EP0410135B1 - Brenner zur stöchiometrischen Verbrennung von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen - Google Patents

Brenner zur stöchiometrischen Verbrennung von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen Download PDF

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EP0410135B1
EP0410135B1 EP90111657A EP90111657A EP0410135B1 EP 0410135 B1 EP0410135 B1 EP 0410135B1 EP 90111657 A EP90111657 A EP 90111657A EP 90111657 A EP90111657 A EP 90111657A EP 0410135 B1 EP0410135 B1 EP 0410135B1
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EP
European Patent Office
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burner
pipe
combustion chamber
accordance
burner pipe
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP90111657A
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English (en)
French (fr)
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EP0410135A1 (de
Inventor
Dieter Bombis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ELCO Oel- und Gasbrennerwerk AG
Original Assignee
ELCO Oel- und Gasbrennerwerk AG
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Publication date
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Publication of EP0410135A1 publication Critical patent/EP0410135A1/de
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Publication of EP0410135B1 publication Critical patent/EP0410135B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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 burner tube formed into a boiler chamber and provided with an orifice or a baffle plate, the burner tube being provided with a plurality of openings, preferably evenly distributed over the circumference, in the area facing the orifice for introducing exhaust gas from the boiler chamber into the combustion chamber is.
  • 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.
  • a device for burning generator gas or heating oil in which a disk is arranged in front of the burner at a radial distance from the burner tube and has a central opening.
  • a conical extension area of the burner tube several bores are machined next to one another in the circumferential direction, through which exhaust gas is to flow from the boiler chamber into the combustion area.
  • the combustion air therefore not only reaches the combustion area through the central opening of the disc, but also between the latter and the burner tube. And since this is enlarged in diameter compared to the mixing area, the pressure is reduced and the combustion air is directed outwards in the expansion area, the supply of exhaust gas through the This counteracts drilling. Occasionally, even combustion air flows directly through the bores into the boiler room, so there is no good flame stability in this configuration.
  • the combustion air in a burner is introduced through holes or slits into a central mixing chamber in which a mixing zone is formed, hot recirculation gases are also supplied, but cooling of the burner flame is thus achieved not done, rather the temperature should be kept as high as possible. A good combustion of the air-fuel mixture cannot be achieved in this way.
  • the object of the invention is to design a burner of the type mentioned in such a way that an optimal gasification and extremely good combustion of the air-fuel mixture, especially also in the starting phase, is made possible in the combustion chamber and thus the proportion of nitrogen oxides in the exhaust gases can be reduced to a considerable extent 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 able to be retrofitted in order to improve the combustion in existing plants and thus to ensure a nitrogen oxide reduction.
  • the diaphragm only has a central diaphragm opening, that the burner tube is cylindrical and that the openings are designed as slots extending in the longitudinal direction of the burner tube, which are arranged parallel to the longitudinal axis of the burner tube or inclined to it are.
  • the orifices 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 openings should be incorporated into the burner tube in a region which extends at intervals of approximately two thirds to approximately up to twice the diameter of the diaphragm opening .
  • the openings machined into the burner tube each have a length that corresponds approximately to the diameter of the aperture.
  • the burner tube in the front region of the combustion chamber can also be provided with a constriction, preferably circumferentially projecting into 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 in the region projecting into the combustion chamber has a triangular cross section, 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 the diaphragm having only a central aperture, the burner tube being cylindrical and the openings consisting of slots, exhaust gas can flow into the combustion chamber to a sufficient extent and in a well-distributed manner, so that a blue-burning soot-free flame can be achieved with an extremely low proportion of nitrogen oxides in the exhaust gases.
  • the exhaust gas is sucked into the combustion chamber due to the injector effect 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 burner flame is stabilized by the constriction, even though it is supplied with colder exhaust gases, and the combustion values are further improved. Any components are therefore not to be heated in order to achieve optimal combustion, so that a stable blue-burning flame and thus a low-pollutant combustion is already given 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 FIGS. 1 to 4 and designated 1, 1 'or 1'' is used for the stoichiometric combustion of liquid or gaseous media and essentially consists of a burner tube 11 and an atomizing nozzle 12 which is connected to a filter 17 via a filter 17 provided fuel line 15 by means of a pump 16 used in this from a reservoir 14 of the fuel is supplied.
  • the atomizing nozzle 12, to which an ignition electrode 18 or a spark plug is assigned, is surrounded by an air supply line 13, in which the a combustion air conveyed to a fan 19 is supplied.
  • the air supply line 13 is in this case formed by an extension of the burner tube 11, which is fastened to the wall 4 of a boiler 2 by means of a flange 5, so that the burner tube 11 projects into the boiler chamber 3 thereof.
  • a conical orifice 21 or, as shown in FIG. 3, an orifice 21 'arranged perpendicular to the axis is inserted, each of which is provided centrally with an orifice opening 22 or 22'.
  • 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.
  • openings 31 and 31 ' which are arranged in the axial direction and extend in the axial direction thereof, are incorporated in the burner tube 11, which openings are shown in FIG. 1 as parallel to the longitudinal axis A of the burner tube 11 extending slots 32 and according to FIGS. 2 and 3 are designed as slots 32 'extending at an angle to the axial direction A.
  • 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 every operating phase of the burner 1 due to the combustion air flowing in through the orifice 22 and 22 ′ and the injected fuel, to a certain extent automatically depending on the flow rates of the combustion air and / or the fuel, the amount of exhaust gas sucked in is regulated.
  • the openings 31 are arranged in an area b which begins at the connection point of the screen 21 to the burner tube 11 and ends at a distance a from the screen opening 22 , which is equal to or smaller than their double diameter d.
  • the sum of the cross-sectional areas of the openings 31 arranged uniformly distributed over the circumference of the burner tube 11 corresponds approximately to the cross-sectional area of the aperture opening 22.
  • the slots 32 'arranged inclined in the axial direction A of the burner tube 11 are incorporated into this in 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.
  • the length and the width of the openings 31 and 31 ' can be easily determined from these parameters.
  • 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 worked into 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 is approximately 1/3 of the length l corresponds to the combustion chamber 20.
  • the constriction 41 should have a triangular cross section in the region projecting into the combustion chamber 20, and the transitions 43 between the constriction 41 and the burner tube 11 should be concave, the tip 44 of which, 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.

Landscapes

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

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, wobei zur Einbringung von Abgas aus dem Kesselraum in die Brennkammer das Brenerrohr in dem der Blende zugekehrten Bereich mit mehreren, vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten Öffnungen versehen ist.
  • 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.
  • Durch die DD-A-244 613 ist des weiteren eine Einrichtung zum Verbrennen von Generatorgas oder Heizöl bekannt, bei der vor dem Brenner mit radialem Abstand zu dem Brennerrohr eine Scheibe angeordnet ist, die eine zentrische Öffnung aufweist. Außerdem sind in einem kegelförmig gestalteten Erweiterungsbereich des Brennerrohres mehrere Bohrungen in Umfangsrichtung nebeneinander in dieses eingearbeitet, durch die Abgas aus dem Kesselraum in den Verbrennungsbereich einströmen soll.
  • Die Verbrennungsluft gelangt somit bei dieser Einrichtung nicht nur durch die zentrische Öffnung der Scheibe, sondern auch zwischen dieser und dem Brennerrohr in den Verbrennungsbereich. Und da dieser gegenüber dem Mischbereich im Durchmesser vergrößert ist, wird der Druck abgesenkt und die Verbrennungsluft wird im Erweiterungsbereich nach außen gelenkt, der Zuführung von Abgas durch die Bohrungen wird dadurch entgegengewirkt. Mitunter strömt sogar Verbrennungsluft unmittelbar durch die Bohrungen in den Kesselraum ab, eine gute Flammenstabilität ist demnach bei dieser Ausgestaltung nicht gegeben.
  • Bei der Mischeinrichtung nach der DE-A-28 21 932 wird zwar bei einem Brenner die Verbrennungsluft durch Löcher oder Schlitze in eine zentrische Mischkammer, in der eine Mischzone gebildet ist, eingebracht, außerdem werden heiße Rezirkulationsgase zugeführt, eine Abkühlung der Brennerflamme wird somit aber nicht vorgenommen, vielmehr soll die Temperatur so hoch wie möglich gehalten werden. Eine gute Verbrennung des Luft-Brennstoffgemisches ist auf diese Weise nicht zu erzielen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Brenner der eingangs genannten 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 Brenners in einem erheblichen Maße reduziert werden kann. des weiteren soll der Brenner äußert 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.
  • Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Blende lediglich eine zentrale Blendenöffnung aufweist, daß das Brennerrohr zylindrisch ausgebildet ist und daß die Öffnungen als sich in Längsrichtung des Brennerrohres erstreckende Schlitze ausgebildet sind, die parallel zur Längsachse des Brennerrohres oder geneigt zu dieser verlaufend angeordnet sind.
  • Zweckmäßig ist es hierbei, die Öffnungen des Brennerrohres in ihrer Größe derart auszubilden, daß die Summe der von dem Abgas durchströmten Querschnittsflächen der Öffnungen etwa der Querschnittsfläche der Blendenöffnung entspricht.
  • Bei einem Brennerrohr mit einer nach außen in Richtung der Brennkammeröffnung vorstehend geneigt verlaufenden Blende sollten die Öffnungen 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 Öffnungen in einem Bereich in das Brennerrohr eingearbeitet sein, der sich in Abständen von etwa zwei Drittel bis etwa bis zum Zweifachen des Durchmessers der Blendenöffnung zu dieser erstreckt.
  • Angebracht ist es des weiteren, wenn die in das Brennerrohr eingearbeiteten Öffnungen jeweils eine Länge aufweisen, die etwa dem Durchmesser der Blendenöffnung entspricht.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Wird ein Brenner gemäß der Erfindung ausgebildet, indem die Blende lediglich eine zentrischen Blendenöffnung aufweist, das Brennerrohr zylindrisch ausgebildet wird und die Öffnungen aus Schlitzen bestehen, 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 eingesogen 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.
  • Ferner ist von Vorteil, daß in der Brennkammer die Flammenbildung durch Einbauten nicht beeinträchtigt wird. Vielmehr wird durch die Einschnürung die Brennerflamme, obwohl dieser kältere Abgase zugeführt werden, stabilisiert und die Verbrennungswerte werden 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.
  • Der Bauaufwand, mittels dem eine derartige optimale Verbrennung ermöglicht wird, ist äußerst gering, da lediglich in das Brennerrohr mehrere Öffnungen 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 erreicht, 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.
  • 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 Öffnungen,
    Figur 2
    den Brenner nach Figur 1 mit in Achsrichtung geneigt angeordneten Öffnungen,
    Figur 3
    den Brenner nach Figur 1 mit einer achssenkrecht angeordneten Blende und gemäß Figur 2 ausgebildeten Öffnungen,
    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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 Öffnungen 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.
  • Damit das Abgas R in der Flammenwurzel der Flamme F beigemischt wird, sind bei der Ausgestaltung nach Figur 1 die Öffnungen 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 Öffnungen 31 etwa der Querschnittsfläche der Blendenöffnung 22.
  • Bei der Ausgestaltung nach Figur 3 sind die in Achsrichtung A des Brennerrohres 11 geneigt angeordneten Schlitze 32' 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 Öffnungen 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.
  • 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 l 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.
  • 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.

Claims (13)

  1. Brenner (1) zur stöchiometrischen Verbrennung von flüsigen oder gasförmigen Brennstoffen, bestehend aus einer Zerstäuberdüse (12), der über eine Brennstoffleitung (15) der Brennstoff zuführbar ist, einer die Zerstäuberdüse (12) umgebenden Luftzuführungsleitung (13) für die von einem Ventilator (19) oder dgl. der Zerstäuberdüse (12) zuzuführenden Verbrennungsluft und einer durch ein in einen Kesselraum (2) ragendes Brennerrohr (11) gebildeten Brennkammer (20), die mit einer Blende (21) versehen ist, wobei 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 Öffnungen (31) versehen ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Blende (21) lediglich eine zentrale Blendenöffnung (22, 22') aufweist, daß das Brennerrohr (11) zylindrisch ausgebildet ist, und daß die Öffnungen (31) als sich in Längsrichtung des Brennerrohres (11) erstreckende Schlitze (32, 32') ausgebildet sind, die parallel zur Längsachse (A) des Brennerrohres (11) oder geneigt zu dieser verlaufend angeordnet sind.
  2. Brenner nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Öffnungen (31) des Brennerrohres (11) in ihrer Größe derart ausgebildet sind, daß die Summe der von dem Abgas durchströmten Querschnittsflächen der Öffnungen (31) etwa der Querschnittsfläche der Blendenöffnung (22) entspricht.
  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 Öffnungen (31) in einem Bereich (b) in das Brennerrohr (11) eingearbeitet sind, der durch den Anschluß der Blende (21) an das Brennerrohr (11) und einen Abstand (a) von der Blendenöffnung (22), der gleich oder kleiner ist als deren zweifacher Durchmesser (d), bestimmt ist.
  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 Öffnungen (31') in einem Bereich (b') in das Brennerrohr (11) eingearbeitet sind, der sich in Abständen (a₁, a₂) von etwa zwei Drittel bis etwa zum Zweifachen des Durchmessers (d') der Blendenöffnung (22') zu dieser erstreckt.
  5. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die in das Brennerrohr (1) eingearbeiteten Öffnungen (31) jeweils eine Länge (l) aufweisen, die etwa dem Durchmesser (b) der Blendenöffnung (22) entspricht.
  6. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
    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. Brenner nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Einschnürung (41) in einem Abstand (s) vor der Brennkammeröffnung (23) angeordnet ist, der etwa 1/3 der Länge (l) der Brennkammer (20) entspricht.
  8. Brenner nach Anspruch 6 oder 7,
    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. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Einschnürung (41) in dem in die Brennkammer (20) ragenden Bereich einen dreieckförmigen Querschnitt aufweist.
  10. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß einer oder beide Übergänge (43) zwischen der Einschnürung (4) und dem Brennerrohr (11) konkav gekrümmt ausgebildet sind.
  11. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Spitze (43) der Einschnürung (41) konvex gekrümmt ausgebildet ist.
  12. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Höhe (h) der Einschnürung (41) mindestens etwa der Wandstärke des Brennerrohres (11) entspricht.
  13. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12,
    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.
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