EP0786626A1

EP0786626A1 - Premixing burner

Info

Publication number: EP0786626A1
Application number: EP96810849A
Authority: EP
Inventors: Hans Peter
Original assignee: ABB Asea Brown Boveri Ltd; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: ABB Asea Brown Boveri Ltd; ABB AB
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1996-12-05
Publication date: 1997-07-30
Also published as: DE19548851A1; KR970046925A; JPH09189405A; CA2192741A1

Abstract

The burner (100) has two tapered half-shells which present a frustoconical appearance in side view. The fuel is sprayed in (103,104) from a nozzle to form a diverging cone (105) of atomised droplets. In end view or in section, the two tapered shells present a pair of semicircles (101,102) which are offset so as to form two tangential air intakes. The edge of each half-shell is rolled over to make a channel for gas which may escape through a large number of holes on the inside surface to mix with the incoming air. The large ends of the half-shells are blanked off with a flat plate (110). A stable flame front (107) is formed at the end of the burner with a recirculation zone (106) in the centre.

Description

Technisches GebietTechnical field

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Vormischbrenner gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a premix burner according to the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Aus EP-B1-0 321 809 ist ein Vormischbrenner bekanntgeworden, welcher, als Drallbrenner ausgelegt, aus mindestens zwei in Strömungsrichtung ineinandergeschachtelten kegelförmigen Teilschalen besteht, deren jeweilige Kegelachse gegenüber einer Brennerachse versetzt und parallel zueinander verlaufen, dergestalt, dass die benachbarten Wandungen der kegelförmigen Teilschalen in deren Längserstreckung tangentiale Kanäle oder Lufteintrittsschlitze für die Durchströmung eines Verbrennungsluftstromes ins Innere des Vormischbrenners bilden. Kopfseitig weist der Vormischbrenner eine im wesentlichen auf der Brennerachse angeordnete Düse auf, welche vorzugsweise mit einem flüssigen Brennstoff betrieben wird. Die tangential ins Innere des Vormischbrenners einströmende Verbrennungsluft erfasst das von der Düse ausgelöste kegelige Brennstoffspray, worauf ein Brennstoff/Luft-Gemisch gebildet wird. Im Bereich des Ausganges des Vormischbrenners bildet sich eine Flammenfront mit einer stabilisierten Rückströmzone oder Rückströmblase. Im Bereich der tangentialen Lufteintrittsschlitze sind in Längserstreckung weitere Düsen angeordnet, welche vorzugsweise mit einem gasförmigen Brennstoff betrieben werden. Zur Beistellung dieses Brennstoffes erstreckt sich entlang der tangentialen Lufteintrittsschlitze je eine Brennstoffleitung, welche vorzugsweise mit den erwähnten Düsen erweitert ist. Diese Brennstoffleitung wird in axialer Richtung an der kegelförmigen Teilschale vorzugsweise sektoriell angeschweisst. Sie bildet demnach die äussere Abgrenzung des jeweiligen tangentialen Lufteintrittsschlitzes; die innere Abgrenzung wird durch die andere dort versetzt angeordnete kegelförmige Teilschale. Durch die im Betrieb auftretenden unterschiedlichen Wärmedehnungen zwischen kegelförmiger Teilschale und angeschweisster Brennstoffleitung entstehen Verwerfungen entlang der Verbindungsebene beider Elemente, die zu Spaltbildungen zwischen den beiden führen. Dies führt dazu, dass die Verbrennungsluftströmung innerhalb dieses heiklen Bereichs unkontrolliert verläuft, d.h. ein Teil Verbrennungsluft strömt durch diese Spalte an die Aussenfläche der kegelförmigen Teilschale, mit allen strömungstechnischen und kalorischen Nachteilen, die sich daraus ergeben. Des weiteren hat sich gezeigt, dass die Anbringung der Brennstoffdüsen, sei es durch Aufbohren, Stanzen, Laser, etc., insbesondere nach Verschweissung der Brennstoffleitung mit der kegelförmigen Teilschale aufgrund der relativ kleinen Durchmesser und der ungünstigen Bearbeitungsverhältnisse nicht zu befriedigen vermochten. Im wesentlichen stehen hier die Schwierigkeiten im Zusammenhang mit der Uniformität der Lochführung, die für das Brennstoffmanagement von eminenter Wichtigkeit ist.From EP-B1-0 321 809 a premix burner has become known which, designed as a swirl burner, consists of at least two conical partial shells nested one inside the other in the flow direction, the respective cone axis of which is offset with respect to a burner axis and parallel to one another such that the adjacent walls of the conical partial shells form tangential channels or air inlet slots in the longitudinal extension thereof for the flow of a combustion air flow into the interior of the premix burner. On the head side, the premix burner has a nozzle which is arranged essentially on the burner axis and is preferably operated with a liquid fuel. The combustion air flowing tangentially into the interior of the premix burner detects the conical fuel spray released by the nozzle, whereupon a fuel / air mixture is formed. A flame front with a stabilized backflow zone or backflow bubble forms in the area of the outlet of the premix burner. In the region of the tangential air inlet slots, further nozzles are arranged in the longitudinal direction, which are preferably operated with a gaseous fuel. To provide this fuel, a fuel line extends along the tangential air inlet slots, which is preferably expanded with the nozzles mentioned. This fuel line is preferably welded to the conical partial shell in the axial direction by sector. It therefore forms the outer boundary of the respective tangential air inlet slot; the inner boundary is defined by the other conical partial shell, which is offset there. The different thermal expansions that occur during operation between the conical partial shell and the welded fuel line result in distortions along the connecting plane of the two elements, which lead to the formation of gaps between the two. This leads to the fact that the combustion air flow runs uncontrolled within this sensitive area, ie a part of the combustion air flows through this column to the outer surface of the conical partial shell, with all the flow and caloric disadvantages that result from it. Furthermore, it has been shown that the attachment of the fuel nozzles, be it by drilling, punching, laser, etc., especially after welding the fuel line to the conical partial shell, was unsatisfactory due to the relatively small diameter and the unfavorable machining conditions. The main problems here are related to the uniformity of the hole guide, which is of vital importance for fuel management.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Vormischbrenner der eingangs genannten Art die Bildung der Brennstoffleitung so vorzusehen, dass im Betrieb in diesem Bereich keine unkontrollierten Strömungsverhältnisse entstehen.The invention seeks to remedy this. The invention, as characterized in the claims, is based on the object in a premix burner of the type mentioned Kind of providing the formation of the fuel line in such a way that no uncontrolled flow conditions arise in this area during operation.

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die kegelförmige Teilschale und die Brennstoffleitung aus einem einzigen Stück bestehen. dabei wird die Brennstoffleitung durch eine Umbiegung des Bleches um die kegelförmige Teilschale gebildet, wobei das Ende dann an der Aussenoberfläche der kegelförmigen Teilschale verschweisst wird.According to the invention, the object is achieved in that the conical partial shell and the fuel line consist of a single piece. the fuel line is formed by bending the sheet around the conical partial shell, the end then being welded to the outer surface of the conical partial shell.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass im Bereich der tangentialen Lufteintrittsschlitze, dort wo die Einströmung der Verbrennungsluft geschieht, keine Schweissverbindung zweier unterschiedlicher Körper vorhanden ist. Indem die Schale samt Brennstoffleitung aus einem Stück hergestellt wird, ist die immanente Gefahr einer unkontrollierten Strömung durch die sich bildende Spalte im Bereich der Schweissung nicht mehr gegeben ist.The main advantage of the invention can be seen in the fact that there is no welded connection between two different bodies in the region of the tangential air inlet slots, where the inflow of the combustion air takes place. Because the shell and fuel line are made in one piece, there is no longer any inherent risk of an uncontrolled flow through the gaps forming in the area of the weld.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Anbringung der Löcher, welche die Brennstoffdüsen bilden, vorgängig der Bildung der Brennstoffleitung bei optimalen Bearbeitungsverhältnissen und Bearbeitungsverfahren vorgenommen werden kann.Another advantage of the invention is that the holes that form the fuel nozzles can be made in advance of the formation of the fuel line with optimal machining conditions and machining methods.

Vorteilhafte und zweckmässige Weiterbildungen der erfindungsgemässen Aufgabenlösung sind in den weiteren abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.Advantageous and expedient developments of the task solution according to the invention are characterized in the further dependent claims.

Im folgenden wird anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Alle für das unmittelbare Verständnis der erfindung nicht erforderlichen Elemente sind fortgelassen. Gleiche Elemente sind in den verschiedenen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Strömungsrichtung der Medien ist mit Pfeilen angegeben.Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. All elements which are not necessary for the direct understanding of the invention have been omitted. The same elements are in the different figures provided with the same reference numerals. The direction of flow of the media is indicated by arrows.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Es zeigt:

Fig. 1: eine perspektivische Darstellung eines Vormischbrenners, entsprechend aufgeschnitten;
Fig. 2: eine Ansicht durch Schnittebene II.-II, mit einer Konfiguration der Brennstoffleitungen und
Fig. 3: eine weitere Ansicht durch dieselbe Schnittebene wie unter Fig. 2, mit einer weiteren Konfiguration der Brennstoffleitungen.

It shows:

Fig. 1: a perspective view of a premix burner, cut open accordingly;
Fig. 2: a view through section plane II.-II, with a configuration of the fuel lines and
Fig. 3: another view through the same sectional plane as under Fig. 2, with a further configuration of the fuel lines.

Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche VerwendbarkeitWAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION, INDUSTRIAL APPLICABILITY

Um den Aufbau des Brenners 100 besser zu verstehen, ist es von Vorteil, wenn gleichzeitig zu Fig. 1 die Figuren 2 und 3 herangezogen werden. Im folgenden wird bei der Beschreibung von Fig. 1 nach Bedarf auf die restlichen Figuren hingewiesen.In order to better understand the structure of the burner 100, it is advantageous if FIGS. 2 and 3 are used simultaneously with FIG. 1. In the description of FIG. 1, reference is made below to the remaining figures as required.

Der Brenner 100 nach Fig. 1 ist ein Vormischbrenner und besteht aus zwei kegelförmigen Teilschalen 101, 102, die versetzt zueinander ineinandergeschachtelt sind. Die Versetzung der jeweiligen Mittelachse oder Längssymmetrieachsen 101b, 102b der kegelförmigen Teilschalen 101, 102 zueinander schafft auf beiden Seiten, in spiegelbildlicher Anordnung, jeweils einen tangentialen Lufteintrittsschlitz 119, 120 frei (Fig. 2, 3), durch welche eine Verbrennungsluft 115 in Innenraum des Vormischbrenners 100, d.h. in den Kegelhohlraum 114 strömt. Die Kegelform der gezeigten Teilschalen 101, 102 in Strömungsrichtung weist einen bestimmten festen Winkel auf. Selbstverständlich, je nach Betriebseinsatz, können die kegelförmigen Teilschalen 101, 102 in Strömungsrichtung eine zunehmende oder abnehmende Kegelneigung aufweisen, ähnlich eines Diffusors oder Konfusors. Die beiden letztgenannten Formen sind zeichnerisch nicht erfasst, da sie für den Fachmann ohne weiteres nachempfindbar sind. Die beiden kegelförmigen Teilschalen 101, 102 weisen je einen zylindrischen Anfangsteil 101a, 102a, die ebenfalls, analog den kegelförmigen Teilschalen 101, 102, versetzt zueinander verlaufen, so dass die tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 über die ganze Länge des Vormischbrenners 100 vorhanden sind. Im Bereich des zylindrischen Anfangsteils ist eine Düse 103 untergebracht, deren Eindüsung 104 in etwa mit dem engsten Querschnitt des durch die kegelförmigen Teilschalen 101, 102 gebildeten Kegelhohlraum 114 zusammenfällt. Die Eindüsungskapazität und die Art dieser Düse 103 richtet sich nach den vorgegebenen Parametern des jeweiligen Vormischbrenners 100. Selbstverständlich kann der Vormischbrenner aus rein kegelig verlaufende Teilschalen bestehen, also ohne einen zylindrische Anfangsteil, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist. Die kegelförmigen Teilschalen 101, 102 weisen des weiteren je eine Brennstoffleitung 108, 109 auf, welche entlang der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 verläuft und mit Eindüsungsöffnungen 117 versehen sind, durch welche vorzugsweise ein gasförmiger Brennstoff 113 in die dort durchströmende Verbrennungsluft 115 eingedüst wird, wie dies die Pfeile 116 versinnbildlichen wollen. Diese Brennstoffleitungen 108, 109 sind im Bereich der tangentialen Lufteintrittsschlitze so anzuordnen, dass eine optimale Luft/Brennstoff-Mischung erzielt werden kann. Auf die näheren Ausführungsarten dieser Brennstoffleitungen 108, 109 wird weiter unten näher eingegangen. Brennraumseitig 122 geht die Ausgangsöffnung des Vormischbrenners 100 in eine Frontwand 110 über, in welcher eine Anzahl Bohrungen 110a vorhanden sind. Die letztgenannten treten bei Bedarf in Funktion, und sorgen dafür, dass Verdünnungsluft oder Kühlluft 110b dem vorderen Teil des Brennraumes 122 zugeführt wird. Darüber hinaus sorgt diese Luftzuführung für eine Flammenstabilisierung am Ausgang des Vormischbrenners 100. Diese Flammenstabilisierung wird dann wichtig, wenn es darum geht, die Kompaktheit der Flamme infolge einer radialen Verflachung zu stützen. Bei dem durch die Düse 103 herangeführten Brennstoff handelt es sich um einen flüssigen Brennstoff 112, der allenfalls mit einem rückgeführten Abgas angereichert sein kann. Dieser Brennstoff 112 wird unter einem spitzen Winkel in den Kegelhohlraum 114 eingedüst. Aus der Düse 103 bildet sich sonach ein kegeliges Brennstoffprofil 105, das von der tangential einströmenden rotierenden Verbrennungsluft 115 umschlossen wird. In axialer Richtung wird die Konzentration des Brennstoffes 112 fortlaufend durch die einströmenden Verbrennungsluft 115 zu einer optimalen Vermischung abgebaut. Die Stellung der Brennstoffdüse 103 auf der Brennerachse kann gegenüber dem ensten Querschnitt der kegelförmigen Teilschalen 101, 102 um eine definierte Strecke stromauf verschoben sein. Dies hängt von der Kompaktheit des Brennstoffsprays 105, das bereits kopfseitig des Vormischbrenners 100 durch die einströmende Verbrennungsluft 115 durchdrungen werden muss, um ein optimales Gemisch erzeugen zu können. Wird der Vormischbrenner 100 mit einem gasförmigen Brennstoff 113 betrieben, so geschieht dies vorzugsweise über Oeffnungsdüsen 117 eingebracht, wobei die Bildung dieses Brennstoff/Luft-Gemisches direkt am Ende der Lufteintrittsschlitze 119, 120 zustande kommt. Bei der Eindüsung des Brennstoffes 112 über die Düse 103 wird im Bereich des Wirbelaufplatzens, also im Bereich der Rückströmzone 106 am Ende des Vormischbrenners 100, die optimale, homogene Brennstoffkonzentration über den Querschnitt erreicht. Die Zündung erfolgt an der Spitze der Rückströmzone 106. Erst an dieser Stelle kann eine stabile Flammenfront 107 entstehen. Ein Rückschlag der Flamme ins Innere des Vormischbrenners 100, wie dies bei bekannten Vormischstrecken latent der Fall ist, wogegen dort mit komplizierten Flammenhaltern Abhilfe gesucht wird, ist hier nicht zu befürchten. Ist die Verbrennungsluft 115 zusätzlich vorgeheizt oder mit einem rückgeführten Abgas angereichert, so unterstützt dies die Verdampfung des flüssigen Brennstoffes 112 nachhaltig, bevor die Verbrennungszone erreicht wird. Die gleichen Ueberlegungen gelten auch, wenn über die Brennstoffleitungen 108, 109 statt gasförmige flüssige Brennstoffe zugeführt werden. Bei der Gestaltung der kegeligen Teilkörper 101, 102 hinsichtlich Kegelwinkel und Breite der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 sind enge Grenzen einzuhalten, damit sich das gewünschte Strömungsfeld der Verbrennungsluft 115 mit der Strömungszone 106 am Ausgang des Vormischbrenners einstellen kann. Allgemein ist zu sagen, dass eine Verkleinerung der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 die Rückströmzone 106 weiter stromaufwärts verschiebt, wodurch dann allerdings das Gemisch früher zur Zündung kommt. Immerhin ist festzustellen, dass die einmal fixierte Rückströmzone 106 an sich positionsstabil ist, denn die Drallzahl nimmt in Strömungsrichtung im Bereich der Kegelform des Vormischbrenners 100 zu. Die Axialgeschwindigkeit innerhalb des Vormischbrenners 100 lässt sich durch eine entsprechende nicht gezeigte Zuführung eines axialen Verbrennungsluftstromes verändern. Die Konstruktion des Vormischbrenners 100 eignet sich des weiteren vorzüglich, die Grösse der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 zu verändern, womit ohne Veränderung der Baulänge des Vormischbrenners 100 eine relativ grosse betriebliche Bandbreite erfasst werden kann. Die einzelnen kegelförmigen Teilschalen 101, 102 können auch spiralartig ineinandergeschaltet werden.The burner 100 according to FIG. 1 is a premix burner and consists of two conical partial shells 101, 102 which are nested one inside the other offset. The offset of the respective central axis or longitudinal symmetry axes 101b, 102b of the conical partial shells 101, 102 to one another creates a tangential air inlet slot 119, 120 on both sides, in a mirror-image arrangement (FIGS. 2, 3), through which a combustion air 115 enters the interior of the Premix burner 100, ie into the cone cavity 114 flows. The conical shape of the partial shells 101, 102 shown in the flow direction has a certain fixed angle. Of course, depending on the operational use, the conical partial shells 101, 102 can have an increasing or decreasing cone inclination in the flow direction, similar to a diffuser or confuser. The last two forms are not included in the drawing, since they can be easily understood by a person skilled in the art. The two conical partial shells 101, 102 each have a cylindrical initial part 101a, 102a, which, similarly to the conical partial shells 101, 102, also run offset from one another, so that the tangential air inlet slots 119, 120 are present over the entire length of the premix burner 100. In the area of the cylindrical initial part, a nozzle 103 is accommodated, the injection 104 of which coincides approximately with the narrowest cross section of the conical cavity 114 formed by the conical partial shells 101, 102. The injection capacity and the type of this nozzle 103 depend on the predetermined parameters of the respective premix burner 100. Of course, the premix burner can consist of purely tapered partial shells, that is to say without a cylindrical initial part, as can be seen from FIG. 1. The conical partial shells 101, 102 also each have a fuel line 108, 109, which runs along the tangential air inlet slots 119, 120 and are provided with injection openings 117, through which a gaseous fuel 113 is preferably injected into the combustion air 115 flowing through it, such as arrows 116 symbolize this. These fuel lines 108, 109 are to be arranged in the region of the tangential air inlet slots in such a way that an optimal air / fuel mixture can be achieved. The detailed embodiments of these fuel lines 108, 109 are discussed in more detail below. On the combustion chamber side 122, the outlet opening of the premix burner 100 merges into a front wall 110, in which a number of bores 110a are provided. The latter come into operation when necessary and ensure that dilution air or cooling air 110 b is supplied to the front part of the combustion chamber 122. In addition, this air supply ensures flame stabilization at the outlet of the premix burner 100. This flame stabilization becomes important when it comes to supporting the compactness of the flame due to a radial flattening. The fuel brought in through the nozzle 103 is a liquid fuel 112, which can be enriched with a recirculated exhaust gas at most. This fuel 112 is injected into the cone cavity 114 at an acute angle. A conical fuel profile 105 is thus formed from the nozzle 103 and is enclosed by the rotating combustion air 115 flowing in tangentially. In the axial direction, the concentration of the fuel 112 is continuously reduced to an optimal mixing by the incoming combustion air 115. The position of the fuel nozzle 103 on the burner axis can be shifted upstream by a defined distance compared to the narrowest cross section of the conical partial shells 101, 102. This depends on the compactness of the fuel spray 105, which must already be penetrated by the incoming combustion air 115 on the head side of the premix burner 100 in order to be able to produce an optimal mixture. If the premix burner 100 is operated with a gaseous fuel 113, this is preferably done via opening nozzles 117, the formation of this fuel / air mixture taking place directly at the end of the air inlet slots 119, 120. When the fuel 112 is injected via the nozzle 103, the optimal, homogeneous fuel concentration over the cross section is achieved in the region of the vortex run, that is to say in the region of the backflow zone 106 at the end of the premix burner 100. The ignition takes place at the tip of the backflow zone 106. Only at this point can a stable flame front 107 arise. A flashback of the flame into the interior of the premix burner 100, as is latently the case with known premix sections There is no need to worry about what is being sought there with complicated flame holders. If the combustion air 115 is additionally preheated or enriched with a recirculated exhaust gas, this supports the evaporation of the liquid fuel 112 before the combustion zone is reached. The same considerations also apply if, instead of gaseous, liquid fuels are supplied via the fuel lines 108, 109. When designing the conical partial bodies 101, 102 with regard to the cone angle and width of the tangential air inlet slots 119, 120, narrow limits must be observed so that the desired flow field of the combustion air 115 with the flow zone 106 at the outlet of the premix burner can be set. In general, it can be said that a reduction in the tangential air inlet slots 119, 120 shifts the backflow zone 106 further upstream, but this then causes the mixture to ignite earlier. At least it must be determined that the backflow zone 106, once fixed, is positionally stable, because the swirl number increases in the direction of flow in the region of the cone shape of the premix burner 100. The axial speed within the premix burner 100 can be changed by a corresponding supply, not shown, of an axial combustion air flow. The design of the premix burner 100 is furthermore excellently suitable for changing the size of the tangential air inlet slots 119, 120, with which a relatively large operating range can be recorded without changing the overall length of the premix burner 100. The individual conical partial shells 101, 102 can also be interconnected in a spiral manner.

Aus Fig. 2 geht nunmehr die geometrische Konfiguration der Brennstoffleitungen 108, 109 hervor. Diese werden aus den entsprechenden Teilschalen 101, 102 aus einem Stück gebildet, indem deren Enden ununterbrochen umgebogen und auf der Aussenoberfläche der jweiligen Teilschale angeschweisst werden.The geometric configuration of the fuel lines 108, 109 is now apparent from FIG. 2. These are formed from the corresponding partial shells 101, 102 in one piece by continuously bending their ends and welding them onto the outer surface of the respective partial shell.

Die Brennstoffdüsen 117 befinden sich unmittelbar im Bereich der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120, durch welche die Verbrennungsluft 115 in den Kegelhohlraum 114 strömt. In diesem Bereich bleibt die Einströmung der Verbrennungsluft 115 frei von strömungsschädlichen Interferenzen, weil die Brennstoffleitungen 108, 109 keinen kalorisch bedingten Verwerfungen gegenüber den Teilschalen unterworfen sind. Die Homogenität bei der Einströmung der Verbrennungsluft 115 in den Kegelhohlraum 114 bewirkt eine optimale Gemischbildung mit der dort stattfindenden Brennstoffeindüsung 116. Bei einer solchen Ausbildung lassen sich die Brennstoffleitungen auch stromaufwärts über die tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 ziehen, wie der gestrichelte Körper 109a in Fig. 2 zeigt. Bei einer solchen Konfiguration lassen sich die Brennstoffdüsen 117a je nach Bedarf auch oberhalb der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 anordnen. Diese können eine schräge Brennstoffeindüsung 116a aufweisen, dergestalt, dass der Brennstoffstrahl satt an die Kante der gegenüberliegenden Teilschale 101 vorbeiströmt, was mindestens eine Kühlwirkung auslöst. Vorteilhaft bei dieser Ausführung ist ferner die Möglichkeit, die Mischstrecke zu verlängern, was daraus eine Verbesserung der Durchmischung resultiert mit einer einhergehenden Herabsetzung der Schadstoff-Emissionen.The fuel nozzles 117 are located directly in the region of the tangential air inlet slots 119, 120, through which the combustion air 115 flows into the cone cavity 114. In this area, the inflow of the combustion air 115 remains free of interferences which are harmful to the flow, because the fuel lines 108, 109 are not subject to any calorific-related distortions with respect to the partial shells. The homogeneity when the combustion air 115 flows into the cone cavity 114 results in an optimal mixture formation with the fuel injection 116 taking place there. With such a configuration, the fuel lines can also be drawn upstream via the tangential air inlet slots 119, 120, like the dashed body 109a in FIG. 2 shows. In such a configuration, the fuel nozzles 117a can also be arranged above the tangential air inlet slots 119, 120 as required. These can have an oblique fuel injection 116a, such that the fuel jet flows past the edge of the opposite partial shell 101, which triggers at least one cooling effect. Another advantage of this design is the possibility of extending the mixing section, which results in an improvement in the mixing with a concomitant reduction in pollutant emissions.

Fig. 3 ist im wesentlichen eine Abänderung in der Gestaltung der Brennstoffleitungen 108, 109, deren grösste Durchflussflussquerschnitt sich nicht unmittelbar im Bereich der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120, wie dies bei Fig. 2 der Fall ist, sondern weitgehend in der Ebene des Kegelhohlraumes 114 befindet. Dementsprechend geschieht die Brennstoffeindüsung 116 auch weiter stromab der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120. Auch hier ist es so, dass die Einströmung der Verbrennungsluft 115 frei von möglichen durch kalorischen Verwerfungen bedingten Bypass-Spalten bleibt.3 is essentially a change in the design of the fuel lines 108, 109, the largest flow cross-section of which is not directly in the region of the tangential air inlet slots 119, 120, as is the case in FIG. 2, but largely in the plane of the cone cavity 114 located. Accordingly, the fuel injection 116 also takes place further downstream of the tangential air inlet slots 119, 120. Here too, the inflow of the combustion air 115 remains free of possible bypass gaps caused by caloric distortions.

BezugszeichenlisteReference list

100100: VormischbrennerPremix burner
101, 102101, 102: Kegelförmige TeilschalenConical partial shells
101a, 102a101a, 102a: Zylindrische AngangsteileCylindrical starting parts
101b, 102b101b, 102b: LängssymmetrieachsenLongitudinal symmetry axes
103103: BrennstoffdüseFuel nozzle
104104: BrennstoffeindüsungFuel injection
105105: BrennstoffsprayFuel spray
106106: Rückströmzone (Vortex Breakdown)Reverse flow zone (vortex breakdown)
107107: FlammenfrontFlame front
108, 109108, 109: BrennstoffleitungenFuel lines
109a109a: Hochgezogene BrennstoffleitungPulled up fuel line
110110: FrontwandFront wall
110a110a: LuftbohrungenAir holes
110b110b: KühlluftCooling air
112112: Flüssiger BrennstoffLiquid fuel
113113: Gasförmiger BrennstoffGaseous fuel
114114: KegelhohlraumCone cavity
115115: VerbrennungsluftCombustion air
116116: BrennstoffeindüsungFuel injection
116a116a: BrennstoffeindüsungFuel injection
117117: BrennstoffdüsenFuel nozzles
117a117a: BrennstoffdüsenFuel nozzles
119, 120119, 120: Tangentiale LufteintrittsschlitzeTangential air inlet slots
122122: BrennraumCombustion chamber

Claims

Premix burner, essentially consisting of at least two conical partial shells nested one inside the other in the direction of flow, the respective longitudinal axis of symmetry of these partial shells being offset and parallel to one another in such a way that the adjacent walls of the partial shells in their longitudinal extension are tangential air inlet slots for the flow of combustion air into the Partial shells formed cone cavity, and wherein fuel nozzles are arranged at least in the region of the tangential air inlet slots, characterized in that the fuel nozzles (117, 117a) are operatively connected to a fuel line (108,109, 109a), and that the fuel line by a self-contained continuation the conical partial shells (101, 102) is formed in the region of the tangential air inlet slots (119, 120).

Premix burner according to Claim 1, characterized in that at least one further fuel nozzle (103) is arranged on the head side of the premix burner (100).

Burner according to claims 1 and 2, characterized in that the fuel nozzle (103) can be operated with a liquid fuel (112) and the fuel nozzles (117, 117a) with a gaseous fuel (113).

Premix burner according to claim 2, characterized in that the fuel nozzle (103) is arranged on the burner axis.

Premix burner according to claim 1, characterized in that the partial shells (101, 102) form a uniformly increasing flow cross-section in the flow direction.

Premix burner according to claim 1, characterized in that the partial shells (101, 102) have an increasing taper in the direction of flow.

Premix burner according to claim 1, characterized in that the partial shells (101, 102) have a decreasing taper in the direction of flow.

Premix burner according to claim 1, characterized in that the partial shells (101, 102) are nested in a spiral manner.

Premix burner according to claim 1, characterized in that the flow cross section of the tangential air inlet slots (119, 120) in the longitudinal direction of the premix burner (100) is decreasing.

Premix burner according to claim 1, characterized in that the end of the partial shell (101, 102) after forming the fuel line below and / or above the tangential air inlet slots (119, 120) is tightly connected to the outer surface of the associated partial shell.