EP0597221A1 - Gas or oil burner - Google Patents

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Publication number
EP0597221A1
EP0597221A1 EP93115335A EP93115335A EP0597221A1 EP 0597221 A1 EP0597221 A1 EP 0597221A1 EP 93115335 A EP93115335 A EP 93115335A EP 93115335 A EP93115335 A EP 93115335A EP 0597221 A1 EP0597221 A1 EP 0597221A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas
oil
nozzle
fuel gas
atomizer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP93115335A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hans-Benno Ricke
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.)
KRAFT-INDUSTRIEWARMETECHNIK DR RICKE GmbH
Original Assignee
KRAFT-INDUSTRIEWARMETECHNIK DR RICKE GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KRAFT-INDUSTRIEWARMETECHNIK DR RICKE GmbH filed Critical KRAFT-INDUSTRIEWARMETECHNIK DR RICKE GmbH
Publication of EP0597221A1 publication Critical patent/EP0597221A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F23D11/005—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space with combinations of different spraying or vaporising means
    • F23D11/007—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space with combinations of different spraying or vaporising means combination of means covered by sub-groups F23D11/10 and F23D11/24
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
    • F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
    • F23D14/24—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other at least one of the fluids being submitted to a swirling motion

Definitions

  • the invention relates to a gas / oil burner with a fuel gas / oil nozzle, which can be supplied with fuel gas or oil by means of a fuel gas / oil supply line and from which a fuel gas oil jet can be emitted, and an atomizer nozzle which is arranged downstream of the fuel gas.
  • / Oil nozzle arranged and can be supplied with compressed atomizing gas by means of a gas supply line and in which a nozzle space is formed which widens in the opening direction, into which the fuel gas / oil jet and the atomizing gas can be mixed and the resulting fuel gas / atomizing gas or oil / atomizing gas flow a swirl can be applied.
  • the fuel / atomizer gas flow swirled by the atomizer gas is downstream of the atomizer nozzle, i.e. after it emerges from the atomizer nozzle, is subjected to a stream of combustion air.
  • the combustion air stream normally has a different flow pressure than the atomizer gas stream and normally passes outside the atomizer nozzle.
  • a complex air distribution system and a compressor unit must be provided for both the atomizing gas flow and the combustion air flow. Accordingly, in the known gas / oil burner, there is a comparatively great technical outlay for the provision of both the atomizing gas and the combustion air flow.
  • the invention has for its object to provide a gas / oil burner that can be realized with significantly less technical effort and in which the flame tube has an increased service life.
  • atomizer gas discharge channels are formed which are arranged in different directions perpendicular to the main flow direction of the fuel gas / oil jet emerging from the fuel gas / oil nozzle, the longitudinal axis of which is a distance from the main flow or central axis of the fuel gas.
  • the flame tube which coaxially surrounds the burner on the furnace side is formed on a circumferential portion arranged near its fastening section and upstream of the actual combustion area of the burner with a plurality of radial passages spaced apart in the circumferential direction of the flame tube, a flow can occur due to the overpressure occurring during combustion and because of a constriction of the flame tube are generated by combustion gases in the direction of the radial passages, by means of which a uniformly increasing heating of the wall of the flame tube in the direction of flow can be achieved.
  • the temperature gradient with which the temperature in the wall of the flame tube rises in the direction of flow can be reduced to approximately 10 degrees C / mm tube length.
  • a cooling countercurrent can be generated by forming passage bores in the gas supply line downstream of the fastening section of the flame pipe.
  • the flame can the comparatively insensitive quartz tube protects the tube against inadmissible local thermal overloads even in the event of asymmetrical outflow conditions that sometimes occur during operation.
  • a fuel gas nozzle can be exchanged in a simple manner for an oil nozzle if the fuel gas or oil nozzle can be pressed into contact with the atomizer nozzle by means of a tension tube biased in the flow direction.
  • the pressure between the relevant nozzle and the atomizing nozzle then only has to be released, after which the said nozzle can be replaced in a simple manner.
  • the burner according to the invention can thus be operated both as a gas and as an oil burner.
  • fuel gas or oil is emitted from a fuel gas or oil nozzle 1 and mixed with an atomizer gas in an atomizer nozzle 2 and swirled by atomizer gas jets; with the atomizing gas and through the atomizing nozzle 2, the fuel stream emitted from the fuel gas or oil nozzle 1 is also acted upon by the combustion air flow.
  • the fuel gas or oil nozzle 1 is connected via a nozzle holder 3 to a fuel gas or oil supply line 4, in which valves, not shown, are provided and which is connected to a fuel pump, also not shown; this supplies the fuel gas or oil nozzle 1 with an adjustable fuel flow.
  • the fuel gas or oil nozzle 1 is used for metering a fuel jet and is also designed in a manner known per se so that the fuel jet leaving it is subjected to a swirl directed around its main flow axis 5.
  • the atomizer nozzle 2 is arranged behind the fuel gas or oil nozzle 1.
  • the atomizer nozzle 2 forms a trumpet-like widening nozzle space into which the swirled fuel jet is blasted.
  • gas discharge channels 6 are formed which run approximately in the radial direction of the atomizing nozzle 2 and which are arranged at the same circumferential distance from one another around the central axis of the nozzle space or the main flow axis 5 of the fuel jet.
  • the longitudinal axes of the gas emission channels 6 do not intersect the central axis or main flow axis 5 running perpendicular to them, but are arranged at a distance offset parallel to the radii intersecting the central axis or main flow axis 5.
  • the atomizer nozzle 3 is connected to a compressed gas source (not shown in detail) via a gas supply line 7 running coaxially to the fuel gas or oil supply line 4 in the burner area.
  • a compressed gas source e.g. Air, oxygen or water vapor are used.
  • the atomizing gas stream is divided into the gas emission channels 6, from which it strikes the fuel jet at a high speed, virtually tangentially or secantially, and accordingly applies a swirl to it which is opposite to the original swirl of the fuel jet, which is predetermined by the fuel gas or oil nozzle 1 .
  • the flow cross sections of the gas emission channels 6 are sufficiently large to allow the combustion gas, e.g. Allow combustion air. All of the combustion gas required to carry out perfect combustion is thus mixed into the fuel stream through the atomizer nozzle 2 with or as an atomizer gas stream.
  • the actual combustion process takes place in a flame tube 9 coaxially surrounding the gas or oil burner and projecting above the burner in the direction of flow.
  • the mixed fuel gas / atomizer gas or oil / atomizer gas stream flows along the outwardly curved envelope surface of the nozzle chamber of the atomizer nozzle 2 and leaves it in a primarily radial direction, i.e. perpendicular to the main flow axis 5 of the fuel jet emerging from the fuel gas or oil nozzle 1, with the formation of a near-axis, rotationally symmetrical space static vacuum.
  • the atomizer nozzle 2 is surrounded by a separating or front disk 10, which the interior of the flame tube 9 in one - in the direction of flow of the fuel flow - divides downstream of the outlet surface 8 of the atomizing nozzle 2 and divides an area arranged accordingly upstream of this outlet surface 8.
  • the actual combustion process takes place in the area of the flame tube arranged downstream of the outlet surface 8 of the atomizing nozzle 2.
  • its fastening section 11 is formed, by means of which the flame tube 9 is attached to the furnace wall concentrically around the burner.
  • the flame tube 9 is formed with radial passages 12 which are arranged in a ring over the relevant peripheral section of the flame tube 9.
  • the counterflow consists of gas flowing out of the gas supply line 7 through through holes 15 formed correspondingly upstream in the gas supply line 7, which flows through the fastening section 11 of the flame tube 9 in the direction of the radial passages 12 and leaves the flame tube 9 with the combustion gas through the radial openings 12.
  • the burner described can be operated with both fuel gas and oil.
  • the fuel gas nozzle can be replaced by an oil nozzle or vice versa, in that a screw plug 16 is unscrewed from a threaded sleeve 17 connected to the gas supply line 7, so that by means of a spring 18, which is supported on one side on the screw plug 16, via a tension tube 19 against which the Presses the spring 18 with its other end, and the nozzle holder 3 is transferred to the fuel gas or oil nozzle 1 and this is released in fixed contact with the atomizing nozzle 2, and the pretension is removed. After this pretension has been removed, the fuel gas or oil nozzle can be replaced in a simple manner by an oil or fuel gas nozzle.

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Abstract

A gas or oil burner has a burnable gas/oil nozzle (1) which can be supplied with burnable gas or oil by means of a burnable gas/oil supply line (4) and from which a burnable gas/oil jet can be radiated, and an atomising nozzle (2) which is arranged downstream of the burnable gas/oil nozzle (1) and can be supplied with condensed atomising gas by means of a gas supply line (7) and in which a nozzle space is formed, which widens in the direction of the opening and in which the burnable gas/oil jet and the atomising gas can be mixed thoroughly and the resulting burnable gas/atomising gas or oil/atomising gas flow can be acted upon with a twist. To simplify the device technically and for the purpose of achieving a longer life of a flame pipe surrounding the burner coaxially, gas radiating ducts (6) are formed in the atomising nozzle (2), which are arranged in differing directions perpendicularly to the main flow direction of the burnable gas/oil jet emerging from the burnable gas/oil nozzle (1), the longitudinal axes of which have a spacing from the main flow or central axis (5) of the burnable gas/oil jet and the overall flow cross-section of which is sufficiently large in order to radiate the combustion air necessary for the combustion process with the or as atomising gas through the gas radiating ducts (6) into the nozzle space of the atomising nozzle (2). <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gas-/Ölbrenner mit einer Brenngas-/Öldüse, die mittels einer Brenngas-/Ölzufuhrleitung mit Brenngas bzw. Öl versorgbar ist und aus der ein Brenngas-ÖIstrahl abstrahlbar ist, und einer Zerstäuberdüse, die stromab der Brenngas-/Öldüse angeordnet und mittels einer Gaszufuhrleitung mit verdichtetem Zerstäubergas versorgbar ist und in der ein sich in Öffnungsrichtung erweiternder Düsenraum ausgebildet ist, in den der Brenngas-/Ölstrahl und das Zerstäubergas durchmischbar und der entstehende Brenngas-/Zerstäubergas- bzw. ÖI-/Zerstäubergasstrom mit einem Drall beaufschlagbar sind.The invention relates to a gas / oil burner with a fuel gas / oil nozzle, which can be supplied with fuel gas or oil by means of a fuel gas / oil supply line and from which a fuel gas oil jet can be emitted, and an atomizer nozzle which is arranged downstream of the fuel gas. / Oil nozzle arranged and can be supplied with compressed atomizing gas by means of a gas supply line and in which a nozzle space is formed which widens in the opening direction, into which the fuel gas / oil jet and the atomizing gas can be mixed and the resulting fuel gas / atomizing gas or oil / atomizing gas flow a swirl can be applied.

Bei derartigen Brennern wird der durch das Zerstäubergas verdrallte Brennstoff-/Zerstäubergasstrom stromab der Zerstäuberdüse, d.h. nach seinem Austritt aus der Zerstäuberdüse, mit einem Verbrennungsluftstrom beaufschlagt. Der Verbrennungsluftstrom hat normalerweise einen anderen Strömungsdruck als der Zerstäubergasstrom und verläuft normalerweise außen an der Zerstäuberdüse vorbei.In such burners, the fuel / atomizer gas flow swirled by the atomizer gas is downstream of the atomizer nozzle, i.e. after it emerges from the atomizer nozzle, is subjected to a stream of combustion air. The combustion air stream normally has a different flow pressure than the atomizer gas stream and normally passes outside the atomizer nozzle.

Sowohl für den Zerstäubergasstrom als auch für den Verbrennungsluftstrom muß jeweils ein aufwendiges Luftverteilungssystem sowie ein Verdichteraggregat vorgesehen werden. Dementsprechend ergibt sich bei dem bekannten Gas-/Ölbrenner ein vergleichsweise großer technischer Aufwand für die Zurverfügungstellung sowohl des Zerstäubergasals auch des Verbrennungsluftstroms.A complex air distribution system and a compressor unit must be provided for both the atomizing gas flow and the combustion air flow. Accordingly, in the known gas / oil burner, there is a comparatively great technical outlay for the provision of both the atomizing gas and the combustion air flow.

Des weiteren hat sich herausgestellt, daß bei den herkömmlichen Brennern sehr häufig Beschädigungen der Flammrohre auftraten. Dies geht darauf zurück, daß die Vereinigung zwischen dem Brennstoff/Zerstäubergasstrom und dem Verbrennungsluftstrom in einem nahe dem Innenumfang des Flammrohres angeordneten Mischungsbereich erfolgt, was zu einer plötzlich auftretenden Temperaturerhöhung im Flammrohr bzw. in dessen Wandung führt. Diese Temperaturerhöhung erfolgt bei bekannten gattungsgemäßen Brennern mit einem Temperaturgradienten von ca. 200 Grad C/mm Rohrlänge; der Temperaturgradient ist deshalb so groß, weil der durch den nahe ihm stattfindenden Verbrennungsvorgang bereits erheblich erhitzte Brennstoff/Zerstäubergasstrom in dem genannten Mischbereich bzw. Mischabschnitt mit der kalten Verbrennungsluft zusammentrifft.Furthermore, it has been found that damage to the flame tubes occurred very frequently in the conventional burners. This is due to the fact that the union between the fuel / atomizer gas stream and the combustion air stream takes place in a mixing area arranged near the inner circumference of the flame tube, which leads to a sudden increase in temperature in the flame tube or in its wall. This increase in temperature takes place in known generic burners with a temperature gradient of approximately 200 degrees C / mm tube length; The temperature gradient is so great because the fuel / atomizer gas stream which has already been considerably heated by the combustion process taking place near it meets the cold combustion air in the mixing region or mixing section mentioned.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gas-/Ölbrenner zu schaffen, der mit erheblich geringerem technischen Aufwand realisierbar ist und bei dem das Flammrohr eine erhöhte Lebensdauer aufweist.The invention has for its object to provide a gas / oil burner that can be realized with significantly less technical effort and in which the flame tube has an increased service life.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Zerstäuberdüse Gasabstrahlkanäle ausgebildet sind, die in unterschiedlichen Richtungen senkrecht zur Hauptströmungsrichtung des aus der Brenngas-/Öldüse austretenden Brenngas-/Ölstrahls angeordnet sind, deren Längsachse einen Abstand zur Hauptströmungs- bzw. Mittelachse des Brenngas-/ Ölstrahls aufweisen und deren gesamter Strömungsquerschnitt ausreichend groß ist, um die für den Verbrennungsvorgang erforderliche Verbrennungsluft mit dem bzw. als Zerstäubergas durch die Gasabstrahlkanäle in den Düsenraum der Zerstäuberdüse abzustrahlen. Bei dieser Ausgestaltung, bei der sowohl das Zerstäubergas als auch das Verbrennungsgas durch die Zerstäuberdüse dem Brennstoffstrahl beigemischt werden, entfällt die Notwendigkeit zweier unabhängiger Gas- bzw. Luftzufuhrsysteme. Des weiteren kann ein Verdichteraggregat entfallen. Weiterhin kann ein den Brenner in seiner Länge in ungünstiger Weise vergrößerndes Zwischenteil für die Verbrennungs- bzw. Sekundärluft entfallen, wodurch sich darüber hinaus die Montage des Brenners erheblich vereinfacht. Es ergibt sich des weiteren ein intensiverer Zerstäubungs- bzw. Verdrallungsvorgang. Da die Beimischung der vergleichsweise kalten Verbrennungsluft nicht mehr nahe dem Innenumfang des Flammrohres sondern innerhalb der Zerstäuberdüse erfolgt, ergeben sich für die Wandung des Flammrohres erheblich geringere Temperaturgradienten, was in einer beträchtlichen Verlängerung der Lebensdauer des Flammrohres resultiert. Insgesamt ergeben sich aufgrund der technischen Vereinfachungen der Luft- bzw. Gaszufuhr und der erhöhten Haltbarkeit der Flammrohre beträchtliche Kosteneinsparungen.This object is achieved in that in the atomizer gas discharge channels are formed which are arranged in different directions perpendicular to the main flow direction of the fuel gas / oil jet emerging from the fuel gas / oil nozzle, the longitudinal axis of which is a distance from the main flow or central axis of the fuel gas. / Have oil jet and the total flow cross section of which is sufficiently large to radiate the combustion air required for the combustion process with or as an atomizing gas through the gas radiation channels into the nozzle space of the atomizer nozzle. With this configuration, in which both the atomizing gas and the combustion gas are mixed into the fuel jet through the atomizing nozzle, the need for two independent gas or air supply systems is eliminated. Furthermore, a compressor unit can be omitted. Furthermore, an intermediate part for the combustion or secondary air, which increases the length of the burner in an unfavorable manner, can be omitted, which also considerably simplifies the assembly of the burner. This also results in a more intensive atomization or swirling process. Since the comparatively cold combustion air is no longer mixed near the inner circumference of the flame tube but within the atomizer nozzle, the temperature of the flame tube wall is considerably lower, which results in a considerable increase in the life of the flame tube. Overall, the technical simplifications of the air or gas supply and the increased durability of the flame tubes result in considerable cost savings.

Wenn das den Brenner ofenseitig koaxial umgebende Flammrohr an einem nahe seinem Befestigungsabschnitt und stromauf des eigentlichen Verbrennungsbereichs des Brenners angeordneten Umfangsabschnitt mit mehreren in Umfangsrichtung des Flammrohres zueinander beabstandeten Radialdurchlässen ausgebildet ist, kann aufgrund des bei der Verbrennung und wegen einer Einschnürung des Flammrohres auftretenden Überdrucks eine Strömung von Verbrennungsgasen in Richtung auf die Radialdurchlässe erzeugt werden, mittels der eine gleichmäßig ansteigende Erwärmung der Wandung des Flammrohres in strömungsrichtung bewerkstelligbar ist. Durch die genannten Maßnahmen kann der Temperaturgradient, mit dem die Temperatur in der Wandung des Flammrohres in Strömungsrichtung ansteigt, auf ca. 10 Grad C/mm Rohrlänge reduziert werden.If the flame tube which coaxially surrounds the burner on the furnace side is formed on a circumferential portion arranged near its fastening section and upstream of the actual combustion area of the burner with a plurality of radial passages spaced apart in the circumferential direction of the flame tube, a flow can occur due to the overpressure occurring during combustion and because of a constriction of the flame tube are generated by combustion gases in the direction of the radial passages, by means of which a uniformly increasing heating of the wall of the flame tube in the direction of flow can be achieved. Through the measures mentioned, the temperature gradient with which the temperature in the wall of the flame tube rises in the direction of flow can be reduced to approximately 10 degrees C / mm tube length.

Um zu vermeiden, daß das Flammrohr im Bereich seines Befestigungsabschnitts zu stark erwärmt wird, kann eine abkühlende Gegenströmung erzeugt werden, indem in der Gaszufuhrleitung stromab des Befestigungsabschnitts des Flammrohres Durchlaßbohrungen ausgebildet werden.In order to prevent the flame tube from being excessively heated in the region of its fastening section, a cooling countercurrent can be generated by forming passage bores in the gas supply line downstream of the fastening section of the flame pipe.

Wenn koaxial zum vorzugsweise aus Siliciumkarbid ausgebildeten Flammrohr innerhalb desselben ein Quarzrohr angeordnet ist, kann das Flammrohr durch das vergleichsweise unempfindliche Quarzrohr auch bei im Betrieb zuweilen auftretenden unsymmetrischen Ausströmverhältnissen gegen unzulässige lokale thermische Überbelastungen geschützt werden.If a quartz tube is arranged coaxially with the flame tube, which is preferably made of silicon carbide, the flame can the comparatively insensitive quartz tube protects the tube against inadmissible local thermal overloads even in the event of asymmetrical outflow conditions that sometimes occur during operation.

Eine Brenngasdüse kann in einfacher Weise gegen eine Öldüse ausgetauscht werden, wenn die Brenngas- bzw. Öldüse mittels eines in Strömungsrichtung vorgespannten Spannrohres in Anlage an die Zerstäuberdüse drückbar ist. Zum Austausch der betreffenden Düse und ihren Ersatz durch die jeweils andere Düse muß dann lediglich der Andruck zwischen der betreffenden Düse und der Zerstäuberdüse aufgehoben werden, wonach die genannte Düse in einfacher Weise ausgetauscht werden kann. Der erfindungsgemäße Brenner ist somit sowohl als Gas- als auch als Ölbrenner betreibbar.A fuel gas nozzle can be exchanged in a simple manner for an oil nozzle if the fuel gas or oil nozzle can be pressed into contact with the atomizer nozzle by means of a tension tube biased in the flow direction. To replace the relevant nozzle and replace it with the other nozzle, the pressure between the relevant nozzle and the atomizing nozzle then only has to be released, after which the said nozzle can be replaced in a simple manner. The burner according to the invention can thus be operated both as a gas and as an oil burner.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher dargestellt, die eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gas-/Ölbrenners schematisch zeigt.The invention is illustrated in more detail below with the aid of an embodiment with reference to the drawing, which schematically shows an embodiment of the gas / oil burner according to the invention.

In einem in der Figur dargestellten Gas- bzw. Ölbrenner wird Brenngas bzw. Öl aus einer Brenngas- bzw. Öldüse 1 abgestrahlt und in einer Zerstäuberdüse 2 mit einem Zerstäubergas gemischt und von Zerstäubergasstrahlen verdrallt; mit dem Zerstäubergas und durch die Zerstäuberdüse 2 wird der aus der Brenngas- bzw. Öldüse 1 abgestrahlte Brennstoffstrom auch mit dem Verbrennungsluftstrom beaufschlagt.In a gas or oil burner shown in the figure, fuel gas or oil is emitted from a fuel gas or oil nozzle 1 and mixed with an atomizer gas in an atomizer nozzle 2 and swirled by atomizer gas jets; with the atomizing gas and through the atomizing nozzle 2, the fuel stream emitted from the fuel gas or oil nozzle 1 is also acted upon by the combustion air flow.

Die Brenngas- bzw. Öldüse 1 ist über einen Düsenhalter 3 an eine Brenngas- bzw. Ölzufuhrleitung 4 angeschlossen, in der nicht dargestellte Ventile vorgesehen sind und die an eine ebenfalls nicht dargestellte Brennstoffpumpe angeschlossen ist; hierdurch wird die Brenngas- bzw. Öldüse 1 mit einem einstellbaren Brennstoffstrom versorgt. Die Brenngas- bzw. Öldüse 1 dient zur Dosierung eines Brennstoffstrahls und ist darüber hinaus in an sich bekannter Weise so ausgebildet, daß der sie verlassende Brennstoffstrahl mit einem um seine Hauptströmungsachse 5 herum gerichteten Drall beaufschlagt ist.The fuel gas or oil nozzle 1 is connected via a nozzle holder 3 to a fuel gas or oil supply line 4, in which valves, not shown, are provided and which is connected to a fuel pump, also not shown; this supplies the fuel gas or oil nozzle 1 with an adjustable fuel flow. The fuel gas or oil nozzle 1 is used for metering a fuel jet and is also designed in a manner known per se so that the fuel jet leaving it is subjected to a swirl directed around its main flow axis 5.

In strömungsrichtung des Brennstoffstrahls ist hinter der Brenngas- bzw. Öldüse 1 die Zerstäuberdüse 2 angeordnet. Die Zerstäuberdüse 2 bildet einen sich trompetenartig erweiternden Düsenraum aus, in den der verdrallte Brennstoffstrahl eingestrahlt wird. Nahe dem brenngas- bzw. öldüsenseitigen Ende des sich trompetenartig erweiternden Düsenraums sind etwa in Radialrichtung der Zerstäuberdüse 2 verlaufende Gasabstrahlkanäle 6 ausgebildet, die im gleichen Umfangsabstand zueinander um die Mittelachse des Düsenraums bzw. die Hauptströmungsachse 5 des Brennstoffstrahls herum angeordnet sind. Die Längsachsen der Gasabstrahlkanäle 6 schneiden jedoch nicht die senkrecht zu ihnen verlaufende Mittelachse bzw. Hauptströmungsachse 5, sondern sind mit einem Abstand parallel versetzt zu die Mittelachse bzw. die Hauptströmungsachse 5 schneidenden Radien angeordnet.In the direction of flow of the fuel jet, the atomizer nozzle 2 is arranged behind the fuel gas or oil nozzle 1. The atomizer nozzle 2 forms a trumpet-like widening nozzle space into which the swirled fuel jet is blasted. Near the fuel gas or oil nozzle-side end of the trumpet-like widening nozzle space, gas discharge channels 6 are formed which run approximately in the radial direction of the atomizing nozzle 2 and which are arranged at the same circumferential distance from one another around the central axis of the nozzle space or the main flow axis 5 of the fuel jet. However, the longitudinal axes of the gas emission channels 6 do not intersect the central axis or main flow axis 5 running perpendicular to them, but are arranged at a distance offset parallel to the radii intersecting the central axis or main flow axis 5.

Die Zerstäuberdüse 3 ist über eine im Brennerbereich koaxial zur Brenngas- bzw. Ölzufuhrleitung 4 verlaufende Gaszufuhrleitung 7 an eine im einzelnen nicht dargestellte Druckgasquelle angeschlossen. Als Zerstäuber- bzw. Druckgas kann z.B. Luft, Sauerstoff oder Wasserdampf dienen. Der Zerstäubergasstrom wird in die Gasabstrahlkanäle 6 aufgeteilt, aus denen er mit hoher Geschwindigkeit quasi tangential bzw. sekantial auf den Brennstoffstrahl trifft und diesen demgemäß mit einem Drall beaufschlagt, der dem ursprünglichen, durch die Brenngas- bzw. Öldüse 1 vorgegebenen Drall des Brennstoffstrahls entgegengesetzt ist. Hierdurch entsteht der gut durchmischte, den Düsenraum der Zerstäuberdüse 2 und dessen Austrittsfläche 8 etwa radial zur Mittelachse des Düsenraums verlassende Brenngas/Zerstäubergas- bzw. ÖI/Zerstäubergastrom.The atomizer nozzle 3 is connected to a compressed gas source (not shown in detail) via a gas supply line 7 running coaxially to the fuel gas or oil supply line 4 in the burner area. As an atomizing or compressed gas, e.g. Air, oxygen or water vapor are used. The atomizing gas stream is divided into the gas emission channels 6, from which it strikes the fuel jet at a high speed, virtually tangentially or secantially, and accordingly applies a swirl to it which is opposite to the original swirl of the fuel jet, which is predetermined by the fuel gas or oil nozzle 1 . This produces the well-mixed fuel gas / atomizing gas or oil / atomizing gas stream leaving the nozzle area of the atomizing nozzle 2 and its exit surface 8 approximately radially to the central axis of the nozzle area.

Die Strömungsquerschnitte der Gasabstrahlkanäle 6 sind ausreichend groß, um eine Beaufschlagung des Brennstoffstroms auch mit dem Verbrennungsgas, z.B. Verbrennungsluft, zuzulassen. Das gesamte zur Durchführung einer einwandfreien Verbrennung erforderliche Verbrennungsgas wird dem Brennstoffstrom somit durch die Zerstäuberdüse 2 mit dem bzw. als Zerstäubergasstrom zugemischt.The flow cross sections of the gas emission channels 6 are sufficiently large to allow the combustion gas, e.g. Allow combustion air. All of the combustion gas required to carry out perfect combustion is thus mixed into the fuel stream through the atomizer nozzle 2 with or as an atomizer gas stream.

Der eigentliche Verbrennungsvorgang erfolgt in einem den Gas- bzw. Ölbrenner koaxial umgebenden und in Strömungsrichtung über den Brenner vorstehenden Flammrohr 9.The actual combustion process takes place in a flame tube 9 coaxially surrounding the gas or oil burner and projecting above the burner in the direction of flow.

Infolge der durch den auferlegten Drall verursachten Zentrifugalkräfte strömt der gemischte Brenngas/Zerstäubergas- bzw. ÖI/Zerstäubergasstrom entlang der nach außen gekrümmten Hüllfläche des Düsenraums der Zerstäuberdüse 2 und verläßt ihn in vornehmlich radialer Richtung, d.h. senkrecht zur Hauptströmungsachse 5 des aus der Brenngas- bzw. Öldüse 1 austretenden Brennstoffstrahls unter Ausbildung eines achsnahen, rotationssymmetrischen Raums statischen Unterdrucks. Ein Teil des brennenden, hocherhitzten Gemisches wird unter Ausbildung eines Toroids in diesen achsnahen Raum statischen Unterdrucks zurückgesaugt, wo es sich dem radial abströmenden Brenngas/Zerstäubergas- bzw. ÖI/Zerstäubergasstrom beimengt, auf diesen einen Teil seiner fühlbaren Wärme überträgt und so ggf. zur Verdampfung des Ölnebels beiträgt.As a result of the centrifugal forces caused by the swirl imposed, the mixed fuel gas / atomizer gas or oil / atomizer gas stream flows along the outwardly curved envelope surface of the nozzle chamber of the atomizer nozzle 2 and leaves it in a primarily radial direction, i.e. perpendicular to the main flow axis 5 of the fuel jet emerging from the fuel gas or oil nozzle 1, with the formation of a near-axis, rotationally symmetrical space static vacuum. A part of the burning, highly heated mixture is sucked back into this space close to the axis under the formation of a toroid, where it mixes with the radially outflowing fuel gas / atomizing gas or oil / atomizing gas flow, transfers some of its sensible heat to it and so possibly to Evaporation of the oil mist contributes.

Die Zerstäuberdüse 2 ist von einer Trenn- bzw. Frontscheibe 10 umgeben, die den Innenraum des Flammrohres 9 in einen - in Strömungsrichtung des Brennstoffstroms gesehen - stromab der Austrittsfläche 8 der Zerstäuberdüse 2 und einen entsprechend stromauf dieser Austrittsfläche 8 angeordneten Bereich aufteilt. Der eigentliche Verbrennungsvorgang findet in dem stromab der Austrittsfläche 8 der Zerstäuberdüse 2 angeordneten Bereich des Flammrohres statt. Am freien Ende des stromauf der Austrittsfläche 8 der Zerstäuberdüse 2 angeordneten Bereichs des Flammrohres 9 ist dessen Befestigungsabschnitt 11 ausgebildet, mittels dem das Flammrohr 9 konzentrisch um den Brenner an der Ofenwandung angebracht ist.The atomizer nozzle 2 is surrounded by a separating or front disk 10, which the interior of the flame tube 9 in one - in the direction of flow of the fuel flow - divides downstream of the outlet surface 8 of the atomizing nozzle 2 and divides an area arranged accordingly upstream of this outlet surface 8. The actual combustion process takes place in the area of the flame tube arranged downstream of the outlet surface 8 of the atomizing nozzle 2. At the free end of the region of the flame tube 9 arranged upstream of the outlet surface 8 of the atomizer nozzle 2, its fastening section 11 is formed, by means of which the flame tube 9 is attached to the furnace wall concentrically around the burner.

Unmittelbar stromab des Befestigungsabschnitts 11 ist das Flammrohr 9 mit Radialdurchlässen 12 ausgebildet, die ringförmig über dem betreffenden Umfangsabschnitt des Flammrohres 9 angeordnet sind.Immediately downstream of the fastening section 11, the flame tube 9 is formed with radial passages 12 which are arranged in a ring over the relevant peripheral section of the flame tube 9.

Im Flammrohr 9 herrscht im Bereich des Verbrennungsvorgangs und aufgrund einer das stromabwärtige Ende des Flammrohres 9 ausbildenden Einschnürung 13 Überdruck; deshalb wird Verbrennungsprodukt in einem geringfügigen Ausmaß durch einen zwischen dem Außenumfang der Trennscheibe 10 und dem Innenumfang des Flammrohres 9 vorhandenen Ringspalt 14 in den stromauf der Austrittsfläche 8 der Zerstäuberdüse 2 angeordneten Bereich des Flammrohres 9 gedrückt; diesen Bereich verläßt das betreffende Verbrennungsprodukt durch die Radialdurchlässe 12. Hierdurch wird das Flammrohr 9 erwärmt, wodurch ein zu starker Temperaturgradient im Flammrohr 9 am Anfang des eigentlichen Verbrennungsbereichs vermieden wird.In the flame tube 9 there is overpressure in the area of the combustion process and due to a constriction 13 forming the downstream end of the flame tube 9; therefore, combustion product is pressed to a slight extent by an annular gap 14 present between the outer periphery of the cutting disc 10 and the inner periphery of the flame tube 9 into the region of the flame tube 9 arranged upstream of the outlet surface 8 of the atomizing nozzle 2; the combustion product in question leaves this area through the radial passages 12. As a result, the flame tube 9 is heated, as a result of which an excessive temperature gradient in the flame tube 9 at the beginning of the actual combustion area is avoided.

Eine unzulässige Erwärmung des Befestigungsabschnitts 11 des Flammrohres 9 wird durch den Aufbau einer Gegenströmung vermieden. Die Gegenströmung besteht aus durch entsprechend stromauf in der Gaszufuhrleitung 7 ausgebildete Durchlaßbohrungen 15 aus der Gaszufuhrleitung 7 ausströmendem Gas, welches in Richtung auf die Radialdurchlässe 12 den Befestigungsabschnitt 11 des Flammrohres 9 durchströmt und das Flammrohr 9 mit dem Verbrennungsgas durch die Radialdurchlässe 12 verläßt.Inadmissible heating of the fastening section 11 of the flame tube 9 is avoided by the construction of a counterflow. The counterflow consists of gas flowing out of the gas supply line 7 through through holes 15 formed correspondingly upstream in the gas supply line 7, which flows through the fastening section 11 of the flame tube 9 in the direction of the radial passages 12 and leaves the flame tube 9 with the combustion gas through the radial openings 12.

Mit dieser Ausgestaltung des Flammrohres 9 läßt sich ein Temperaturgradient in der Wandung des Flammrohres 9 zwischen dem Befestigungsabschnitt 11 und dem Verbrennungsbereich des Flammrohres 9 von ca. 10 Grad C/mm Rohrlänge erreichen, bei dem das üblicherweise aus Siliciumkarbid hergestellte Flammrohr 9 eine im Vergleich zum Stand der Technik, bei dem Temperaturgradienten von bis zu 200 Grad C/mm Flammrohrlänge auftreten, beträchtlich erhöhte Lebensdauer aufweist.With this configuration of the flame tube 9, a temperature gradient in the wall of the flame tube 9 between the fastening section 11 and the combustion area of the flame tube 9 of approximately 10 degrees C / mm tube length can be achieved, in which the flame tube 9, which is usually made of silicon carbide, has a compared to State of the art, in which temperature gradients of up to 200 degrees C / mm flame tube length occur, has a considerably increased service life.

Der beschriebene Brenner kann sowohl mit Brenngas als auch mit Öl betrieben werden. Die Brengasdüse läßt sich durch eine Öldüse ersetzen oder umgekehrt, indem ein Einschraubstopfen 16 aus einer mit der Gaszufuhrleitung 7 verbundenen Gewindemuffe 17 herausgedreht wird, wodurch die mittels einer Feder 18, die sich einseitig am Einschraubstopfen 16 abstützt, über ein Spannrohr 19, gegen das die Feder 18 mit ihrem anderen Ende drückt, und den Düsenhalter 3 auf die Brenngas- bzw. Öldüse 1 übertragene und diese in fester Anlage an die Zerstäuberdüse 2 drückende Vorspannung aufgehoben wird. Nach Aufhebung dieser Vorspannung kann in einfacher Weise die Brenngas- bzw. Öldüse durch eine Öl- bzw. Brenngasdüse ersetzt werden.The burner described can be operated with both fuel gas and oil. The fuel gas nozzle can be replaced by an oil nozzle or vice versa, in that a screw plug 16 is unscrewed from a threaded sleeve 17 connected to the gas supply line 7, so that by means of a spring 18, which is supported on one side on the screw plug 16, via a tension tube 19 against which the Presses the spring 18 with its other end, and the nozzle holder 3 is transferred to the fuel gas or oil nozzle 1 and this is released in fixed contact with the atomizing nozzle 2, and the pretension is removed. After this pretension has been removed, the fuel gas or oil nozzle can be replaced in a simple manner by an oil or fuel gas nozzle.

Claims (5)

1. Gas-/Ölbrenner mit einer Brenngas-/Öldüse (1), die mittels einer Brenngas-/Ölzufuhrleitung mit Brenngas bzw. Öl versorgbar ist und aus der ein Brenngas-/Ölstrahl abstrahlbar ist, und einer Zerstäuberdüse (2), die stromab der Brenngas-/Öldüse (1) angeordnet und mittels einer Gaszufuhrleitung (7) mit verdichtetem Zerstäubergas versorgbar ist und in der ein sich in Strömungsrichtung erweiternder Düsenraum ausgebildet ist, in dem der Brenngas-/Ölstrahl und das Zerstäubergas durchmischbar und der entstehende Brenngas/Zerstäubergas- bzw. Öl/ Zerstäubergasstrom mit einem Drall beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zerstäuberdüse (2) Gasabstrahlkanäle (6) ausgebildet sind, die in unterschiedlichen Richtungen senkrecht zur Hauptströmungsrichtung des aus der Brenngas-/Öldüse (1) austretenden Brenngas-/Ölstrahls angeordnet sind, deren Längsachsen einen Abstand zur Hauptströmungs- bzw. Mittelachse (5) des Brenngas-/Ölstrahls aufweisen und deren gesamter Strömungsquerschnitt ausreichend groß ist, um die für den Verbrennungsvorgang erforderliche Verbrennungsluft mit dem bzw. als Zerstäubergas durch die Gasabstrahlkanäle (6) in den Düsenraum der Zerstäuberdüse (2) abzustrahlen.1. Gas / oil burner with a fuel gas / oil nozzle (1), which can be supplied with fuel gas or oil by means of a fuel gas / oil supply line and from which a fuel gas / oil jet can be emitted, and an atomizer nozzle (2), which is downstream the fuel gas / oil nozzle (1) is arranged and can be supplied with compressed atomizer gas by means of a gas supply line (7) and in which a nozzle chamber which widens in the flow direction is formed, in which the fuel gas / oil jet and the atomizer gas can be mixed and the resulting fuel gas / atomizer gas - or oil / atomizer gas flow can be subjected to a swirl, characterized in that gas-emitting channels (6) are formed in the atomizer nozzle (2), which in different directions perpendicular to the main flow direction of the fuel gas / oil nozzle (1) emerging from the fuel gas / oil nozzle (1) Oil jet are arranged, the longitudinal axes of which are at a distance from the main flow or central axis (5) of the fuel gas / oil jet and whose total amter flow cross-section is sufficiently large to radiate the combustion air required for the combustion process with or as an atomizing gas through the gas discharge channels (6) into the nozzle space of the atomizing nozzle (2). 2. Gas-/Ölbrenner nach Anspruch 1, bei dem ein ihn ofenseitig koaxial umgebendes Flammrohr (9) an einem nahe seinem Befestigungsabschnitt (11) und stromauf des eigentlichen Verbrennungsbereichs des Brenners angeordneten Umfangsabschnitt mit mehreren in Umfangsrichtung des Flammrohres (9) zueinander beabstandeten Radialdurchlässen (12) ausgebildet ist.2. A gas / oil burner according to claim 1, in which a flame tube (9) coaxially surrounding it on the furnace side at a circumferential portion arranged near its fastening portion (11) and upstream of the actual combustion region of the burner with a plurality of radial passages spaced apart from one another in the circumferential direction of the flame tube (9) (12) is formed. 3. Gas-/Ölbrenner nach Anspruch 2, bei dem in der Gaszufuhrleitung (7) stromab des Befestigungsabschnitts (11) des Flammrohres (9) Durchlaßbohrungen (15) ausgebildet sind.3. Gas / oil burner according to claim 2, in which in the gas supply line (7) downstream of the fastening section (11) of the flame tube (9) Passage bores (15) are formed. 4. Gas-/Ölbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem koaxial zum vorzugsweise aus Siliciumkarbid ausgebildeten Flammrohr (9) innerhalb desselben ein Quarzrohr angeordnet ist.4. Gas / oil burner according to one of claims 1 to 3, in which a quartz tube is arranged coaxially to the flame tube (9), which is preferably made of silicon carbide. 5. Gas-/Ölbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Brenngas-/Öldüse (1) mittels eines in Strömungsrichtung vorgespannten Spannrohres (19) in Anlage an die Zerstäuberdüse (2) drückbar ist.5. Gas / oil burner according to one of claims 1 to 4, in which the fuel gas / oil nozzle (1) by means of a prestressed in the flow direction pipe (19) in contact with the atomizer nozzle (2) can be pressed.
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