EP0699867A2 - Burner device for gaseous fuels - Google Patents

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EP0699867A2
EP0699867A2 EP95113665A EP95113665A EP0699867A2 EP 0699867 A2 EP0699867 A2 EP 0699867A2 EP 95113665 A EP95113665 A EP 95113665A EP 95113665 A EP95113665 A EP 95113665A EP 0699867 A2 EP0699867 A2 EP 0699867A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
burner device
air
tube
fuel
hollow lance
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP95113665A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP0699867A3 (en
Inventor
Johannes Wilhelmus Graat
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
Priority claimed from DE19944432395 external-priority patent/DE4432395A1/en
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Publication of EP0699867A2 publication Critical patent/EP0699867A2/en
Publication of EP0699867A3 publication Critical patent/EP0699867A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F23C9/006—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber the recirculation taking place in the combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • 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

  • Such a burner is known from DE 31 13 511 C2.
  • a vortex flow of the fuel-air mixture is generated within the mixing zone and in the downstream combustion zone.
  • the fuel and air supply takes place via at least part of the channels in such a way that the fuel supply line comprises one or more strands running in the wall, which ends or end in one or more of the channels, so that the inflowing fuel from the air flow inside the channels can be detected.
  • a burner device is known from DE-OS 27 29 329, in particular FIG. 12, in which gas can also be supplied to a fuel-air mixing zone bypassing an oil burner.
  • the known burner devices have the disadvantage that they measure relatively high emission values, in particular NOx. This is due to the fact that very intensive mixing is observed, with the result that a short combustion flame is generated in which the temperatures are high and a high proportion of nitrogen oxides is generated relative to the total amount of exhaust gas.
  • DE-OS 43 29 971 A1 describes a burner device which is equipped with a centrally arranged hollow lance which has at least two gas outlet regions which are spaced apart in their axial direction and which ensure the metering of the gas fed into the fuel-air mixing zone .
  • a stabilizing tube which surrounds the hollow lance over part of its length between the swirl generating device and the end of the fuel-air mixing zone.
  • the stabilizing tube has an inside diameter which is at least twice as large as the outside diameter of the hollow lance, and in that the hollow lance has at least one gas outlet region which emerges laterally from the hollow lance and which is inside the stabilizing tube is arranged.
  • the gas is metered and gradually fed into the fuel-air mixing zone.
  • the flame temperature does not reach the high values that result from total mixing.
  • the gas outlet channels are preferably arranged in the jacket and / or in the end face of the hollow lance projecting into the fuel-air mixing zone; However, outlet channels can also be embedded in the end wall of the hollow lance.
  • FIGS. 11) and 1b) show a cross section through a burner device, generally designated 1, which adjoins a boiler wall 2.
  • the burner device 1 has a housing 3 which is essentially cylindrical in shape and encloses several parts.
  • the housing 3 initially surrounds - seen from the outside inwards - a cylindrical air duct 4, to which air is supplied via its opening cross section 5 from a blower (not shown), the pressure in the air duct 4 being above atmospheric pressure. Furthermore, in the front part of the housing 3 there is a center piece 6, which is surrounded by the air duct ends 4 'from the outside.
  • the nozzle part 6 is fitted with its end face 7 in an end wall 8, which is also part of the housing 3.
  • the end wall 8 has the shape of a very flat truncated cone, the smaller base of which is the end face of the nozzle part 6.
  • the end wall 8 also has several, for example twelve, bores 8 ', which are evenly distributed radially symmetrically around the periphery of the end wall surface. Part of the combustion air flows through the bores 8 ′ into the space, which is enclosed by a casing tube 9. This part of the combustion air is about 5 to 35% of the total combustion air.
  • the jacket tube 9 adjoins the end wall 8 and opens to the boiler space 10.
  • the casing tube 9 is provided in the region of the end wall 8 with individual openings 11 which are distributed around the periphery of the casing tube 9. Protruding inwards and then to the openings 11, air baffles 12 are attached to the casing tube 9, which are inclined at an angle of approximately 45 ° and protrude into the casing tube 9 by an amount of 3 to 20% of the inside diameter thereof. Flue gases can be returned from the boiler room 10 and burned through the openings 11. The afterburning of the flue gases results in a lower flame temperature.
  • the neck part 6 is drilled cylindrically along its entire length. This leaves a relatively thick, cylindrical wall 13 which encloses a cavity 13 ', hereinafter referred to as a swirl chamber.
  • a swirl chamber As FIG. 1b shows, the wall 13 is penetrated by numerous slot-like channels 18.
  • the channels 18 deviate in their direction from the normal direction, ie they are tangent to an imaginary circle K within the mixing zone 15.
  • twelve channels for air are provided in the wall 13.
  • the channels 18 are supplied via the air channel 4.
  • a stabilizing tube 22 adjoins the vortex chamber 13 'and has the same inside width as the vortex chamber 13', which for the rest has the same diameter over its entire length.
  • the stabilization tube 22 projects into the fuel-air mixing zone 15 and has the task of stabilizing the vortex. At its end, the diameter of the stabilizing tube 22 decreases somewhat, as can be seen from FIG. 1a.
  • a hollow lance 23 opens into the fuel-air mixing zone 15 concentrically or almost concentrically, the diameter of which is approximately 10 to 40% of the diameter of the fuel-air mixing zone 15 and which in turn is surrounded by the stabilizing tube 22.
  • the hollow lance 23 is designed as a tube with a closed end face 24.
  • the fuel gas flows into the hollow lance 23 from its end facing away from the burner and arrives at jacket bores 26 and 27.
  • the escaping gas is therefore gradually fed into the combustion air flow.
  • the resulting combustion temperatures are lower than in the case of combustion with immediate, total mixing of fuel and air.
  • the hollow lance is surrounded in the interior of the housing 3 and within the stabilizing tube 22 by an air supply line 28 which has inflow openings 28 'and 28' '.
  • the air supply line 28 ends between the foremost and the rearmost gas outlet area. The air flowing through this air supply line absorbs the gas flowing out of the first gas outlet area and feeds it to the air-fuel mixing zone without combustion already taking place in the area of the air supply line.
  • the amount of air that flows through the channels 8 'and 18 and the amount of gas that flows through the casing bores 26, 27 is metered according to the type of gas and the gas pressure present, for example by adjusting the fan pressure.
  • FIGS. 2a) and 2b) a cross section through a further burner device is shown, which is generally designated by 201.
  • the same parts have the same reference numbers as in Figures 1a / 1b.
  • the housing 3 includes a cylindrical air duct 4. Furthermore, in the front part of the housing, there is a center piece 206, which is surrounded by the air duct ends 4 ′ from the outside. The nozzle part 206 is fitted with its end face 7 in the end wall 8. The casing tube 9 connects to the end wall 8, which is part of the housing 3.
  • the nozzle part 206 is drilled cylindrical over its entire length to a swirl chamber 13 '.
  • the stabilizing tube 222 connects to the swirl chamber with the same internal width.
  • An external, adjustable sleeve 216 is provided as the control element, the reciprocating movement of which can either be controlled manually or with the aid of a control device which the sleeve 216 on the basis of sensed values, eg. B. the burning state, or adjusted with the help of a thermostat system or the like.
  • the holes 218 deviate from the normal device, i. H. they are directed tangentially to an imaginary circle K within the fuel-air mixing chamber 215.
  • the bores 218 are therefore at the same time swirl-generating devices which generate a vortex flow by means of the combustion air flowing through them within the swirl chamber 13 'and in the downstream combustion zone 215.
  • the channels 218 can be more or less closed using the sleeve 216.
  • the gas is supplied via a centrally opening hollow lance 223, which is designed as a tube with a closed end face 24.
  • the tube projects beyond the end of the stabilizing tube 222 into the jacket tube 9.
  • the diameter of the hollow lance comprises approximately 25 to 35% of the inner diameter of the stabilizing tube 222.
  • the throughput of fuel gas can be varied through the bores 225 and 225 '.
  • the bores can also be directed tangentially or radially, so that the vortex flow, which is already generated by the inflowing air through the bores 218, is increased.
  • an ionization electrode 29 is inserted, which consists of an insulating jacket 30 and the actual electrode, which ends at the periphery as the outlet opening of the stabilization tube 222.
  • the electrode 29 is used to ignite and to determine whether a flame is present and, if necessary, to emit a signal which indicates the burning state.
  • FIGS. 3a / 3b show a burner device 301 similar to that in FIGS . 2a / 2b.
  • an ignition electrode 31 and an ionization electrode 29 are also installed in the wall 313 of the swirl chamber 313 ′.
  • the hollow lance 323 for the gas supply also protrudes a little further beyond the stabilizing tube 322. Bores 325 and 325 'are embedded in the hollow lance.
  • the casing tube 9 can be pushed back and forth with the air baffles 12, so that the distance between the openings 11 and the end wall 8 is adjustable, which ensures optimal return of the flue gases for controlling the firing temperature.
  • FIG. 4 shows an embodiment in which the bores 418 in the wall 413 of the fuel-air mixing chamber are designed as diffuser or venturi nozzles. This leads to an improvement in swirl development and energy utilization.
  • the subsequent jacket pipe 409 is also provided with a constriction, the narrowest point of which lies just behind the end face 424 of the gas lance 423. The aforementioned fluidic measures improve the energy utilization of the introduced air.
  • FIG. 5 shows a cross section through a burner device, generally designated 501, which adjoins a boiler wall.
  • the burner device 1 has a housing 3 which is essentially cylindrical in shape and encloses several parts.
  • the housing 3 initially surrounds - seen from the outside inwards - a cylindrical air duct 4, to which air is supplied via its opening cross section 5 from a blower (not shown), the pressure in the air duct 4 being above atmospheric pressure. Furthermore, in the front part of the housing 3 there is a center piece 506 which is surrounded by the air duct ends 4 'from the outside. The nozzle part 506 is fitted with its end face into a flat end wall, which is also part of the housing 3.
  • the end wall 8 has several, e.g. twelve, bores 8 ', which are evenly distributed radially symmetrically around the periphery of the end wall surface. Part of the combustion air flows through the bores 8 ′ into the space, which is enclosed by a casing tube 9. This part of the combustion air is about 5 to 35% of the total combustion air.
  • the jacket tube 9 adjoins the end wall 8 and opens to the boiler space 10.
  • the casing tube 9 is provided in the region of the end wall 8 with individual openings 11 which are distributed around the periphery of the casing tube 9. Flue gases can be returned from the boiler room 10 through openings 11 and re-burned. By post-combustion of the flue gases a lower flame temperature.
  • the nozzle part 506 is drilled out cylindrically along its entire length. This leaves a relatively thick, cylindrical wall 513 which encloses a cavity 513 ', hereinafter referred to as a swirl chamber.
  • the wall 13 is penetrated by numerous slot-like channels 18.
  • the channels 18 deviate in their direction from the normal direction, i.e. they are tangent to an imaginary circle within the mixing zone 515.
  • combustion air flows through the channels 18 they are therefore air supply channels and at the same time swirl-generating devices which use the air flowing through them within the swirl chamber 513 'and in the downstream fuel-air mixing zone 515 (framed with dashed lines) generate a vortex movement within the casing tube 9.
  • twelve channels for air are provided in the wall 13.
  • the channels 18 are supplied via the air channel 4.
  • a stabilizing tube 522 adjoins the swirl chamber 513 'and has the same clear width as the swirl chamber 513', which for the rest has the same diameter over its entire length.
  • the stabilization tube 522 protrudes into the fuel-air mixing zone 515 and has the task of stabilizing the vortex.
  • a hollow lance 523 opens out into the fuel-air mixing zone 515 concentrically or almost concentrically, the outer diameter D1 of which is approximately 50% of the inner diameter D2 of the stabilizing tube 522.
  • the hollow lance 523 is designed as a tube with a closed end face 524. The fuel gas flows into the hollow lance 523 from its end facing away from the burner and reaches jacket bores 26.
  • the stabilization tube 522 only protrudes into the edge region of the jacket tube 9.
  • the stabilization tube 522 is relatively short and ends at the edge of the fuel-air mixing zone 515.
  • the amount of air that flows through the channels 18 and the amount of gas that flows through the casing bores 26 is metered according to the type of gas and the gas pressure present, for example by adjusting the fan pressure.
  • An ignition electrode 31 is also embedded in the nozzle part 506.
  • the volume of the swirl chamber 513 ' is limited by an annular insert 32 which partially surrounds the hollow lance from the gas inlet manner and is attached to an annular closure (bottom) 33 of the connecting piece part 506 by means of a screw connection 34.
  • the closure is provided with an axial threaded opening 35 through which the gas is fed into the hollow lance. In the opening 35 is the hollow lance through Screwed in ring 37.
  • the arrangement of the elements 26, 522, 523 and 515 and the use of the insert 34 make it possible to maintain a low flame temperature.

Abstract

The burner has at least fuel and air supplies to a mixing zone (15), in which a spinning motion or vortex is generated in part of the combustion air. It has a tube (22) for stabilising the vortex, and a hollow lance (23) for supplying the fuel gas, and which is arranged substantially in the centre. The ID of the stabiliser tube is at least twice the OD of the lance, and the lance has at least one region (26,27) inside the stabilising tube for the lateral discharge of gas. The lance may also have at least two axially separated discharge regions, of which one may be inside the stabiliser tube, and one may be outside.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennereinrichtung für einen gasartigen Brennstoff,

  • mit Wenigstens einer Brennstoff- und einer Luftzufuhrleitung, die im Bereich einer Brennstoff-Luft-Mischzone endet,
  • mit einer drallerzeugenden Vorrichtung, mit der ein Teil der Verbrennungsluft bei Eintritt in die Brennstoff-Luft-Mischzone in eine Drallbewegung (Vortex) versetzbar ist,
  • mit einer im wesentlichen zentrisch angeordneten Hohllanze.
The invention relates to a burner device for a gaseous fuel,
  • with at least one fuel and one air supply line, which ends in the area of a fuel-air mixing zone,
  • with a swirl-generating device with which part of the combustion air can be set into a swirl movement (vortex) when it enters the fuel-air mixing zone,
  • with an essentially centrally arranged hollow lance.

Ein solcher Brenner ist bekannt aus DE 31 13 511 C2. Bei dem bekannten Brenner wird innerhalb der Mischzone und in der nachgeordneten Verbrennungszone eine Wirbelströmung des Brennstoff-Luft-Gemisches erzeugt. Dabei erfolgt über wenigstens einen Teil der Kanäle die Brennstoff- und Luftzufuhr derart, daß die Brennstoffzufuhrleitung einen oder mehrere in der Wandung verlaufende Stränge umfaßt, der oder die in einem oder mehreren der Kanäle endet bzw. enden, so daß der einströmende Brennstoff vom Luftstrom innerhalb der Kanäle erfaßbar ist.Such a burner is known from DE 31 13 511 C2. In the known burner, a vortex flow of the fuel-air mixture is generated within the mixing zone and in the downstream combustion zone. The fuel and air supply takes place via at least part of the channels in such a way that the fuel supply line comprises one or more strands running in the wall, which ends or end in one or more of the channels, so that the inflowing fuel from the air flow inside the channels can be detected.

Weiterhin ist aus der DE-OS 27 29 329, insbesondere Figur 12, eine Brennereinrichtung bekannt, bei der unter Umgehung eines Ölbrenners auch Gas einer Brennstoff-Luft-Mischzone zugeführt werden kann.Furthermore, a burner device is known from DE-OS 27 29 329, in particular FIG. 12, in which gas can also be supplied to a fuel-air mixing zone bypassing an oil burner.

Die bekannten Brennereinrichtungen haben den Nachteil, daß mit ihnen relativ hohe Emissionswerte, insbesondere NOx, gemessen werden. Dies beruht darauf, daß eine sehr intensive Durchmischung beobachtet wird, was zur Folge hat, daß einen kurze Verbrennungsflamme erzeugt wird, in der hohe Temperaturen herrschen und ein hoher Anteil an Stickoxiden relativ zur Gesamtabgasmenge erzeugt wird.The known burner devices have the disadvantage that they measure relatively high emission values, in particular NOx. This is due to the fact that very intensive mixing is observed, with the result that a short combustion flame is generated in which the temperatures are high and a high proportion of nitrogen oxides is generated relative to the total amount of exhaust gas.

Schließlich ist in der DE-OS 43 29 971 A1 eine Brennereinrichtung beschrieben, die mit einer zentrisch angeordneten Hohllanze ausgestattet ist, welche wenigstens zwei in ihrer Achsrichtung in Abstand liegende Gasaustrittsbereiche aufweist, die das Dosieren des in die Brennstoff-Luft-Mischzone zugeführten Gases gewährleisten. Ferner ist ein Stabilisierungsrohr vorhanden, das die Hohllanze auf einem Teil ihrer Länge zwischen drallerzeugender Vorrichtung und Ende der Brennstoff-Luft-Mischzone umgibt. Diese Lösung ermöglicht zwar die Einstellung der Flammentemperatur, bei der der Anteil an Stickoxiden relativ gering gehalten werden kann. Dennoch hat es sich gezeigt, daß die Ergebnisse nicht völlig zufriedenstellend sein.Finally, DE-OS 43 29 971 A1 describes a burner device which is equipped with a centrally arranged hollow lance which has at least two gas outlet regions which are spaced apart in their axial direction and which ensure the metering of the gas fed into the fuel-air mixing zone . There is also a stabilizing tube which surrounds the hollow lance over part of its length between the swirl generating device and the end of the fuel-air mixing zone. Although this solution enables the flame temperature to be set at which the proportion of nitrogen oxides can be kept relatively low. Nevertheless, it has been shown that the results are not entirely satisfactory.

Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Brennereinrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß der Anteil an Stickoxiden minimalisiert wird.It is therefore the task of improving a burner device of the type mentioned at the outset in such a way that the proportion of nitrogen oxides is minimized.

Diese Aufgabe wird bei einer Brennereinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Stabilisierungsrohr einen Innendurchmesser aufweist, der wenigstens zweimal so groß ist wie der Außendurchmesser der Hohllanze, und daß die Hohllanze wenigstens einen seitlich aus der Hohllanze austretenden Gasaustrittsbereich aufweist, der innerhalb des Stabilsierungsrohrs angeordnet ist.This object is achieved in a burner device of the type mentioned at the outset in that the stabilizing tube has an inside diameter which is at least twice as large as the outside diameter of the hollow lance, and in that the hollow lance has at least one gas outlet region which emerges laterally from the hollow lance and which is inside the stabilizing tube is arranged.

Dadurch, daß die Hohllanze eine oder mehrere Gasaustrittsbereiche besitzt, wird das Gas dosiert und nach und nach der Brennstoff-Luft-Mischzone zugeführt. Die Flammentemperatur erreicht dabei nicht die hohen Werte, wie sie bei einer totalen Durchmischung sich einstellen.Because the hollow lance has one or more gas outlet areas, the gas is metered and gradually fed into the fuel-air mixing zone. The flame temperature does not reach the high values that result from total mixing.

Vorzugsweise sind die Gasaustrittskanäle im Mantel und/oder in der Stirnseite der in die Brennstoff-Luft-Mischzone ragenden Hohllanze angeordnet; Austrittskanäle können jedoch auch in die Stirnwand der Hohllanze eingelassen sein.The gas outlet channels are preferably arranged in the jacket and / or in the end face of the hollow lance projecting into the fuel-air mixing zone; However, outlet channels can also be embedded in the end wall of the hollow lance.

Merkmale weiterer Unteransprüche werden anhand der nachfolgenden Beschreibung erläutert.Features of further subclaims are explained on the basis of the following description.

Die Figuren der Zeichnung zeigen einzelne Ausführungsformen von Brennereinrichtungen.The figures of the drawing show individual embodiments of burner devices.

In den Figuren 11) und 1b) ist ein Querschnitt durch eine Brennereinrichtung, allgemein mit 1 bezeichnet, dargestellt, die sich an eine Kesselwand 2 anschließt. Die Brennereinrichtung 1 weist ein Gehäuse 3 auf, das im wesentlichen zylindrisch geformt ist und mehrere Teile umschließt. FIGS. 11) and 1b) show a cross section through a burner device, generally designated 1, which adjoins a boiler wall 2. The burner device 1 has a housing 3 which is essentially cylindrical in shape and encloses several parts.

Das Gehäuse 3 umgibt - von außen nach innen gesehen - zunächst einen zylindrischen Luftkanal 4, dem über seinen Öffnungsquerschnitt 5 Luft von einem (nicht dargestellten) Gebläse zugeführt wird, wobei der Druck im Luftkanal 4 über Atmosphärendruck liegt. Weiterhin liegt im vorderen Teil des Gehäuses 3 zentrisch ein Stutzenteil 6, der von außen von den Luftkanal-Enden 4' umringt ist. Der Stutzenteil 6 ist mit seiner Stirnseite 7 in eine Stirnwand 8 eingepaßt, die ebenfalls Teil des Gehäuses 3 ist. Die Stirnwand 8 hat die Form eines sehr flachen Kegelstumpfes, dessen kleinere Grundseite die Stirnseite des Stutzenteiles 6 ist. Die Stirnwand 8 besitzt ferner mehrere, z.B. zwölf, Bohrungen 8', die radialsymmetrisch gleichmäßig verteilt um die Peripherie der Stirnwand-Fläche verteilt sind. Durch die Bohrungen 8' strömt ein Teil der Verbrennungsluft in den Raum, der von einem Mantelrohr 9 umschlossen ist. Dieser Teil der Verbrennungsluft beträgt etwa 5 bis 35% der gesamten Verbrennungsluft.The housing 3 initially surrounds - seen from the outside inwards - a cylindrical air duct 4, to which air is supplied via its opening cross section 5 from a blower (not shown), the pressure in the air duct 4 being above atmospheric pressure. Furthermore, in the front part of the housing 3 there is a center piece 6, which is surrounded by the air duct ends 4 'from the outside. The nozzle part 6 is fitted with its end face 7 in an end wall 8, which is also part of the housing 3. The end wall 8 has the shape of a very flat truncated cone, the smaller base of which is the end face of the nozzle part 6. The end wall 8 also has several, for example twelve, bores 8 ', which are evenly distributed radially symmetrically around the periphery of the end wall surface. Part of the combustion air flows through the bores 8 ′ into the space, which is enclosed by a casing tube 9. This part of the combustion air is about 5 to 35% of the total combustion air.

An die Stirnwand 8 schließt sich das Mantelrohr 9 an, das sich zum Kesselraum 10 hin öffnet. Das Mantelrohr 9 ist im Bereich der Stirnwand 8 mit einzelnen Öffnungen 11 versehen, die um die Peripherie des Mantelrohres 9 verteilt sind. Nach innen überstehend und anschließend an die Öffnungen 11 sind am Mantelrohr 9 Luftleitbleche 12 angebracht, die in einem Winkel von etwa 45° schräg stehen und etwa um einen Betrag von 3 bis 20 % des Innendurchmessers des Mantelrohres 9 in dieses hineinragen. Durch die Öffnungen 11 können Rauchgase aus dem Kesselraum 10 zurückgeführt und nachverbrannt werden. Durch die Nachverbrennung der Rauchgase stellt sich eine geringere Flammentemperatur ein.The jacket tube 9 adjoins the end wall 8 and opens to the boiler space 10. The casing tube 9 is provided in the region of the end wall 8 with individual openings 11 which are distributed around the periphery of the casing tube 9. Protruding inwards and then to the openings 11, air baffles 12 are attached to the casing tube 9, which are inclined at an angle of approximately 45 ° and protrude into the casing tube 9 by an amount of 3 to 20% of the inside diameter thereof. Flue gases can be returned from the boiler room 10 and burned through the openings 11. The afterburning of the flue gases results in a lower flame temperature.

Der Stutzenteil 6 ist auf seiner gesamten Länge zylindrisch aufgebohrt. Dabei verbleibt eine relativ dicke, zylinderringförmige Wandung 13, die einen Hohlraum 13', im folgenden als Wirbelkammer bezeichnet, umschließt. Wie Figur 1b zeigt, ist die Wandung 13 von zahlreichen schlitzartigen Kanälen 18 durchsetzt. Die Kanäle 18 weichen in ihrer Richtung von der Normalenrichtung ab, d.h. sie stehen tangential zu einem imaginären Kreis K innerhalb der Mischzone 15. Wenn Verbrennungsluft durch die Kanäle 18 strömt, sind diese daher Luftzuführungskanäle und gleichzeitig drallerzeugende Vorrichtungen, die mittels der durch sie strömenden Luft innerhalb der Wirbelkammer 13' und in der nachgeordneten Brennstoff-Luft-Mischzone 15 (gestrichelt umrandet) innerhalb des Mantelrohres 9 eine Wirbelbewegung (Vortex) erzeugen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind in die Wandung 13 zwölf Kanäle für Luft vorgesehen. Die Kanäle 18 werden über den Luftkanal 4 versorgt.The neck part 6 is drilled cylindrically along its entire length. This leaves a relatively thick, cylindrical wall 13 which encloses a cavity 13 ', hereinafter referred to as a swirl chamber. As FIG. 1b shows, the wall 13 is penetrated by numerous slot-like channels 18. The channels 18 deviate in their direction from the normal direction, ie they are tangent to an imaginary circle K within the mixing zone 15. When combustion air flows through the channels 18, they are therefore air supply channels and, at the same time, swirl-generating devices which use the air flowing through them generate a vortex movement within the jacket tube 9 within the vortex chamber 13 'and in the downstream fuel-air mixing zone 15 (with dashed lines). in the In the present exemplary embodiment, twelve channels for air are provided in the wall 13. The channels 18 are supplied via the air channel 4.

An die Wirbelkammer 13' schließt sich ein Stabilisierungsrohr 22 an, das dieselbe lichte Weite hat wie die Wirbelkammer 13', die im übrigen auf ihrer gesamten Länge denselben Durchmesser hat. Das Stabilisierungsrohr 22 ragt in die Brennstoff-Luft-Mischzone 15 hinein und hat die Aufgabe, den Vortex zu stabilisieren. An seinem Ende verringert sich der Durchmesser des Stabilisierungsrohrs 22 etwas, wie aus Figur 1a hervorgeht.A stabilizing tube 22 adjoins the vortex chamber 13 'and has the same inside width as the vortex chamber 13', which for the rest has the same diameter over its entire length. The stabilization tube 22 projects into the fuel-air mixing zone 15 and has the task of stabilizing the vortex. At its end, the diameter of the stabilizing tube 22 decreases somewhat, as can be seen from FIG. 1a.

Weiterhin mündet in die Brennstoff-Luft-Mischzone 15 konzentrisch oder nahezu konzentrisch eine Hohllanze 23, deren Durchmesser etwa 10 bis 40% des Durchmessers der Brennstoff-Luft-Mischzone 15 beträgt und die wiederum vom Stabilisierungsrohr 22 umgeben ist. Die Hohllanze 23 ist als Rohr mit einer geschlossenen Stirnseite 24 gestaltet. In die Hohllanze 23 strömt von ihrem brennerabgewandten Ende das Brenngas ein und gelangt zu Mantelbohrungen 26 und 27. Diese Mantelbohrungen 26 bzw. 27, die peripher gleichmäßig um den Mantel der Hohllanze 23 verteilt sind, bilden zwei, in Achsenrichtung der Hohllanze in Abstand liegende Gasaustrittsbereiche, von denen einer innerhalb des Stabilisierungsrohrs 22 und und einer außerhalb des Stabilisierungsrohrs liegt. Das austretende Gas wird demnach dem Verbrennungsluftstrom nach und nach zugeführt. Die sich ergebenden Verbrennungstemperaturen liegen niedriger als bei einer Verbrennung bei sofortiger, totaler Durchmischung von Brennstoff und Luft.Furthermore, a hollow lance 23 opens into the fuel-air mixing zone 15 concentrically or almost concentrically, the diameter of which is approximately 10 to 40% of the diameter of the fuel-air mixing zone 15 and which in turn is surrounded by the stabilizing tube 22. The hollow lance 23 is designed as a tube with a closed end face 24. The fuel gas flows into the hollow lance 23 from its end facing away from the burner and arrives at jacket bores 26 and 27. These jacket bores 26 and 27, which are distributed evenly peripherally around the jacket of the hollow lance 23, form two gas outlet areas which are spaced apart in the axial direction of the hollow lance , one of which is inside the stabilizing tube 22 and one outside of the stabilizing tube. The escaping gas is therefore gradually fed into the combustion air flow. The resulting combustion temperatures are lower than in the case of combustion with immediate, total mixing of fuel and air.

Erfahrungsgemäß hat sich dabei ergeben, daß die besten Resultate der Stabilisierung dann erzielt werden, wenn das Verhältnis von Innendurchmesser D2 des Stabilisierungsrohrs zu Außendurchmesser D1 der Hohllanze wenigstens 2:1 ist.Experience has shown that the best results of the stabilization are achieved when the ratio of the inner diameter D2 of the stabilizing tube to the outer diameter D1 of the hollow lance is at least 2: 1.

Die Hohllanze ist im Inneren des Gehäuses 3 und innerhalb des Stabilisierungsrohres 22 noch von einer Luftzufuhrleitung 28 umgeben, die über Einströmöffnungen 28' und 28'' verfügt. Die Luftzuführleitung 28 endet zwischen dem vordersten und dem hintersten Gasaustrittsbereich. Durch die Luft, die durch diese Luftzuführleitung strömt, wird das aus dem ersten Gasaustrittsbereich ausströmende Gas aufgenommen und der Luft-Brennstoff-Mischzone zugeleitet, ohne daß im Bereich der Luftzuführungsleitung schon eine Verbrennung erfolgt.The hollow lance is surrounded in the interior of the housing 3 and within the stabilizing tube 22 by an air supply line 28 which has inflow openings 28 'and 28' '. The air supply line 28 ends between the foremost and the rearmost gas outlet area. The air flowing through this air supply line absorbs the gas flowing out of the first gas outlet area and feeds it to the air-fuel mixing zone without combustion already taking place in the area of the air supply line.

Die Luftmenge, die durch die Kanäle 8' und 18 strömt, und die Gasmenge, die durch die Mantelbohrungen 26, 27 strömt, wird entsprechend der Gasart und entsprechend dem vorhandenen Gasdruck zugemessen, beispielsweise durch Verstellung des Ventilatordruckes.The amount of air that flows through the channels 8 'and 18 and the amount of gas that flows through the casing bores 26, 27 is metered according to the type of gas and the gas pressure present, for example by adjusting the fan pressure.

In der Ausführungsform gemäß den Figuren 2a) und 2b) ist ein Querschnitt durch eine weitere Brennereinrichtung dargestellt, die allgemein mit 201 bezeichnet ist. Gleiche Teile haben gleiche Bezugszahlen wie in Figuren 1a/1b.In the embodiment according to FIGS. 2a) and 2b) , a cross section through a further burner device is shown, which is generally designated by 201. The same parts have the same reference numbers as in Figures 1a / 1b.

Das Gehäuse 3 schließt einen zylindrischen Luftkanal 4 ein. Weiterhin liegt im vorderen Teil des Gehäuses zentrisch ein Stutzenteil 206, der von außen von den Luftkanalenden 4' umringt ist. Der Stutzenteil 206 ist mit seiner Stirnseite 7 in die Stirnwand 8 eingepaßt. An die Stirnwand 8, der ein Teil des Gehäuses 3 ist, schließt sich das Mantelrohr 9 an.The housing 3 includes a cylindrical air duct 4. Furthermore, in the front part of the housing, there is a center piece 206, which is surrounded by the air duct ends 4 ′ from the outside. The nozzle part 206 is fitted with its end face 7 in the end wall 8. The casing tube 9 connects to the end wall 8, which is part of the housing 3.

Der Stutzenteil 206 ist auf seiner ganzen Länge zylindrisch zu einer Wirbelkammer 13' aufgebohrt. An die Wirbelkammer schließt sich mit gleicher lichter Weite das Stabilisierungsrohr 222 an. In die Wirbelkammer münden zahlreiche Kanäle 218, die im vorliegenden Falle nicht als Schlitze, sondern als Rundbohrungen gestaltet sind. Die Luftzufuhr durch die Kanäle 218 kann gesteuert werden. Als Steuerorgan ist eine außenliegende, verstellbare Hülse 216 vorgesehen, deren Hin- und Herbewegung entweder manuell gesteuert werden kann oder aber mit Hilfe einer Steuervorrichtung, die die Hülse 216 aufgrund abgetasteter Werte, z. B. des Brennzustandes, oder mit Hilfe eines Thermostat-Systems oder dergleichen geregelt verstellt.The nozzle part 206 is drilled cylindrical over its entire length to a swirl chamber 13 '. The stabilizing tube 222 connects to the swirl chamber with the same internal width. In the vortex chamber Numerous channels 218 open, which in the present case are not designed as slots, but as round bores. Air supply through channels 218 can be controlled. An external, adjustable sleeve 216 is provided as the control element, the reciprocating movement of which can either be controlled manually or with the aid of a control device which the sleeve 216 on the basis of sensed values, eg. B. the burning state, or adjusted with the help of a thermostat system or the like.

Die Bohrungen 218 weichen von der Normaleinrichtung ab, d. h. sie sind tangential zu einem imaginären Kreis K innerhalb der Brennstoff-Luft-Mischkammer 215 gerichtet. Die Bohrungen 218 sind daher gleichzeitig drallerzeugende Vorrichtungen, die mittels der durch sie strömenden Verbrennungsluft innerhalb der Wirbelkammer 13' und in der nachgeordneten Verbrennungszone 215 eine Wirbelströmung erzeugen. Die Kanäle 218 können mit Hilfe der Hülse 216 mehr oder weniger zugestellt werden.The holes 218 deviate from the normal device, i. H. they are directed tangentially to an imaginary circle K within the fuel-air mixing chamber 215. The bores 218 are therefore at the same time swirl-generating devices which generate a vortex flow by means of the combustion air flowing through them within the swirl chamber 13 'and in the downstream combustion zone 215. The channels 218 can be more or less closed using the sleeve 216.

Die Gaszufuhr erfolgt über eine zentrisch mündende Hohllanze 223, die als Rohr mit einer geschlossenen Stirnseite 24 gestaltet ist. Dabei ragt das Rohr über das Ende des Stabilisierungsrohrs 222 hinaus in das Mantelrohr 9 hinein. Der Durchmesser der Hohllanze umfaßt etwa 25 bis 35% des Innendurchmessers des Stabilisierungsrohres 222.The gas is supplied via a centrally opening hollow lance 223, which is designed as a tube with a closed end face 24. The tube projects beyond the end of the stabilizing tube 222 into the jacket tube 9. The diameter of the hollow lance comprises approximately 25 to 35% of the inner diameter of the stabilizing tube 222.

In das freie Ende der Hohllanze 223 sind jeweils über den Umfang verteilt auf einer Höhe vier Bohrungen 225' eingearbeitet und in Abstand dazu vier weitere Bohrungen 225. Es ergeben sich daher auch hier zwei Gasaustrittsbereiche, von denen einer innerhalb und einer außerhalb des Stabilisierungsrohres liegt.In the free end of the hollow lance 223, four bores 225 ′ are machined at a height distributed over the circumference and four further bores 225 at a distance from it. There are therefore two gas outlet areas, one inside and one outside the stabilizing tube.

Durch Variation des Druckes durch eine (nicht dargestellte) Vorrichtung, die der Hohllanze 223 vorgeschaltet ist, kann der Durchsatz an Brenngas durch die Bohrungen 225 und 225' variiert werden. Die Bohrungen können ebenfalls tangential oder aber radial gerichtet sein, so daß die Wirbelströmung, die bereits durch die einströmende Luft durch die Bohrungen 218 erzeugt wird, verstärkt wird.By varying the pressure through a (not shown) Device upstream of the hollow lance 223, the throughput of fuel gas can be varied through the bores 225 and 225 '. The bores can also be directed tangentially or radially, so that the vortex flow, which is already generated by the inflowing air through the bores 218, is increased.

Ferner ist durch die Wandung 213 eine Ionisationselektrode 29 eingesetzt, die aus einem isolierenden Mantel 30 und der eigentlichen Elektrode besteht, die an der Peripherie als Austrittsöffnung des Stabilisierungsrohres 222 endet. Die Elektrode 29 dient zur Zündung und dazu, festzustellen, ob eine Flamme vorhanden ist und gegebenenfalls dazu, ein Signal abzugeben, das den Brennzustand anzeigt.Furthermore, through the wall 213 an ionization electrode 29 is inserted, which consists of an insulating jacket 30 and the actual electrode, which ends at the periphery as the outlet opening of the stabilization tube 222. The electrode 29 is used to ignite and to determine whether a flame is present and, if necessary, to emit a signal which indicates the burning state.

In den Figuren 3a/3b ist eine ähnliche Brennereinrichtung 301 wie in Figuren 2a/2b dargestellt. Allerdings sind hier in die Wandung 313 der Wirbelkammer 313' noch eine Zündelektrode 31 und eine Ionisationselektrode 29 eingebaut. Die Hohllanze 323 für die Gaszufuhr ragt überdies noch etwas weiter über ddas Stabilisierungsrohr 322 hinaus. In die Hohllanze sind Bohrungen 325 und 325' eingelassen. FIGS. 3a / 3b show a burner device 301 similar to that in FIGS . 2a / 2b. However, an ignition electrode 31 and an ionization electrode 29 are also installed in the wall 313 of the swirl chamber 313 ′. The hollow lance 323 for the gas supply also protrudes a little further beyond the stabilizing tube 322. Bores 325 and 325 'are embedded in the hollow lance.

Ferner kann das Mantelrohr 9 mit den Luftleitblechen 12 hin und her geschoben werden, so daß der Abstand der Öffnungen 11 gegenüber der Stirnwand 8 verstellbar ist, was eine optimale Rückführung der Rauchgase zur Steuerung der Brenntemperatur gewährleistet.Furthermore, the casing tube 9 can be pushed back and forth with the air baffles 12, so that the distance between the openings 11 and the end wall 8 is adjustable, which ensures optimal return of the flue gases for controlling the firing temperature.

Figur 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Bohrungen 418 in der Wandung 413 der Brennstoff-Luft-Mischkammer als Diffusor- oder Venturi-Düsen gestaltet sind. Dies führt zu einer Verbesserung der Drallentwicklung und der Energieausnutzung. Das anschließende Mantelrohr 409 ist ebenfalls mit einer Verengung versehen, deren engste Stelle kurz hinter der Stirnseite 424 der Gaslanze 423 liegt. Die vorgenannten strömungstechnischen Maßnahmen verbessern die Energieausnutzung der herangeführten Luft. FIG. 4 shows an embodiment in which the bores 418 in the wall 413 of the fuel-air mixing chamber are designed as diffuser or venturi nozzles. This leads to an improvement in swirl development and energy utilization. The subsequent jacket pipe 409 is also provided with a constriction, the narrowest point of which lies just behind the end face 424 of the gas lance 423. The aforementioned fluidic measures improve the energy utilization of the introduced air.

In der Figur 5 ist ein Querschnitt durch eine Brennereinrichtung, allgemein mit 501 bezeichnet, dargestellt, die sich an eine Kesselwand anschließt. Die Brennereinrichtung 1 weist ein Gehäuse 3 auf, das im wesentlichen zylindrisch geformt ist und mehrere Teile umschließt. FIG. 5 shows a cross section through a burner device, generally designated 501, which adjoins a boiler wall. The burner device 1 has a housing 3 which is essentially cylindrical in shape and encloses several parts.

Das Gehäuse 3 umgibt - von außen nach innen gesehen - zunächst einen zylindrischen Luftkanal 4, dem über seinen Öffnungsquerschnitt 5 Luft von einem (nicht dargestellten) Gebläse zugeführt wird, wobei der Druck im Luftkanal 4 über Atmosphärendruck liegt. Weiterhin liegt im vorderen Teil des Gehäuses 3 zentrisch ein Stutzenteil 506, der von außen von den Luftkanal-Enden 4' umringt ist. Der Stutzenteil 506 ist mit seiner Stirnseite in eine flache Stirnwand eingepaßt, die ebenfalls Teil des Gehäuses 3 ist. Die Stirnwand 8 besitzt mehrere, z.B. zwölf, Bohrungen 8', die radialsymmetrisch gleichmäßig verteilt um die Peripherie der Stirnwand-Fläche verteilt sind. Durch die Bohrungen 8' strömt ein Teil der Verbrennungsluft in den Raum, der von einem Mantelrohr 9 umschlossen ist. Dieser Teil der Verbrennungsluft beträgt etwa 5 bis 35% der gesamten Verbrennungsluft.The housing 3 initially surrounds - seen from the outside inwards - a cylindrical air duct 4, to which air is supplied via its opening cross section 5 from a blower (not shown), the pressure in the air duct 4 being above atmospheric pressure. Furthermore, in the front part of the housing 3 there is a center piece 506 which is surrounded by the air duct ends 4 'from the outside. The nozzle part 506 is fitted with its end face into a flat end wall, which is also part of the housing 3. The end wall 8 has several, e.g. twelve, bores 8 ', which are evenly distributed radially symmetrically around the periphery of the end wall surface. Part of the combustion air flows through the bores 8 ′ into the space, which is enclosed by a casing tube 9. This part of the combustion air is about 5 to 35% of the total combustion air.

An die Stirnwand 8 schließt sich das Mantelrohr 9 an, das sich zum Kesselraum 10 hin öffnet. Das Mantelrohr 9 ist im Bereich der Stirnwand 8 mit einzelnen Öffnungen 11 versehen, die um die Peripherie des Mantelrohres 9 verteilt sind. Durch Öffnungen 11 können Rauchgase aus dem Kesselraum 10 zurückgeführt und nachverbrannt werden. Durch die Nachverbrennung der Rauchgase stellt sich eine geringere Flammentemperatur ein.The jacket tube 9 adjoins the end wall 8 and opens to the boiler space 10. The casing tube 9 is provided in the region of the end wall 8 with individual openings 11 which are distributed around the periphery of the casing tube 9. Flue gases can be returned from the boiler room 10 through openings 11 and re-burned. By post-combustion of the flue gases a lower flame temperature.

Der Stutzenteil 506 ist auf seiner gesamten Länge zylindrisch aufgebohrt. Dabei verbleibt eine relativ dicke, zylinderringförmige Wandung 513, die einen Hohlraum 513', im folgenden als Wirbelkammer bezeichnet, umschließt. Die Wandung 13 ist von zahlreichen schlitzartigen Kanälen 18 durchsetzt. Die Kanäle 18 weichen in ihrer Richtung von der Normalenrichtung ab, d.h. sie stehen tangential zu einem imaginären Kreis innerhalb der Mischzone 515. Wenn Verbrennungsluft durch die Kanäle 18 strömt, sind diese daher Luftzuführungskanäle und gleichzeitig drallerzeugende Vorrichtungen, die mittels der durch sie strömenden Luft innerhalb der Wirbelkammer 513' und in der nachgeordneten Brennstoff-Luft-Mischzone 515 (gestrichelt umrandet) innerhalb des Mantelrohres 9 eine Wirbelbewegung (Vortex) erzeugen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind in die Wandung 13 zwölf Kanäle für Luft vorgesehen. Die Kanäle 18 werden über den Luftkanal 4 versorgt.The nozzle part 506 is drilled out cylindrically along its entire length. This leaves a relatively thick, cylindrical wall 513 which encloses a cavity 513 ', hereinafter referred to as a swirl chamber. The wall 13 is penetrated by numerous slot-like channels 18. The channels 18 deviate in their direction from the normal direction, i.e. they are tangent to an imaginary circle within the mixing zone 515. When combustion air flows through the channels 18, they are therefore air supply channels and at the same time swirl-generating devices which use the air flowing through them within the swirl chamber 513 'and in the downstream fuel-air mixing zone 515 (framed with dashed lines) generate a vortex movement within the casing tube 9. In the present embodiment, twelve channels for air are provided in the wall 13. The channels 18 are supplied via the air channel 4.

An die Wirbelkammer 513' schließt sich ein Stabilisierungsrohr 522 an, das dieselbe lichte Weite hat wie die Wirbelkammer 513', die im übrigen auf ihrer gesamten Länge denselben Durchmesser hat. Das Stabilisierungsrohr 522 ragt in die Brennstoff-Luft-Mischzone 515 hinein und hat die Aufgabe, den Vortex zu stabilisieren.A stabilizing tube 522 adjoins the swirl chamber 513 'and has the same clear width as the swirl chamber 513', which for the rest has the same diameter over its entire length. The stabilization tube 522 protrudes into the fuel-air mixing zone 515 and has the task of stabilizing the vortex.

Weiterhin mündet in die Brennstoff-Luft-Mischzone 515 konzentrisch oder nahezu konzentrisch eine Hohllanze 523, deren Außendurchmesser D1 etwa 50% des Innendurchmessers D2 des Stabilisierungsrohrs 522 beträgt. Die Hohllanze 523 ist als Rohr mit einer geschlossenen Stirnseite 524 gestaltet. In die Hohllanze 523 strömt von ihrem brennerabgewandten Ende das Brenngas ein und gelangt zu Mantelbohrungen 26.Furthermore, a hollow lance 523 opens out into the fuel-air mixing zone 515 concentrically or almost concentrically, the outer diameter D1 of which is approximately 50% of the inner diameter D2 of the stabilizing tube 522. The hollow lance 523 is designed as a tube with a closed end face 524. The fuel gas flows into the hollow lance 523 from its end facing away from the burner and reaches jacket bores 26.

Diese Mantelbohrungen 26, die peripher gleichmäßig um den Mantel der Hohllanze 523 verteilt sind, bilden den Gasaustrittsbereich, der innerhalb des Stabilisierungsrohrs 522 liegt. Das austretende Gas wird demnach dem Verbrennungsluftstrom nach und nach zugeführt. Die sich ergebenden Verbrennungstemperaturen liegen niedriger als bei einer Verbrennung bei sofortiger, totaler Durchmischung von Brennstoff und Luft. Erfahrungsgemäß hat sich dabei erwiesen, daß die besten Resultate der Stabilisierung dann erzielt werden, wenn das Verhältnis von Innendurchmesser D2 des Stabilisierungsrohrs zu Außendurchmesser D1 der Hohllanze wenigstens 2 : 1 beträgt.These jacket bores 26, which are distributed evenly on the periphery around the jacket of the hollow lance 523, form the gas outlet area which lies within the stabilization tube 522. The escaping gas is therefore gradually fed into the combustion air flow. The resulting combustion temperatures are lower than in the case of combustion with immediate, total mixing of fuel and air. Experience has shown that the best results of the stabilization are achieved when the ratio of the inner diameter D2 of the stabilizing tube to the outer diameter D1 of the hollow lance is at least 2: 1.

Wie aus der Figur 5 zu entnehmen ist, ragt das Stabilisierungsrohr 522 lediglich in den Randbereich des Mantelrohrs 9 hinein. Das Stabilisierungsrohr 522 ist dabei relativ kurz ausgebildet und endet am Rande der Brennstoff-Luft-Mischzone 515.As can be seen from FIG. 5 , the stabilization tube 522 only protrudes into the edge region of the jacket tube 9. The stabilization tube 522 is relatively short and ends at the edge of the fuel-air mixing zone 515.

Die Luftmenge, die durch die Kanäle 18 strömt und die Gasmenge, die durch die Mantelbohrungen 26 strömt, wird entsprechend der Gasart und entsprechend dem vorhandenen Gasdruck zugemessen, beispielsweise durch Verstellung des Ventilatordrucks.The amount of air that flows through the channels 18 and the amount of gas that flows through the casing bores 26 is metered according to the type of gas and the gas pressure present, for example by adjusting the fan pressure.

In den Stutzenteil 506 ist noch eine Zündelektrode 31 eingelassen.An ignition electrode 31 is also embedded in the nozzle part 506.

Das Volumen der Wirbelkammer 513' ist durch eine ringförmige Einlage 32 begrenzt, welche die Hohllanze von der Gaseintrittsweise teilweise umgibt und mittels einer Schraubverbindung 34 an einen ringförmigen Verschluß (Boden) 33 des Stutzenteils 506 angebracht ist. Der Verschluß ist mit einer axialen Gewindeöffnung 35 versehen, durch die die Gaszufuhr in die Hohllanze erfolgt. In die Öffnung 35 ist die Hohllanze durch einen Ring 37 eingeschraubt. Die Anordnung der Elemente 26, 522, 523 und 515 und die Anwendung der Einlage 34 ermöglichen der Aufrechterhalten einer niedrigen Flammentemperatur.The volume of the swirl chamber 513 'is limited by an annular insert 32 which partially surrounds the hollow lance from the gas inlet manner and is attached to an annular closure (bottom) 33 of the connecting piece part 506 by means of a screw connection 34. The closure is provided with an axial threaded opening 35 through which the gas is fed into the hollow lance. In the opening 35 is the hollow lance through Screwed in ring 37. The arrangement of the elements 26, 522, 523 and 515 and the use of the insert 34 make it possible to maintain a low flame temperature.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ergeben im wesentlichen die nachfolgenden Vorteile:

  • 1. Ein Ventilatordruck von 10 mm WS (1 mbar) reicht aus, eine optimale Vermischung von Gas und Luft zu erreichen. Dieser Druck wird optimal für die Mischung von Gas und Luft ausgenutzt. Es ergibt sich keine Druckerniedrigung an der Saugseite des Ventilators. Die Kapazitätsregelung kann sowohl luv- als als leeseitig zum Ventilator erfolgen.
  • 2. Das System ist relativ unempfindlich für Unter- bzw. Überdruck in der Verbrennungskammer.
  • 3. Bei Stillstand des Brenners wirkt der Vortexgenerator als abschließendes Organ, da angesichts des geringen Unterdrucks bzw. Überdrucks in der Verbrennungskammer (Schornstein) die Luft nicht durch den Zyklongenerator gedrückt wird.
  • 4. Das System ist geeignet für realtiv hohe Gegendrücke resp. Unterdrücke.
  • 5. Es können verschiedene Brennersysteme ausgewählt werden, wie sie an sich bekannt im Einsatz sind. Eine Nachrüstung ist demnach in vielen Fällen möglich.
  • 6. Das System ist ohne Umbau geeignet für alle Gassorten von Stadtgas (± 1000 kcal/m3) bis Butan (± 30.000 kcal/m3).
  • 7. Die Brennerkapazität kann in einfacher Weise eingestellt werden durch die Anzahl von tangentialen Öffnungen. Der Ventilator und sein Druck sind vorgegeben durch das Fabrikat des Brenners.
  • 8. Die Gas/Lufthaltung ist auf einfache Weise durch das Gasreduzieren des richtigen Gasdruckes einzustellen.
  • 9. Die Stickoxid-Erzeugung ist reduzierbar, denn durch die feinsteuerbare radiale und tangentiale Luftzufuhr ist eine kapazitätsabhängige Rauchgaszirkulation gegeben, mit der die Flammentemperatur verändert werden kann. Durch die beschränkbare Gaszufuhr kann die Flammenfront überstöchiometrisch (n > 1,3) gehalten werden, so daß auch damit eine Veränderung der Flammentemperatur erreicht wird.
  • 10.Die Bemessung des Durchmessers und der Länge der Hohllanze verändern die Parameter der Brennstoff-Luft-Mischkammer, so daß auch hierdurcn je nach dem Brennwert des Gases die für die Entstehung von Stickoxiden maßgebende Flammentemperaur geändert werden kann.
  • 11.Über Kapazitätsnomografen ist es möglich, ohne Meßapparatur den Brenner auf den richtigen Arbeitspunkt einzustellen.
The above-described embodiments essentially result in the following advantages:
  • 1. A fan pressure of 10 mm WS (1 mbar) is sufficient to achieve an optimal mixing of gas and air. This pressure is optimally used for the mixture of gas and air. There is no pressure drop on the suction side of the fan. The capacity can be regulated both on the wind and on the leeward side of the fan.
  • 2. The system is relatively insensitive to negative or positive pressure in the combustion chamber.
  • 3. When the burner is at a standstill, the vortex generator acts as a final organ, since the air is not forced through the cyclone generator in view of the low vacuum or overpressure in the combustion chamber (chimney).
  • 4. The system is suitable for relatively high back pressures resp. Oppress.
  • 5. Different burner systems can be selected as are known per se. Retrofitting is therefore possible in many cases.
  • 6. The system is suitable for all types of gas from town gas (± 1000 kcal / m3) to butane (± 30,000 kcal / m3) without modification.
  • 7. The burner capacity can be set easily are determined by the number of tangential openings. The fan and its pressure are determined by the make of the burner.
  • 8. The gas / air hold is easy to set by reducing the gas pressure to the correct gas pressure.
  • 9. The nitrogen oxide generation can be reduced, because the finely controllable radial and tangential air supply provides a capacity-dependent flue gas circulation with which the flame temperature can be changed. Due to the restrictable gas supply, the flame front can be kept above stoichiometric (n> 1.3), so that a change in the flame temperature is also achieved.
  • 10. The dimensioning of the diameter and the length of the hollow lance change the parameters of the fuel-air mixing chamber, so that the flame temperature which is decisive for the formation of nitrogen oxides can also be changed here depending on the calorific value of the gas.
  • 11.Capacity nomographs make it possible to set the burner to the correct working point without measuring equipment.

Claims (13)

Brennereinrichtung (1; 201; 301; 501) für einen gasartigen Brennstoff, - mit wenigstens einer Brennstoff- und einer Luftzufuhrleitung (GE;LE), die im Bereich einer Brennstoff-Luft-Mischzone (15; 215; 515) enden, - mit einer drallerzeugenden Vorrichtung (6,13,13',18; 206, 213, 218; 313; 313', 318), mit der ein Teil der Verbrennungsluft bei Eintritt in die Brennstoff-Luft-Mischzone in eine Drallbewegung (Vortex) versetzbar ist, - mit einer im wesentlichen zentrisch angeordneten Hohllanze (23; 223; 323; 423; 523), durch die die Gaszufuhr erfolgt, - und mit einem Stabilisierungsrohr (22; 222; 322; 422; 522),
dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser (D2) des Stabilisierungsrohrs wenigstens zweimal so groß ist wie der Außendurchmesser (D1) der Hohllanze,
und
daß die Hohllanze (23; 223; 323; 423; 523) wenigstens einen seitlich aus der Hohllanze austretenden Gasaustrittsbereich (26, 27; 225, 225'; 325') aufweist, der innerhalb des Stabilisierungsrohrs (22; 222; 322; 442; 522) angeordnet ist. Burner device (1; 201; 301; 501) for a gaseous fuel, with at least one fuel and one air supply line (GE; LE) which end in the area of a fuel-air mixing zone (15; 215; 515), - With a swirl generating device (6,13,13 ', 18; 206, 213, 218; 313; 313', 318) with which part of the combustion air swirls (vortex) as it enters the fuel-air mixing zone can be moved, with an essentially centrally arranged hollow lance (23; 223; 323; 423; 523) through which the gas is supplied, - And with a stabilizing tube (22; 222; 322; 422; 522),
characterized in that the inner diameter (D2) of the stabilizing tube is at least twice as large as the outer diameter (D1) of the hollow lance,
and
that the hollow lance (23; 223; 323; 423; 523) has at least one gas outlet region (26, 27; 225, 225 ';325') emerging laterally from the hollow lance, which is located within the stabilizing tube (22; 222; 322; 442; 522) is arranged. Brennereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohllanze wenigstens zwei in ihrer Achsenrichtung in Abstand liegende Gasaustrittsbereiche (26; 27; 225; 225') aufweist, von denen einer innerhalb des Stabilisierungsrohrs und einer außerhalb des Stabilisierungsrohr angeordnet ist.Burner device according to Claim 1, characterized in that the hollow lance has at least two gas outlet regions (26; 27; 225; 225 ') which are spaced apart in their axial direction, one of which is arranged inside the stabilizing tube and one outside of the stabilizing tube. Brennereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohllanze auf einem Teil ihrer Länge von einer Luftzufuhrleitung (28) umgeben ist.Burner device according to claim 1 or 2, characterized in that the hollow lance is surrounded over part of its length by an air supply line (28). Brennereinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzufuhrleitung (28) zwischen dem vordersten und dem hintersten Gasaustrittsbereich der Hohllanze endet.Burner device according to Claims 1 to 3, characterized in that the air supply line (28) ends between the foremost and the rearmost gas outlet area of the hollow lance. Brennereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der drallerzeugenden Vorrichtung eine sich außen an das Stabilisierungsrohr anschließende Stirnwand (8) nachgeschaltet ist und daß die Stirnwand außerhalb des Stabilisierungsrohrs (22) mit Luftzuführöffnungen (8') versehen ist, durch die dem Vortex von seiner Peripherie her weitere Verbrennungsluft zuführbar ist.Burner device according to one of the preceding claims, characterized in that the swirl-generating device is followed by an end wall (8) which adjoins the stabilization tube on the outside, and in that the end wall outside the stabilization tube (22) is provided with air supply openings (8 ') through which the vortex further combustion air can be supplied from its periphery. Brennereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohllanze (23) mit einem Organ versehen ist, mit dem die zeitlich zugeführte Gasmenge steuerbar ist.Burner device according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow lance (23) is provided with an organ with which the amount of gas supplied over time can be controlled. Brennereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitlich der drallerzeugenen Vorrichtung (13, 13', 18) zugeführte Luftmenge steuerbar ist.Burner device according to one of the preceding claims, characterized in that the amount of air supplied to the swirl generating device (13, 13 ', 18) can be controlled. Brennereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die drallerzeugende Vorrichtung aus einer Wirbelkammer (13'; 313') besteht, in die schräg gestellte Bohrungen (318) oder Schlitz (18) münden.Burner device according to claim 7, characterized in that the swirl generating device consists of a swirl chamber (13 '; 313') into which obliquely positioned bores (318) or slot (18) open. Brennereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Bohrungen oder Schlitze (318; 18) in der Wandung der Wirbelkammer in Form von Venturi- oder Diffusor-Düsen (418) ausgestaltet ist.Burner device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one Part of the bores or slots (318; 18) in the wall of the swirl chamber is designed in the form of venturi or diffuser nozzles (418). Brennereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoff-Luft-Mischzone (15;215) außerhalb der in der Stirnwand befindlichen Lufteintrittsöffnungen von einem Mantelrohr (9) umgeben ist.Burner device according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel-air mixing zone (15; 215) is surrounded by a jacket tube (9) outside the air inlet openings located in the end wall. Brennereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Stirnwand (8) und Mantelrohr (9) bzw. im Mantelrohr im Bereich der Stirnwand Rauchgaseintrittsöffnungen (11) vorgesehen sind.Burner device according to Claim 10, characterized in that flue gas inlet openings (11) are provided between the end wall (8) and the casing tube (9) or in the casing pipe in the region of the end wall. Brennereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Rauchgaseintrittsöffungen (11) des Mantelrohres mit einem nach innen weisenden Luftleitblech (12) versehen ist.Burner device according to claim 11, characterized in that at least part of the flue gas inlet openings (11) of the casing tube is provided with an inwardly directed air baffle (12). Brennereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zündelektrode (29) und/oder eine Ionisationselektrode (31) im Verbrennungsbereich der Brenneinrichtung enden.Burner device according to one of the preceding claims, characterized in that an ignition electrode (29) and / or an ionization electrode (31) end in the combustion region of the burner device.
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