EP0445393A2 - Burner with flue gas recirculation, especially forced-draught burner - Google Patents

Burner with flue gas recirculation, especially forced-draught burner Download PDF

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EP0445393A2
EP0445393A2 EP90123830A EP90123830A EP0445393A2 EP 0445393 A2 EP0445393 A2 EP 0445393A2 EP 90123830 A EP90123830 A EP 90123830A EP 90123830 A EP90123830 A EP 90123830A EP 0445393 A2 EP0445393 A2 EP 0445393A2
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EP
European Patent Office
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burner
exhaust gas
gas recirculation
burner according
supply device
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EP90123830A
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German (de)
French (fr)
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EP0445393B1 (en
EP0445393A3 (en
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Detlef Dipl.-Ing. Bohmann
Heinz-Peter Dipl.-Ing. Schricks
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Klockner Warmetechnik Zweigniederlassung Hechingen GmbH
Original Assignee
Klockner Warmetechnik Zweigniederlassung Hechingen GmbH
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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
    • F23C9/06—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber for completing combustion

Definitions

  • the invention relates to a burner, in particular forced draft burner, for boilers, combustion plants or the like, with an air supply device, a fuel supply device introducing liquid or gaseous fuel, a flame device immersing in a combustion chamber and forming the burner flame, and a part of the exhaust gases formed during the combustion exhaust gas recirculation duct returning to the air supply device.
  • the recirculated exhaust gases usually have a dew point of 50 - 60 ° C. If these flue gases therefore enter the burner, which is colder with regard to these temperatures and in which temperatures of approximately 30-40 ° C. prevail, water condenses out. As a result of this condensed water, corrosion occurs in the burner, causing not only rusting of steel parts, but also corroding electrical contacts, which can lead to malfunctions of the burner.
  • An object of the present invention is to prevent in a simple manner that water can condense out in the burner as a result of the recirculated exhaust gases.
  • an area of the exhaust gas recirculation channel which has a temperature above the dew point of the exhaust gases during operation of the burner is provided with at least one supply opening for outside air.
  • the dew point is reduced to a value which is below the temperature values present in the exhaust gas recirculation system.
  • the quantity ratio between the recirculated exhaust gas flow and the sucked-in outside air flow can be set by an adjustable feed opening, so that as a result the dew point can also be set exactly, to a value which is slightly below the temperatures occurring in the exhaust gas recirculation system. As a result, the amount of outside air supplied can be minimized.
  • the exhaust gas recirculation duct can on the one hand expediently be connected to the combustion chamber or to the downstream exhaust duct system, and at the other end it can either open on the suction or pressure side of the burner in the manner of an injector.
  • the feed opening in the exhaust gas recirculation duct is expediently provided with flow guiding elements in order to ensure an optimal inflow of the outside air. If these flow guide elements are adjustable, in particular designed to be pivotable, they can simultaneously serve to adjust the feed opening or the feed openings.
  • the flame device has a flame tube which is at least double-walled outside the combustion chamber, the area between the double walls forming the exhaust gas recirculation duct, and the outer wall being provided with the at least one feed opening, which is expediently ring-like can extend around the outer wall.
  • An optimal minimization of the supply of outside air can be achieved by a control device that adjusts the flow cross section of the supply opening depending on the minimum temperature in the exhaust gas recirculation duct.
  • the dew point is always kept at a value slightly above the present minimum temperature, even with changing temperatures in the burner.
  • a converter element converting solid particles into gaseous components is advantageously provided in the exhaust gas recirculation channel.
  • This converter element which essentially covers the entire cross section of the exhaust gas recirculation channel, is filter-like permeable and heat-resistant at least up to a temperature of 800 ° C.
  • a ceramic material, in particular aluminum oxide, has proven to be a particularly favorable material for the converter element. Since the solid particles are not held in the converter element but are converted into gaseous components due to the high temperature, the converter element cannot become clogged and therefore does not require any maintenance.
  • the converter element can have a pore size that generates a low flow resistance and exceeds the average diameter of dust and soot particles. This reduces the flow resistance.
  • the location of the exhaust gas recirculation channel can be arranged.
  • a schematically illustrated heating boiler 10 contains a combustion chamber 11, from which the exhaust gases generated during operation can be fed to a chimney (not shown) via an exhaust gas duct system 12. Both in the combustion chamber 11 and in the exhaust duct system 12, the walls heat up during operation, so that, for example, the water in a manner not shown Heating system is heated.
  • a boiler it can also be a waste incinerator or the like. act.
  • a fan burner 13 again shown only schematically, has a flame tube 14 on the output side, which projects into the combustion chamber 11 through a corresponding opening.
  • the passage of the flame tube 14 is usually designed as a holding device for the forced draft burner 13. This has not been shown to simplify FIG. 1.
  • a fuel feed line 15 runs from the forced draft burner 13 within the flame tube 14 to the end region of the flame tube 14 on the combustion chamber side.
  • a distributor nozzle 16 is arranged at the end of the fuel feed line 15.
  • a fan 17 arranged inside the fan burner 13 draws in outside air and blows it through the flame tube 14 into the combustion chamber 11.
  • Gaseous or liquid fuel for example natural gas or heating oil
  • This mixes with the outside air supplied through the flame tube 14 and does not produce a combustible mixture that has a known mixture Ignition device shown is electrically ignited, whereby a flame 18 is formed.
  • a baffle plate 19 in the combustion chamber end region of the flame tube 14 supports the desired formation of the flame 18. Since such boilers and forced draft burners are known in many ways, a more detailed description can be dispensed with.
  • a tubular exhaust gas recirculation duct 20 runs to the suction side of the fan 17. As a result, part of the exhaust gases generated is returned to the fan burner 13 and thus subjected to the combustion process again in order to improve the exhaust gas quality.
  • a converter element 21 for converting sucked-in solid particles, such as soot or dust, into gaseous constituents is arranged in the exhaust duct-side inlet region of the exhaust gas recirculation duct 20.
  • This converter element consists of a porous ceramic material, such as aluminum oxide (Al2O3) .
  • Al2O3 aluminum oxide
  • the exhaust gases can pass through the converter element 21 with low flow resistance since the pore size exceeds the average diameter of dust and soot particles. Since this converter element 21 is arranged directly on the exhaust gas duct system, that is to say on the boiler, it is heated to 400-600 ° C. by the exhaust gases.
  • the solid particles contained in the exhaust gas stream are removed by the Channel system of the porous ceramic material passed and come into multiple contact with the hot wall, so that they are burned into gaseous components. On the one hand, you can no longer get to the fan burner 13 and contaminate it, but they also do not remain in the converter element 21, so that it remains maintenance-free.
  • the high operating temperature of 400-600 ° C. is essential on the converter element 21, so that the converter element 21 should be heat-resistant at least up to a temperature of approximately 800 ° C.
  • the porous or filter-like permeable structure is also essential.
  • the converter element 21 can also consist of a porous, metallic pressed or sintered body or else of a compressed, e.g. pressed metal braid.
  • the exhaust gas recirculation duct 20 has an opening 22 which is connected to the surroundings and through which outside air can flow or is sucked into the exhaust gas recirculation duct 20.
  • the opening 22 is provided with a flow guiding element 23.
  • the hot exhaust gases usually have a dew point of 50 - 60 ° C.
  • They When they reach the fan burner 13, they are cooled down so far that their temperature drops below the dew point so that water condenses. This water undesirably causes corrosion in the warm forced draft burner 13. Such condensation is prevented through the opening 22.
  • the incoming outside air with a low moisture content is introduced at a point where the exhaust gases are still at a temperature above the dew point, that is, at a point where no condensation can yet occur.
  • the dew point is lowered to approx. 30-40 ° C., the dew point being set in such a way that the exhaust gases do not drop below the dew point even in the fan burner 13. This risk does not exist at a dew point of 30-40 ° C.
  • the opening 22 is designed to be adjustable in order to set the dew point, that is to say to set the admixing rate. This can be done, for example, by swiveling the flow guide element 23, by means of a sliding sleeve or another closure element.
  • the dew point can preferably also be regulated, that is, the opening cross section 22 is set depending on the exhaust gas temperature in the forced draft burner 13 so that the dew point is slightly below the exhaust gas temperature in the forced draft burner 13.
  • the second embodiment shown in FIG. 2 ent speaks largely of the first embodiment, so that the fan burner 13 and the flame tube 14 are shown again in a simplified manner.
  • An exhaust gas recirculation channel 25 now runs from the combustion chamber 11 to the forced draft burner 13.
  • the suction point in the combustion chamber 11 is located next to the passage opening for the flame tube 14, so that swirled exhaust gases at the flame attachment can reach the exhaust gas recirculation channel 25 and thus to the converter element 21 at its intake opening.
  • the exhaust gas recirculation channel 25 has an interrupted ring opening 26, which in turn is provided with a flow guiding element 27.
  • This flow guide element 27 can also be omitted in a simple embodiment. It is also possible to provide several openings in a staggered manner, which in turn are optionally provided with setting options, e.g. with a sliding tube that more or less closes these openings depending on their position.
  • this supply can also take place on the pressure side, for example in a manner not shown in the flame tube 14.
  • the outlet-side mouth of the exhaust gas recirculation duct 20 or 23 is designed in this case in the manner of an injector so that the exhaust gases result the flow of the blown Air is drawn into the air flow.
  • the flame tube 30 has an inner tube wall 31 and an outer tube wall 32.
  • the fuel supply line 15 runs with the distributor nozzle 16 and the air flow of the forced-air burner 13 is guided.
  • the intermediate region between the inner tube wall 31 and the outer tube wall 32 is designed as an exhaust gas recirculation channel 33.
  • An annular converter element 34 is located at the breakthrough point through the boiler wall of the boiler 10 between the inner tube wall 31 and the outer tube wall 32, so that exhaust gases are sucked into the exhaust gas recirculation channel 33 in the annular area around the inner tube wall 31.
  • the inner tube wall 31 projects into the combustion chamber 11.
  • annular opening 35 in the outer tube wall 32 serves to suck in outside air to that described above Manner and for the purpose described above.
  • annular flow guide element 36 is again provided at the ring opening 35.
  • the recirculated exhaust gases can be fed to the forced draft burner 13 either on the suction side or on the pressure side. If a pressure-side feed is provided, openings in the inner tube wall 31 with injector-like elements pointing inwards are sufficient.
  • converter element 21 of the first exemplary embodiment also apply mutatis mutandis to the other exemplary embodiments.
  • these openings or ring openings can be provided at any point in the exhaust gas recirculation duct, the only important thing being that the exhaust gas temperature at this point is not below the dew point at that point.

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Abstract

A burner, in particular a forced-draught burner for heating boilers, combustion installations or the like, is proposed, which is provided with an air supply device, a fuel supply device (15) which introduces liquid or gaseous fuel, a flame device (14) which penetrates into a combustion chamber (11) and forms the burner flame (18), and a waste gas return duct (20) which returns to the air supply device part of the waste gases formed during combustion. A region of the waste gas return duct (20), which during operation of the burner (13) has a temperature above the dew point of the waste gases, is provided with at least one supply opening (22) for outside air. By virtue of the inflowing dry outside air, which mixes with the waste gases, the dew point is on the whole reduced to such an extent that it lies below the temperatures prevailing in the waste gas return circuit. As a result of this, the condensation in the burner and thus the corrosion in the burner can be prevented in a simple manner. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner, insbesondere Gebläsebrenner, für Heizkessel, Verbrennungsanlagen od.dgl., mit einer Luftzuführungseinrichtung, einer flüssigen oder gasförmigen Brennstoff einleitenden Brennstoffzuführungseinrichtung, einer in einen Brennraum eintauchenden, die Brennerflamme bildenden Flammvorrichtung und einem einen Teil der bei der Verbrennung gebildeten Abgase zur Luftzuführungseinrichtung rückführenden Abgasrückführungskanal.The invention relates to a burner, in particular forced draft burner, for boilers, combustion plants or the like, with an air supply device, a fuel supply device introducing liquid or gaseous fuel, a flame device immersing in a combustion chamber and forming the burner flame, and a part of the exhaust gases formed during the combustion exhaust gas recirculation duct returning to the air supply device.

Zur Reduzierung von Schadstoffen im Abgas, also zur Verbesserung der Abgasqualität, ist es nicht nur bei Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge, sondern auch bei derartigen Brennern bekannt, einen Teil der Abgase wieder in den Verbrennungsprozeß rückzuführen, um eine Nachverbrennung von schädlichen Abgasbestandteilen zu erzielen. Hierzu werden Abgase aus dem Brennraum oder dem nachfolgenden Abgasführungs system abgesaugt und wieder der Lufzuführungseinrichtung des Brenners zugeführt.To reduce pollutants in the exhaust gas, i.e. to improve the exhaust gas quality, it is known not only in internal combustion engines for motor vehicles, but also in such burners, to recycle part of the exhaust gases back into the combustion process in order to achieve afterburning of harmful exhaust gas components. For this purpose, exhaust gases from the combustion chamber or the subsequent exhaust gas routing system vacuumed and fed back to the air supply device of the burner.

Die rückgeführten Abgase weisen üblicherweise einen Taupunkt von 50 - 60° C auf. Wenn diese Abgase daher in den bezüglich dieser Temperaturen kälteren Brenner gelangen, in dem Temperaturen von ca. 30 - 40° C herrschen, so kondensiert Wasser aus. Infolge dieses auskondensierten Wassers tritt Korrosion im Brenner auf, wodurch nicht nur Stahlteile rosten, sondern auch elektrische Kontakte korrodieren, was zu Funktionsstörungen des Brenners führen kann.The recirculated exhaust gases usually have a dew point of 50 - 60 ° C. If these flue gases therefore enter the burner, which is colder with regard to these temperatures and in which temperatures of approximately 30-40 ° C. prevail, water condenses out. As a result of this condensed water, corrosion occurs in the burner, causing not only rusting of steel parts, but also corroding electrical contacts, which can lead to malfunctions of the burner.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, auf einfache Weise zu verhindern, daß infolge der rückgeführten Abgase Wasser im Brenner auskondensieren kann.An object of the present invention is to prevent in a simple manner that water can condense out in the burner as a result of the recirculated exhaust gases.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein im Betrieb des Brenners eine Temperatur oberhalb des Taupunkts der Abgase aufweisender Bereich des Abgasrückführungskanals mit wenigstens einer Zuführöffnung für Außenluft versehen ist.This object is achieved in that an area of the exhaust gas recirculation channel which has a temperature above the dew point of the exhaust gases during operation of the burner is provided with at least one supply opening for outside air.

Durch die Zufuhr von trockener Außenluft, die durch die Zuführöffnung automatisch angesaugt wird, wird der Taupunkt auf einen Wert herabgesetzt, der unterhalb der im Abgasrückführungssystem vorliegenden Temperaturwerten liegt.By supplying dry outside air, which is automatically drawn in through the supply opening, the dew point is reduced to a value which is below the temperature values present in the exhaust gas recirculation system.

Dadurch wird zwar nach wie vor Wasserdampf mit den Abgasen über den Abgasrückführungskanal dem Brenner zugeführt, dort kann jedoch keine Kondensation stattfinden, so daß der Wasserdampf wieder dem Verbrennungsprozeß zugeführt und in den Brennraum rückgeführt wird. Eine Korrosion infolge von Wasser kann dadurch auf einfache Weise verhindert werden.As a result, water vapor with the exhaust gases is still fed to the burner via the exhaust gas recirculation channel, but no condensation can take place there, so that the water vapor is returned to the combustion process and returned to the combustion chamber. Corrosion due to water can be prevented in a simple manner.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Brenners möglich.Advantageous further developments and improvements of the burner specified in claim 1 are possible through the measures listed in the subclaims.

Durch eine einstellbar ausgebildete Zuführöffnung kann das Mengenverhältnis zwischen dem rückgeführten Abgasstrom und dem angesaugten Außenluftstrom eingestellt werden, so daß infolgedessen auch der Taupunkt exakt eingestellt werden kann, und zwar auf einen Wert, der geringfügig unter den im Abgasrückführungssystem auftretenden Temperaturen liegt. Hierdurch kann die Menge der zugeführten Außenluft minimiert werden.The quantity ratio between the recirculated exhaust gas flow and the sucked-in outside air flow can be set by an adjustable feed opening, so that as a result the dew point can also be set exactly, to a value which is slightly below the temperatures occurring in the exhaust gas recirculation system. As a result, the amount of outside air supplied can be minimized.

Zur Abgasrückführung kann der Abgasrückführungskanal einerseits zweckmäßigerweise am Brennraum oder am nachgeschalteten Abgaskanalsystem angeschlossen werden, und er kann am anderen Ende entweder in der Luftzuführungseinrichtung des Brenners saugseitig oder druckseitig nach Art eines Injektors münden.For exhaust gas recirculation, the exhaust gas recirculation duct can on the one hand expediently be connected to the combustion chamber or to the downstream exhaust duct system, and at the other end it can either open on the suction or pressure side of the burner in the manner of an injector.

Die Zuführöffnung im Abgasrückführungskanal ist zweckmäßigerweise mit Strömungsleitelementen versehen, um eine optimale Zuströmung der Außenluft sicherzustellen. Sind diese Strömungsleitelemente verstellbar, insbesondere schwenkbar ausgebildet, so können sie gleichzeitig zur Einstellung der Zuführöffnung bzw. der Zuführöffnungen dienen.The feed opening in the exhaust gas recirculation duct is expediently provided with flow guiding elements in order to ensure an optimal inflow of the outside air. If these flow guide elements are adjustable, in particular designed to be pivotable, they can simultaneously serve to adjust the feed opening or the feed openings.

Eine besonders kompakte und montagefreundliche Anordnung wird dadurch erreicht, daß die Flammvorrichtung ein wenigstens außerhalb des Brennraums doppelwandig ausgebildetes Flammrohr aufweist, wobei der Bereich zwischen den doppelten Wandungen den Abgasrückführungskanal bildet, und wobei die Außenwandung mit der wenigstens einen Zuführöffnung versehen ist, die sich zweckmäßigerweise ringartig um die Außenwandung erstrecken kann. Beim Anbringen des Brenners an den Heizkessel oder an eine andere Verbrennungsanlage wird dann gleichzeitig der Abgasrückführungskanal mit Zuführöffnung automatisch mitangeschlossen.A particularly compact and easy-to-assemble arrangement is achieved in that the flame device has a flame tube which is at least double-walled outside the combustion chamber, the area between the double walls forming the exhaust gas recirculation duct, and the outer wall being provided with the at least one feed opening, which is expediently ring-like can extend around the outer wall. When the burner is attached to the boiler or to another combustion system, the flue gas recirculation duct with feed opening is automatically connected at the same time.

Eine optimale Minimierung der Zufuhr von Außenluft kann durch eine Regelvorrichtung erreicht werden, die den Strömungsquerschnitt der Zuführöffnung in Abhängigkeit der Minimaltemperatur im Abgasrückführungskanal einstellt. Hierdurch wird der Taupunkt auch bei wechselnden Temperaturen im Brenner immer auf einem Wert gehalten, der geringfügig über der jeweils vorliegenden Minimaltemperatur liegt.An optimal minimization of the supply of outside air can be achieved by a control device that adjusts the flow cross section of the supply opening depending on the minimum temperature in the exhaust gas recirculation duct. As a result, the dew point is always kept at a value slightly above the present minimum temperature, even with changing temperatures in the burner.

Da die Funktion des Brenners außer durch Feuchtigkeit auch durch Ruß- und Staubpartikel beeinträchtigt werden kann, die zusammen mit den rückgeführten Abgasen zum Brenner gelangen können, ist in vorteilhafter Weise im Abgasrückführungskanal ein Festpartikel in gasförmige Bestandteile umwandelndes Konverterelement vorgesehen. Dieses im wesentlichen den gesamten Querschnitt des Abgasrückführungskanals überdeckende Konverterelement ist filterartig durchlässig und wenigstens bis zu einer Temperatur von 800° C hitzebeständig ausgebildet. Als besonders günstiges Material für das Konverterelement hat sich ein Keramikmaterial, insbesondere Aluminiumoxid, erwiesen. Da die Festpartikel im Konverterelement nicht festgehalten, sondern infolge der hohen Temperatur in gasförmige Bestandteile umgewandelt werden, kann sich das Konverterelement nicht zusetzen und bedarf daher keiner Wartung.Since the function of the burner can be impaired in addition to moisture by soot and dust particles which can reach the burner together with the recirculated exhaust gases, a converter element converting solid particles into gaseous components is advantageously provided in the exhaust gas recirculation channel. This converter element, which essentially covers the entire cross section of the exhaust gas recirculation channel, is filter-like permeable and heat-resistant at least up to a temperature of 800 ° C. A ceramic material, in particular aluminum oxide, has proven to be a particularly favorable material for the converter element. Since the solid particles are not held in the converter element but are converted into gaseous components due to the high temperature, the converter element cannot become clogged and therefore does not require any maintenance.

Da die Festpartikel nicht ausgefiltert werden müssen, kann das Konverterelement eine einen geringen Strömungswiderstand erzeugende, den mittleren Durchmesser von Staub- und Rußteilchen übersteigende Porengröße aufweisen. Hierdurch wird der Strömungswiderstand verkleinert.Since the solid particles do not have to be filtered out, the converter element can have a pore size that generates a low flow resistance and exceeds the average diameter of dust and soot particles. This reduces the flow resistance.

Um das Konverterelement auf seine Arbeitstemperatur von 400 - 600° C zu bringen, braucht es lediglich an einer im Betrieb des Brenners eine derartige Temperatur aufweisen den Stelle des Abgasrückführungskanals angeordnet werden.In order to bring the converter element to its working temperature of 400-600 ° C, it only needs to have such a temperature on one of the burners during operation the location of the exhaust gas recirculation channel can be arranged.

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1
einen an einem Heizkessel angeschlossenen Gebläsebrenner mit einem am Abgaskanalsystem des Heizkessels angeschlossenen Abgasrückführungskanal als zum Teil im Schnitt dargestelltes erstes Ausführungsbeispiel,
Fig. 2
eine entsprechende Teildarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels mit einem am Brennraum des Heizkessels angeschlossenen Abgasrückführungskanal und
Fig. 3
einen als Ringkanal am doppelwandigen Flammrohr des Brenners ausgebildeten Abgasrückführungskanal als drittes Ausführungsbeispiel.
Three embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description. Show it:
Fig. 1
a forced draft burner connected to a heating boiler with an exhaust gas recirculation channel connected to the exhaust gas duct system of the heating boiler as a first exemplary embodiment shown partly in section,
Fig. 2
a corresponding partial representation of a second embodiment with an exhaust gas recirculation duct connected to the combustion chamber of the boiler and
Fig. 3
an exhaust gas recirculation duct designed as an annular duct on the double-walled flame tube of the burner as a third exemplary embodiment.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel enthält ein schematisch dargestellter Heizkessel 10 einen Brennraum 11, aus dem die im Betrieb erzeugten Abgase über ein Abgaskanalsystem 12 einem nicht dargestellten Schornstein zugeführt werden können. Sowohl im Brennraum 11 als auch im Abgaskanalsystem 12 erhitzen sich im Betrieb die Wandungen, wodurch in nicht dargestellter Weise z.B. das Wasser einer Heizungsanlage erhitzt wird. Anstelle eines Heizkessels kann es sich hier auch um eine Verbrennungsanlage für Müll od.dgl. handeln.In the first exemplary embodiment shown in FIG. 1, a schematically illustrated heating boiler 10 contains a combustion chamber 11, from which the exhaust gases generated during operation can be fed to a chimney (not shown) via an exhaust gas duct system 12. Both in the combustion chamber 11 and in the exhaust duct system 12, the walls heat up during operation, so that, for example, the water in a manner not shown Heating system is heated. Instead of a boiler, it can also be a waste incinerator or the like. act.

Ein wiederum nur schematisch dargestellter Gebläsebrenner 13 weist ausgangsseitig ein Flammrohr 14 auf, das in den Brennraum 11 durch eine entsprechende Öffnung hindurch hineinragt. Die Durchführung des Flammrohrs 14 ist gewöhnlich als Haltevorrichtung für den Gebläsebrenner 13 ausgebildet. Dies wurde zur Vereinfachung von Fig. 1 nicht dargestellt.A fan burner 13, again shown only schematically, has a flame tube 14 on the output side, which projects into the combustion chamber 11 through a corresponding opening. The passage of the flame tube 14 is usually designed as a holding device for the forced draft burner 13. This has not been shown to simplify FIG. 1.

Innerhalb des Flammrohrs 14 verläuft vom Gebläsebrenner 13 aus eine Brennstoffzuführungsleitung 15 bis in den brennraumseitigen Endbereich des Flammrohrs 14. Am Ende der Brennstoffzuführungsleitung 15 ist eine Verteilerdüse 16 angeordnet. Ein im Innern des Gebläsebrenners 13 angeordnetes Gebläse 17 saugt Außenluft an und bläst sie durch das Flammrohr 14 in den Brennraum 11.A fuel feed line 15 runs from the forced draft burner 13 within the flame tube 14 to the end region of the flame tube 14 on the combustion chamber side. A distributor nozzle 16 is arranged at the end of the fuel feed line 15. A fan 17 arranged inside the fan burner 13 draws in outside air and blows it through the flame tube 14 into the combustion chamber 11.

Gasförmiger oder flüssiger Brennstoff, z.B. Erdgas oder Heizöl , wird üblicherweise über eine nicht dargestellte Pumpe durch die Brennstoffzuführungsleitung 15 zur Verteilerdüse 16 gepumpt, die einen kegeligen Brennstoffstrahl in den Brennraum 11 hinein erzeugt. Dieser vermischt sich mit der durch das Flammrohr 14 zugeführten Außenluft und erzeugt ein brennfähiges Gemisch, das über eine bekannte, nicht dargestellte Zündeinrichtung elektrisch gezündet wird, wodurch sich eine Flamme 18 ausbildet. Ein Leitblech 19 im brennraumseitigen Endbereich des Flammrohrs 14 unterstützt die gewünschte Ausbildung der Flamme 18. Da derartige Heizkessel und Gebläsebrenner in vielfältiger Weise bekannt sind, kann auf eine detailliertere Beschreibung verzichtet werden.Gaseous or liquid fuel, for example natural gas or heating oil, is usually pumped via a pump, not shown, through the fuel supply line 15 to the distributor nozzle 16, which generates a conical fuel jet into the combustion chamber 11. This mixes with the outside air supplied through the flame tube 14 and does not produce a combustible mixture that has a known mixture Ignition device shown is electrically ignited, whereby a flame 18 is formed. A baffle plate 19 in the combustion chamber end region of the flame tube 14 supports the desired formation of the flame 18. Since such boilers and forced draft burners are known in many ways, a more detailed description can be dispensed with.

Vom Abgaskanalsystem 12 aus verläuft ein rohrförmig ausgebildeter Abgasrückführungskanal 20 zur Saugseite des Gebläses 17. Hierdurch wird ein Teil der erzeugten Abgase wieder in den Gebläsebrenner 13 rückgeführt und damit erneut dem Verbrennungsprozeß unterzogen, um die Abgasqualität zu verbessern.From the exhaust gas duct system 12, a tubular exhaust gas recirculation duct 20 runs to the suction side of the fan 17. As a result, part of the exhaust gases generated is returned to the fan burner 13 and thus subjected to the combustion process again in order to improve the exhaust gas quality.

Im abgaskanalseitigen Einlaßbereich des Abgasrückführungskanals 20 ist ein Konverterelement 21 zur Umwandlung von angesaugten Festpartikeln, wie Ruß oder Staub, in gasförmige Bestandteile angeordnet. Dieses Konverterelement besteht aus einem porösen Keramikmaterial, z.B. aus Aluminiumoxid

        (Al₂O₃)

. Durch das Konverterelement 21 können die Abgase mit geringem Strömungswiderstand hindurchgelangen, da die Porengröße den mittleren Durchmesser von Staub- und Rußteilchen übersteigt. Da dieses Konverterelement 21 direkt am Abgaskanalsystem, also am Heizkessel , angeordnet ist, wird es durch die Abgase auf 400 - 600° C aufgeheizt. Die im Abgasstrom enthaltenen Festpartikel werden durch das Kanalsystem des porösen Keramikmaterials hindurchgeführt und gelangen in vielfachen Kontakt mit der heißen Wandung, so daß sie in gasförmige Bestandteile verbrannt werden. Sie können somit einerseits nicht mehr zum Gebläsebrenner 13 gelangen und diesen verunreinigen, bleiben jedoch auch nicht im Konverterelement 21 zurück, so daß dieses wartungsfrei sauber bleibt.A converter element 21 for converting sucked-in solid particles, such as soot or dust, into gaseous constituents is arranged in the exhaust duct-side inlet region of the exhaust gas recirculation duct 20. This converter element consists of a porous ceramic material, such as aluminum oxide

(Al₂O₃)

. The exhaust gases can pass through the converter element 21 with low flow resistance since the pore size exceeds the average diameter of dust and soot particles. Since this converter element 21 is arranged directly on the exhaust gas duct system, that is to say on the boiler, it is heated to 400-600 ° C. by the exhaust gases. The solid particles contained in the exhaust gas stream are removed by the Channel system of the porous ceramic material passed and come into multiple contact with the hot wall, so that they are burned into gaseous components. On the one hand, you can no longer get to the fan burner 13 and contaminate it, but they also do not remain in the converter element 21, so that it remains maintenance-free.

Wesentlich am Konverterelement 21 ist die hohe Betriebstemperatur von 400 - 600° C, so daß das Konverterelement 21 wenigstens bis zu einer Temperatur von ca. 800° C hitzebeständig ausgebildet sein sollte. Weiterhin wesentlich ist die poröse bzw. filterartig durchlässige Struktur. Hierzu kann das Konverterelement 21 auch aus einem porösen, metallischen Preß- oder Sinterkörper bestehen oder aber aus einem verdichteten, z.B. gepreßten Metallgeflecht.The high operating temperature of 400-600 ° C. is essential on the converter element 21, so that the converter element 21 should be heat-resistant at least up to a temperature of approximately 800 ° C. The porous or filter-like permeable structure is also essential. For this purpose, the converter element 21 can also consist of a porous, metallic pressed or sintered body or else of a compressed, e.g. pressed metal braid.

Weiterhin weist der Abgasrückführungskanal 20 eine mit der Umgebung verbundene Öffnung 22 auf, durch die Außenluft in den Abgasrückführungskanal 20 hineinströmen kann bzw. hineingesaugt wird. Zur strömungsgünstigen Einführung der Außenluft ist die Öffnung 22 mit einem Strömungsleitelement 23 versehen.Furthermore, the exhaust gas recirculation duct 20 has an opening 22 which is connected to the surroundings and through which outside air can flow or is sucked into the exhaust gas recirculation duct 20. For the aerodynamic introduction of the outside air, the opening 22 is provided with a flow guiding element 23.

Die heißen Abgase weisen üblicherweise einen Taupunkt von 50 - 60° C auf. Wenn sie den Gebläsebrenner 13 erreichen, werden sie dort so weit abgekühlt, daß ihre Temperatur unter den Taupunkt absinkt, so daß Wasser auskondensiert. Dieses Wasser verursacht in unerwünschter Weise Korrosion im warmen Gebläsebrenner 13. Durch die Öffnung 22 wird eine derartige Kondensation verhindert. Die zuströmende Außenluft mit geringem Feuchtigkeitsgehalt wird an einer Stelle eingeleitet, an der die Abgase noch eine Temperatur über dem Taupunkt aufweisen, also an einer Stelle, an der noch keine Kondensation auftreten kann. Durch das Zumischen von trockener Außenluft wird der Taupunkt auf ca. 30 - 40° C abgesenkt, wobei die Taupunkteinstellung so vorgenommen wird, daß die Abgase auch im Gebläsebrenner 13 den Taupunkt nicht unterschreiten. Diese Gefahr besteht bei einem Taupunkt von 30-40°C nicht.The hot exhaust gases usually have a dew point of 50 - 60 ° C. When they reach the fan burner 13, they are cooled down so far that their temperature drops below the dew point so that water condenses. This water undesirably causes corrosion in the warm forced draft burner 13. Such condensation is prevented through the opening 22. The incoming outside air with a low moisture content is introduced at a point where the exhaust gases are still at a temperature above the dew point, that is, at a point where no condensation can yet occur. By adding dry outside air, the dew point is lowered to approx. 30-40 ° C., the dew point being set in such a way that the exhaust gases do not drop below the dew point even in the fan burner 13. This risk does not exist at a dew point of 30-40 ° C.

Zum Einstellen des Taupunkts, also zur Einstellung der Zumischquote, ist die Öffnung 22 einstellbar ausgebildet. Dies kann beispielsweise durch Schwenken des Strömungsleitelements 23 erfolgen, durch eine Schiebehülse oder ein anderes Verschlußelement. Die Taupunkteinstellung kann dabei vorzugsweise auch geregelt erfolgen, das heißt, der Öffnungsquerschnitt 22 wird in Abhängigkeit der Abgastemperatur im Gebläsebrenner 13 so eingestellt, daß der Taupunkt geringfügig unter der Abgastemperatur im Gebläsebrenner 13 liegt.The opening 22 is designed to be adjustable in order to set the dew point, that is to say to set the admixing rate. This can be done, for example, by swiveling the flow guide element 23, by means of a sliding sleeve or another closure element. The dew point can preferably also be regulated, that is, the opening cross section 22 is set depending on the exhaust gas temperature in the forced draft burner 13 so that the dew point is slightly below the exhaust gas temperature in the forced draft burner 13.

Das in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel ent spricht weitgehend dem ersten Ausführungsbeispiel, so daß der Gebläsebrenner 13 und das Flammrohr 14 nochmals vereinfacht dargestellt sind. Ein Abgasrückführungskanal 25 verläuft nunmehr vom Brennraum 11 zum Gebläsebrenner 13. Die Ansaugstelle im Brennraum 11 liegt neben der Durchführungsöffnung für das Flammrohr 14, so daß verwirbelte Abgase am Flammenansatz zum Abgasrückführungskanal 25 und damit zum Konverterelement 21 an dessen Ansaugöffnung gelangen können.The second embodiment shown in FIG. 2 ent speaks largely of the first embodiment, so that the fan burner 13 and the flame tube 14 are shown again in a simplified manner. An exhaust gas recirculation channel 25 now runs from the combustion chamber 11 to the forced draft burner 13. The suction point in the combustion chamber 11 is located next to the passage opening for the flame tube 14, so that swirled exhaust gases at the flame attachment can reach the exhaust gas recirculation channel 25 and thus to the converter element 21 at its intake opening.

Zur Zuführung von Außenluft weist der Abgasrückführungskanal 25 eine unterbrochene Ringöffnung 26 auf, die wiederum mit einem Strömungsleitelement 27 versehen ist. Dieses Strömungsleitelement 27 kann in einer einfachen Ausführung auch entfallen. Weiterhin ist es möglich, auch mehrere Öffnungen gestaffelt vorzusehen, die wiederum wahlweise mit Einstellmöglichkeiten versehen sind, z.B. mit einem Schieberohr, das diese Öffnungen in Abhängigkeit seiner Stellung mehr oder weniger verschließt.To supply outside air, the exhaust gas recirculation channel 25 has an interrupted ring opening 26, which in turn is provided with a flow guiding element 27. This flow guide element 27 can also be omitted in a simple embodiment. It is also possible to provide several openings in a staggered manner, which in turn are optionally provided with setting options, e.g. with a sliding tube that more or less closes these openings depending on their position.

Anstelle der Zuführung der Abgase zur Saugseite des Gebläsebrenners 13 kann diese Zuführung auch druckseitig erfolgen, z.B. in nicht dargestellter Weise in das Flammrohr 14. Die auslaßseitige Mündung des Abgasrückführungskanals 20 bzw. 23 ist in diesem Falle nach Art eines Injektors ausgebildet, damit die Abgase infolge der Strömung der eingeblasenen Luft mit in den Luftstrom hineingezogen werden.Instead of supplying the exhaust gases to the suction side of the fan burner 13, this supply can also take place on the pressure side, for example in a manner not shown in the flame tube 14. The outlet-side mouth of the exhaust gas recirculation duct 20 or 23 is designed in this case in the manner of an injector so that the exhaust gases result the flow of the blown Air is drawn into the air flow.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zur Vereinfachung lediglich ein doppelwandig ausgebildetes Flammrohr 30 dargestellt, das in den Brennraum 11 hineinragt. Die übrigen, zum Teil nicht dargestellten Bestandteile entsprechen denjenigen der bisherigen Ausführungsbeispiele und sind nicht nochmals beschrieben.In the exemplary embodiment shown in FIG. 3, for simplification only a double-walled flame tube 30 is shown, which protrudes into the combustion chamber 11. The remaining components, some of which are not shown, correspond to those of the previous exemplary embodiments and are not described again.

Das Flammrohr 30 weist eine innere Rohrwandung 31 und eine äußere Rohrwandung 32 auf. Im Inneren der inneren Rohrwandung 31, die das eigentliche Flammrohr darstellt, verläuft die Brennstoffzuführungsleitung 15 mit Verteilerdüse 16 und wird der Luftstrom des Gebläsebrenners 13 geführt. Der Zwischenbereich zwischen der inneren Rohrwandung 31 und der äußeren Rohrwandung 32 ist als Abgasrückführungskanal 33 ausgebildet. Ein ringförmiges Konverterelement 34 befindet sich an der Durchbruchstelle durch die Kesselwandung des Heizkessels 10 zwischen der inneren Rohrwandung 31 und der äußeren Rohrwandung 32, so daß Abgase im ringförmigen Bereich um die innere Rohrwandung 31 in den Abgasrückführungskanal 33 hineingesaugt werden. Die innere Rohrwandung 31 steht dabei in den Brennraum 11 hinein vor.The flame tube 30 has an inner tube wall 31 and an outer tube wall 32. In the interior of the inner tube wall 31, which is the actual flame tube, the fuel supply line 15 runs with the distributor nozzle 16 and the air flow of the forced-air burner 13 is guided. The intermediate region between the inner tube wall 31 and the outer tube wall 32 is designed as an exhaust gas recirculation channel 33. An annular converter element 34 is located at the breakthrough point through the boiler wall of the boiler 10 between the inner tube wall 31 and the outer tube wall 32, so that exhaust gases are sucked into the exhaust gas recirculation channel 33 in the annular area around the inner tube wall 31. The inner tube wall 31 projects into the combustion chamber 11.

Eine Ringöffnung 35 in der äußeren Rohrwandung 32 dient zum Ansaugen von Außenluft auf die vorstehend beschriebene Weise und zu vorstehend beschriebenem Zweck. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist wiederum ein ringförmiges Strömungsleitelement 36 an der Ringöffnung 35 vorgesehen.An annular opening 35 in the outer tube wall 32 serves to suck in outside air to that described above Manner and for the purpose described above. In this embodiment too, an annular flow guide element 36 is again provided at the ring opening 35.

Die rückgeführten Abgase können wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen entweder saugseitig oder druckseitig dem Gebläsebrenner 13 zugeführt werden. Ist eine druckseitige Zuführung vorgesehen, so genügen Öffnungen in der inneren Rohrwandung 31 mit injektorartigen, nach innen weisenden Elementen.As in the previous exemplary embodiments, the recirculated exhaust gases can be fed to the forced draft burner 13 either on the suction side or on the pressure side. If a pressure-side feed is provided, openings in the inner tube wall 31 with injector-like elements pointing inwards are sufficient.

Selbstverständlich gelten die Ausführungen zum Konverterelement 21 des ersten Ausführungsbeispiels sinngemäß auch für die übrigen Ausführungsbeispiele. Dasselbe gilt für die Verstellbarkeit der Öffnungen für die Außenluft und gegebenenfalls für deren Regelbarkeit. Diese Öffnungen bzw. Ringöffnungen können prinzipiell an jeder Stelle des Abgasrückführungskanals vorgesehen sein, wesentlich dabei ist lediglich, daß der Taupunkt der Abgase an dieser Stelle noch nicht durch die dort vorliegende Abgastemperatur unterschritten wird.Of course, the explanations for converter element 21 of the first exemplary embodiment also apply mutatis mutandis to the other exemplary embodiments. The same applies to the adjustability of the openings for the outside air and, if necessary, to their controllability. In principle, these openings or ring openings can be provided at any point in the exhaust gas recirculation duct, the only important thing being that the exhaust gas temperature at this point is not below the dew point at that point.

Claims (13)

Brenner,insbesondere Gebläsebrenner, für Heizkessel, Verbrennungsanlagen od.dgl., mit einer Luftzuführungseinrichtung, einer flüssigen oder gasförmigen Brennstoff einleitenden Brennstoffzuführungseinrichtung, einer in einen Brennraum eintauchenden, die Brennerflamme bildenden Flammvorrichtung und einem einen Teil der bei der Verbrennung gebildeten Abgase zur Luftzuführungseinrichtung rückführenden Abgasrückführungskanal, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Betrieb des Brenners (13) eine Temperatur oberhalb des Taupunkts der Abgase aufweisender Bereich des Abgasrückführungskanals (20;25;33) mit wenigstens einer Zuführöffnung (22;26;35) für Außenluft versehen ist.Burners, in particular forced draft burners, for boilers, combustion plants or the like, with an air supply device, a fuel supply device introducing liquid or gaseous fuel, a flame device immersing in a combustion chamber and forming the burner flame, and a part of the exhaust gases formed during the combustion and returning the exhaust gas return duct to the air supply device , characterized in that an area of the exhaust gas recirculation duct (20; 25; 33) having a temperature above the dew point of the exhaust gases during operation of the burner (13) is provided with at least one supply opening (22; 26; 35) for outside air. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasrückführungskanal (20;25;33) am Brennraum (11) oder am nachgeschalteten Abgaskanalsystem (12) angeschlossen ist.Burner according to claim 1, characterized in that the exhaust gas recirculation duct (20; 25; 33) is connected to the combustion chamber (11) or to the downstream exhaust duct system (12). Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasrückführungskanal (20;25;33) in der Luftzuführungseinrichtung des Brenners (13) saugseitig mündet.Burner according to claim 1 or 2, characterized in that the exhaust gas recirculation duct (20; 25; 33) opens into the air supply device of the burner (13) on the suction side. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasrückführungskanal in der Luftzuführungseinrichtung des Brenners (13) druckseitig nach Art eines Injektors mündet.Burner according to Claim 1 or 2, characterized in that the exhaust gas recirculation duct opens into the air supply device of the burner (13) on the pressure side in the manner of an injector. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Zuführöffnung (22; 26;35) mit Strömungsleitelementen (23;27;36) versehen ist.Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one feed opening (22; 26; 35) is provided with flow guide elements (23; 27; 36). Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammvorrichtung ein wenigstens außerhalb des Brennraums (11) doppelwandig ausgebildetes Flammrohr (30) aufweist, wobei der Bereich zwischen den doppelten Wandungen (31,32) den Abgasrückführungskanal (33) bildet, und daß die Außenwandung (32) mit der wenigstens einen Zuführöffnung (35) versehen ist.Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the flame device has a flame tube (30) which is double-walled at least outside the combustion chamber (11), the region between the double walls (31, 32) forming the exhaust gas recirculation channel (33), and in that the outer wall (32) is provided with the at least one feed opening (35). Brenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zuführöffnung (35) ringartig um die Außenwandung (32) erstreckt.Burner according to claim 6, characterized in that the feed opening (35) extends like a ring around the outer wall (32). Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführöffnung (22;26;35) einstellbar ausgebildet ist.Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the feed opening (22; 26; 35) is designed to be adjustable. Brenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Strömungsquerschnitt der Zuführöffnung (22;26;35) in Abhängigkeit der Minimaltemperatur im Abgasrückführungskreis einstellende Regelvorrichtung vorgesehen ist.Burner according to claim 8, characterized in that a control device is provided which adjusts the flow cross-section of the feed opening (22; 26; 35) as a function of the minimum temperature in the exhaust gas recirculation circuit. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Abgasrückführungskanal (20;25;33) ein Festpartikel in gasförmige Bestandteile umwandelndes Konverterelement (21;34) vorgesehen ist.Burner according to one of the preceding claims, characterized in that a converter element (21; 34) converting solid particles into gaseous components is provided in the exhaust gas recirculation duct (20; 25; 33). Brenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das im wesentlichen den gesamten Querschnitt des Abgasrückführungskanals (20;25;33) überdeckende Konverterelement (21;34) filterartig durchlässig und wenigstens bis zu einer Temperatur von 800°C hitzebeständig ausgebildet ist.Burner according to Claim 10, characterized in that the converter element (21; 34), which essentially covers the entire cross section of the exhaust gas recirculation duct (20; 25; 33), is filter-like permeable and heat-resistant at least up to a temperature of 800 ° C. Brenner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Konverterelement (21;34) an einer im Betrieb des Brenners (13) eine Temperatur von im wesentlichen 400 - 600° C aufweisenden Stelle des Abgasrückführungskanals (20;25;33) angeordnet ist.Burner according to claim 11, characterized in that the converter element (21; 34) on one in operation of the burner (13) a temperature of substantially 400-600 ° C at the point of the exhaust gas recirculation duct (20; 25; 33) is arranged. Brenner nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Konverterelement (21;34) eine einen geringen Strömungswiderstand erzeugende, den mittleren Durchmesser von Staub- und Rußteilchen übersteigende Porengröße aufweist.Burner according to Claim 11 or 12, characterized in that the converter element (21; 34) has a pore size which produces a low flow resistance and exceeds the average diameter of dust and soot particles.
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