ausgestaltung nach Figur 3 sind die in Achsrichtung A des Brennerrohres 11 geneigt angeordneten Freisparungen 31′ in einem Bereich b, in dieses eingearbeitet, der sich in einem Abstand a₁ von etwa 1/3 des Durchmessers d der Blendenöffnung 22′ und einem Abstand a₂ von etwa dem Zweifachen des Durchmessers d der Blendenöffnung 22′ zu dieser erstreckt. Aus diesen Parametern lassen sich ohne weiteres die Länge und die Breite der Freisparungen 31 bzw. 31′ bestimmen. Und da sich die Querschnittsflächen des einen Durchmesser D aufweisenden Brennerrohres 11 und der Blendenöffnung 22 bzw. 22′ etwa wie 10 : 1 ver­halten, ist durch die Beimischung des Abgases R in die Wurzel der Flamme F ein rußfreier Ausbrand gewährleistet.In the embodiment according to Figure 3, the recesses 31 'inclined in the axial direction A of the burner tube 11' are incorporated into an area b, which is at a distance a 1 of approximately 1/3 of the diameter d of the aperture 22 'and a distance a 2 extends from about twice the diameter d of the aperture 22 'to this. From these parameters, the length and width of the recesses 31 and 31 'can be easily determined. And since the cross-sectional areas of the burner tube 11 having a diameter D and the aperture 22 or 22 'behave approximately as 10: 1, the addition of the exhaust gas R into the root of the flame F ensures a soot-free burnout.

Gemäß den Figuren 4 und 5 kann, um das Betriebsverhalten des Brenners 1 weiter zu verbessern, in das Brennerrohr 11 im vorderen Bereich der Brennkammer 20 zusätzlich eine Einschnürung 41 eingearbeitet werden, die durch eine eingerollte Sicke 42 gebildet sein kann. Die Ein­schnürung 41 sollte in einem Abstand s vor der Brenn­kammeröffnung 23 angeordnet sein, der etwa 1/3 der Länge 1 der Brennkammer 20 entspricht. Außerdem sollte die Ein­schnürung 41 in dem in die Brennkammer 20 ragenden Bereich einen dreieckförmigen Querschnitt aufweisen, und die Übergänge 43 zwischen der Einschnürung 41 und dem Brenner­rohr 11 sollten konkav, deren Spitze 44 dagegen sollte konvex gekrümmt sein.According to FIGS. 4 and 5, in order to further improve the operating behavior of the burner 1, a constriction 41 can also be incorporated in the burner tube 11 in the front region of the combustion chamber 20, which can be formed by a rolled-in bead 42. The constriction 41 should be arranged at a distance s in front of the combustion chamber opening 23 which corresponds to approximately 1/3 of the length 1 of the combustion chamber 20. In addition, the constriction 41 should be in the area projecting into the combustion chamber 20 have a triangular cross section, and the transitions 43 between the constriction 41 and the burner tube 11 should be concave, the tip 44, however, should be convexly curved.

Die umlaufende Einschnürung 41, deren Höhe h mindestens der Wandstärke des Brennerrohres 11 entsprechen sollte, wirkt insbesondere in der Startphase des Brenners 1 gewis­sermaßen als Bremse, da durch diese die Flamme in das Innere der Brennkammer 20 abgelenkt wird und somit ein Wirbel entsteht, durch den eine Reduktionszone in der Brennkammer 20 gebildet wird. Außerdem werden durch diesen Wirbel die Schwingungen der Flamme gebrochen, so daß die Betriebsgeräusche des Brenners 1 vor allem bei einem Kaltstart in einem erheblichen Maße gemindert werden.The circumferential constriction 41, the height h of which should at least correspond to the wall thickness of the burner tube 11, acts as a brake, in particular in the start-up phase of the burner 1, since the flame is deflected by this into the interior of the combustion chamber 20 and thus a vortex is created, by which a reduction zone is formed in the combustion chamber 20. In addition, the vibrations of the flame are broken by this vortex, so that the operating noises of the burner 1 are reduced to a considerable extent, especially during a cold start.

Claims (14)

1. Brenner zur stöchiometrischen Verbrennung von flüs'­sigen oder gasförmigen Brennstoffen, bestehend aus einer Zerstäuberdüse, der über eine Brennstoffleitung der Brennstoff zuführbar ist, einer die Zerstäuberdüse umgebenden Luftzuführungsleitung für die von einem Ventilator oder dgl. der Zerstäuberdüse zuzuführenden Verbrennungsluft und einer durch ein in einen Kessel­raum ragendes Brennerrohr gebildeten Brennkammer, die mit einer Blende oder Stauscheibe versehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Einbringung von Abgas (R) aus dem Kesselraum (2) in die Brennkammer (20) das Brennerrohr (11) in dem der Blende (21) zugekehrten Bereich mit mehreren, vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten und sich in Längsrichtung des Brennerrohres (11) erstreckenden Freisparungen (31) versehen ist.1. Burner for the stoichiometric combustion of liquid or gaseous fuels, consisting of an atomizer nozzle which can be supplied with fuel via a fuel line, an air supply line surrounding the atomizer nozzle for the combustion air to be supplied by a fan or the like a combustion chamber which projects a boiler chamber and which is provided with a diaphragm or baffle plate,
characterized by
that for the introduction of exhaust gas (R) from the boiler space (2) into the combustion chamber (20) the burner tube (11) in the area facing the diaphragm (21) with several, preferably evenly distributed over the circumference arranged and extending in the longitudinal direction of the burner tube (11) recesses (31) is provided. 2. Brenner nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Freisparungen (31) des Brennerrohres (11) in ihrer Größe derart ausgebildet sind, daß die Summe der von dem Abgas durchströmten Querschnittsflächen der Freisparungen (31) etwa der Querschnittsfläche der Blenden­öffnung (21) entspricht.2. Burner according to claim 1,
characterized by
that the cutouts (31) of the burner tube (11) are designed in such a size that the sum of the cross-sectional areas of the cutouts (31) through which the exhaust gas flows corresponds approximately to the cross-sectional area of the aperture (21). 3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei einem Brennerrohr (11) mit einer nach außen in Richtung der Brennkammeröffnung (23) vorstehend geneigt verlaufenden Blende (21) die Freisparungen (31) in einem Bereich (b) in das Brennerrohr (11) eingearbeitet sind, der durch den Anschluß der Blende (21) an das Brennerrohr (11) und einem Abstand (a) von der Blendenöffnung (23) der gleich oder kleiner ist als deren zweifacher Durch­messer (d), bestimmt ist.3. Burner according to claim 1 or 2,
characterized by
that in a burner tube (11) with an outwardly inclined toward the combustion chamber opening (23) diaphragm (21) the recesses (31) are incorporated in an area (b) in the burner tube (11) by connecting the Diaphragm (21) on the burner tube (11) and a distance (a) from the diaphragm opening (23) which is equal to or smaller than its double diameter (d) is determined. 4. Brenner nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei einem Brenner (1˝) mit einer senkrecht zu dessen Längsachse (A) angeordneten Blende (21′) die Freisparungen (31′) in einem Bereich (b′) in das Brennerrohr (11) eingearbeitet sind, der sich in Abständen (a₁, a₂) von etwa zwei Drittel bis etwa bis zum Zweifachen des Durchmessers (d′) der Blendenöffnung (22′) zu dieser erstreckt.4. Burner according to claim 1 or 2,
characterized by
that in a burner (1˝) with a diaphragm (21 ') arranged perpendicular to its longitudinal axis (A), the recesses (31') are incorporated into the burner tube (11) in an area (b ') which is spaced at intervals ( a₁, a₂) of about two thirds to about two times the diameter (d ') of the aperture (22') extends to this. 5. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Freisparungen (31, 31′) als Längsschlitze (32, 32′) ausgebildet und parallel zur Längsachse (A) des Brenner­rohres (11) oder geneigt zu dieser verlaufend angeordnet sind.5. Burner according to one or more of claims 1 to 4,
characterized by
that the recesses (31, 31 ') are formed as longitudinal slots (32, 32') and are arranged parallel to the longitudinal axis (A) of the burner tube (11) or inclined to this. 6. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die in das Brennerrohr (11) eingearbeiteten Frei­sparungen (31) jeweils eine Länge (1) aufweisen, die etwa dem Durchmesser (d) der Blendenöffnung (22) entspricht.6. Burner according to one or more of claims 1 to 5,
characterized by
that the cutouts (31) incorporated into the burner tube (11) each have a length (1) which corresponds approximately to the diameter (d) of the aperture (22). 7. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Brennerrohr (11) im vorderen Bereich der Brenn­kammer (20) mit einer in diese ragenden vorzugsweise umlaufend ausgebildeten Einschnürung (41) versehen ist.7. Burner according to one or more of claims 1 to 6,
characterized,
that the burner tube (11) is provided in the front region of the combustion chamber (20) with a constriction (41) which preferably projects all the way around it. 8. Brenner nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einschnürung (41) in einem Abstand (s) vor der Brennkammeröffnung (23) angeordnet ist, der etwa 1/3 der Länge (1) der Brennkammer (20) entspricht.8. Burner according to claim 7,
characterized,
that the constriction (41) is arranged at a distance (s) in front of the combustion chamber opening (23) which corresponds to approximately 1/3 of the length (1) of the combustion chamber (20). 9. Brenner nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einschnürung (41) des Brennerrohres (11) durch eine in dieses eingerollte Sicke (42) oder durch ein in diesem angeordnetes Einsatzstück gebildet ist.9. Burner according to claim 7 or 8,
characterized,
that the constriction (41) of the burner tube (11) is formed by a bead (42) rolled into it or by an insert piece arranged therein. 10. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einschnürung (41) in dem in die Brennkammer (20) ragenden Bereich einen dreieckförmigen Querschnitt aufweist.10. Burner according to one or more of claims 7 to 9,
characterized,
that the constriction (41) has a triangular cross-section in the region projecting into the combustion chamber (20). 11. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprücvhe 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß einer oder beide Übergänge (43) zwischen der Ein­schnürung (4) und dem Brennerrohr (11) konkav gekrümmt ausgebildet sind.11. Burner according to one or more of claims 7 to 10,
characterized,
that one or both transitions (43) between the constriction (4) and the burner tube (11) are concavely curved. 12. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spitze (43) der Einschnürung (41) konvex ge­krümmt ausgebildet ist.12. Burner according to one or more of claims 7 to 11,
characterized,
that the tip (43) of the constriction (41) is convexly curved. 13. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Höhe (h) der Einschnürung (41) mindestens etwa der Wandstärke des Brennerrohres (11) entspricht.13. Burner according to one or more of claims 7 to 12,
characterized,
that the height (h) of the constriction (41) corresponds at least approximately to the wall thickness of the burner tube (11). 14. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Brennerrohr (11) und die Blendenöffnung (d) in ihren Durchmessern (D, d) derart bemessen sind, daß sich deren Querschnittsflächen etwa wie 10 : 1 verhalten.14. Burner according to one or more of claims 1 to 13,
characterized,
that the burner tube (11) and the aperture (d) are dimensioned in their diameters (D, d) such that their cross-sectional areas behave approximately as 10: 1.
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