NL9301757A

NL9301757A - Venturi burner

Info

Publication number: NL9301757A
Application number: NL9301757A
Authority: NL
Original assignee: Clysan D W Bv
Priority date: 1993-10-11
Filing date: 1993-10-11
Publication date: 1995-05-01

Abstract

Gas-fired fan burner for a central-heating installation provided with a cylindrical burner housing, a venturi arranged concentrically inside the housing, a burner fan for the forced feed of combustion air, and a fuel-supply pipe, wherein the venturi is connected to a burner head and an annular space between the burner-housing wall and the venturi is in open communication with the hearth and with the inlet of the venturi, while the burner head is designed as one or more concentric, hollow gas-guiding rings through which air is fed in the axial direction, each with gas-outlet openings which are distributed in the circumferential direction and lie perpendicular to the burner axis; flange-shaped turbulence-imparting elements which promote the gas/air mixing are arranged upstream of the gas-outlet openings; small pipes which are directed downstream from at least one hollow gas- guiding ring and are likewise provided with gas-outlet openings which are directed in a plane perpendicular to the burner axis and are set in such a way that 25% of the gas flows out of the first series of openings and 75% of the gas flows out of the second series of openings. <IMAGE>

Description

Titel: Venturibrander.Title: Venturi burner.

De uitvinding heeft betrekking op een brander, in het bijzonder een gasgestookte ventilatorbrander voor een CV-installatie.The invention relates to a burner, in particular a gas-fired fan burner for a central heating installation.

Een dergelijke brander, voorzien van een in hoofdzaak cilindrisch branderhuis, waarvan het ene, uitgangseinde aansluitbaar is op een opening in een vuurhaardwand van een CV-ketel en op het andere, ingangseinde van het branderhuis een branderventilator voor geforceerde toevoer van verbrandingslucht, alsmede een brandstoftoevoerleiding aansluitbaar zijn, waarbij een mengbuis zich concentrisch binnen het branderhuis uitstrekt en aan het uitgangseinde van het branderhuis aansluit op een branderkop, die bij gemonteerde brander met een de branderkop omgevende vlambeker in de vuurhaard reikt en waarbij een ringruimte tussen de branderhuiswand en de mengbuis aan de uitgangszijde met de vuurhaard en aan de ingangs-zijde van het branderhuis met de binnenruimte van de mengbuis in open verbinding staat, is als brander voor vloeibare brandstof, beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3,741,166.Such a burner, provided with a substantially cylindrical burner housing, the one end of which is connectable to an opening in a combustion chamber wall of a boiler and on the other, the end of the burner housing is a burner fan for forced supply of combustion air, as well as a fuel supply pipe can be connected, in which a mixing tube extends concentrically within the burner housing and connects at the outlet end of the burner housing to a burner head, which, when the burner is mounted, extends into the combustion chamber with a flame cup surrounding the burner head and in which an annular space between the burner housing wall and the mixing tube is attached to the The outlet side with the furnace and the inlet side of the burner housing in open communication with the interior of the mixing tube is as a liquid fuel burner, described in U.S. Pat. No. 3,741,166.

Tijdens bedrijf van de bekende brander wordt verbrandingslucht door de ventilator geforceerd door de mengbuis naar de branderkop geblazen, terwijl brandstof aan de branderkop wordt toegevoerd. Het brandbare mengsel wordt bij de branderkop verbrand, waarbij de vlam binnen de vlambeker wordt gestabiliseerd. Een deel van de verbrandings- of rookgassen wordt door de in de vuurhaard heersende druk en tevens door de in de mengbuis door de doorstromende lucht gecreëerde onderdruk, via het ringkanaal uit de vuurhaard teruggevoerd en in de mengbuis met de verbrandingslucht gemengd.During operation of the known burner, combustion air is forced by the fan through the mixing tube to the burner head, while fuel is supplied to the burner head. The flammable mixture is burned at the burner head, stabilizing the flame within the flame cup. Part of the combustion or flue gases is recycled from the furnace through the ring channel through the ring channel and also through the underpressure created by the air flowing through in the mixing tube and mixed with the combustion air in the mixing tube.

Het aldus gerecirculeerde rookgas verlaagt bij menging met de verbrandingslucht de partiële zuurstofdruk, waardoor de warmtecapaciteit van het rookgas wordt verhoogd en daardoor de vlamtemperatuur wordt verlaagd. Hiermee wordt een verlaging van de NOx-uitstoot bereikt.The flue gas thus recycled, when mixed with the combustion air, lowers the oxygen partial pressure, thereby increasing the heat capacity of the flue gas and thereby lowering the flame temperature. This achieves a reduction in NOx emissions.

Bij het moduleren van de brander, bijvoorbeeld het regelen van de brander van vollast naar deellast, neemt bij de bekende brander, waarbij zowel het branderhuis als de mengbuis cilindrisch zijn uitgevoerd terwijl de weerstand van de vuurhaard in hoofdzaak gelijk blijft, de rookgasrecirculatie niet evenredig met het luchtdebiet af. Een overmaat gerecirculeerd rookgas (meer dan 20-30%) heeft een nadelig effect op het verbrandingsproces en kan aanleiding geven tot een onstabiele vlam.When modulating the burner, for example regulating the burner from full load to partial load, in the known burner, in which both the burner housing and the mixing tube are cylindrical, while the resistance of the furnace remains essentially the same, the flue gas recirculation does not decreases the airflow. An excess of recycled flue gas (more than 20-30%) has an adverse effect on the combustion process and can lead to an unstable flame.

Indien de bekende branderhuisconstructie zou worden toegepast bij gasbranders van het type zoals beschreven in het NL-octrooi no. 153322, waarbij de branderkop is uitgevoerd als een of meer concentrische, door axiaal aangevoerde lucht omstroomde, holle gas-voerende ringen, elk met in omtreksrich-ting verdeelde, in een vlak loodrecht op de branderas gerichte gas-uitstroomopeningen, waarbij stroomopwaarts van de gas-uitstroomopeningen flensvormige radiale uitsteeksels zijn aangebracht die de gas/luchtmenging bevorderende wervelelemen-ten vormen, kan de uitstromende lucht eveneens zoveel weerstand ondervinden dat ook bij vollast meer rookgas wordt gerecirculeerd dan wenselijk is voor een stabiele verbranding met lage NOx-uitstoot.If the known burner housing construction were to be used with gas burners of the type described in NL patent no. 153322, in which the burner head is constructed as one or more concentric, axially supplied air-circulating, hollow gas-carrying rings, each with circumferential direction. gas-distributing gas outflow openings oriented in a plane perpendicular to the burner axis, with flange-shaped radial projections forming upstream of the gas outflow openings which form vortex elements which promote the gas / air mixture, the outflowing air can also experience so much resistance that even with full load more flue gas is recycled than is desirable for stable combustion with low NOx emissions.

De uitvinding beoogt een gasbrander van de in de aanhef beschreven soort, waarbij de genoemde nadelen van de bekende brander zijn vermeden.The object of the invention is to provide a gas burner of the type described in the preamble, wherein the above-mentioned drawbacks of the known burner are avoided.

Hiertoe is volgens de uitvinding de binnenzijde van de mengbuis in de branderkamer uitgevoerd als een venturi.According to the invention, the inside of the mixing tube in the combustion chamber is designed for this purpose as a venturi.

Aan de ingangszijde van de mengbuis door de ventilator geïnjecteerde lucht wordt in de venturikeel gecomprimeerd en na de keel over een bepaalde afstand geëxpandeerd. Door de daarmee opgewekte onderdruk die in hoofdzaak evenredig is met het luchtdebiet, wordt via het ringkanaal rookgas uit de vuurhaard aangezogen en in de mengbuis met doorstromende lucht gemengd. Het gerecirculeerde rookgas wordt vanaf de vuurhaard tot aan de invoer in de mengbuis gekoeld (van ca.1.000° tot ca. 600°C) en bij de branderkop wordt voor menging met verbrandingsgas een rookgas/luchtmengsel van relatief lage temperatuur afgegeven, hetgeen bijdraagt tot het verlagen van de vlamtemperatuur en daarmee tot een vermindering van de NOx-uitstoot.Air injected by the fan at the inlet side of the mixing tube is compressed in the venturi section and expanded over the throat after a certain distance. Due to the negative pressure generated thereby, which is substantially proportional to the air flow rate, flue gas is drawn in from the furnace via the ring channel and mixed with air flowing through the mixing tube. The recycled flue gas is cooled from the furnace to the inlet into the mixing tube (from approx. 1000 ° to approx. 600 ° C) and a flue gas / air mixture of relatively low temperature is delivered at the burner head for mixing with combustion gas, which contributes to lowering the flame temperature and thus reducing NOx emissions.

Bij de brander volgens de uitvinding heeft een hogere of lagere vuurhaard- en/of branderweerstand nauwelijks invloed op het transport van rookgassen. Het percentage rookgas in de verbrandingslucht kan aldus bij vollast en deellast gelijk worden gehouden, waardoor de NOx reductie over het gehele regelbereik gelijk blijft.With the burner according to the invention, a higher or lower combustion chamber and / or burner resistance has little influence on the transport of flue gases. The percentage of flue gas in the combustion air can thus be kept the same at full load and part load, so that the NOx reduction remains the same over the entire control range.

Door in de uitblaasopening van de branderventilator een ten opzichte van de doorsnede van de uitblaasopening vernauwd luchtinspuitmondstuk te monteren kan lucht met hoge snelheid in de venturi worden geïnjecteerd.Air can be injected into the venturi at high speed by installing an air injection nozzle that is narrowed in relation to the cross-section of the discharge opening in the blow-out opening of the burner fan.

Indien daarbij het lucht-inspuitmondstuk axiaal verstelbaar is uitgevoerd kan de inblaassnelheid bij de ingang van de venturi en daarmee de hoeveelheid gerecirculeerd rookgas worden geregeld, zonder dat een ventilator met regelbaar toerental behoeft te worden ingezet.If the air injection nozzle is designed to be axially adjustable, the blow-in speed at the inlet of the venturi and thus the amount of flue gas recirculated can be regulated without the need to use a fan with adjustable speed.

In nadere uitwerking van de uitvinding kan de brander zijn voorzien van een stroomafwaarts van het luchtinspuitmondstuk en stroomopwaarts van de mengbuis-ingang, concentrisch in het branderhuis opgenomen tussenring, die is voorzien van een flens.In further elaboration of the invention, the burner may be provided with a flange arranged concentrically in the burner housing downstream of the air injection nozzle and upstream of the mixing tube inlet.

Door aanwezigheid van de tussenring worden al rookgassen aangezogen alvorens de verbrandingslucht in de mengbuis wordt geblazen. Er wordt derhalve een rookgas/luchtmengsel in de venturi geblazen, waarbij door de onderdruk in de venturi nogmaals rookgassen door de venturi worden aangezogen.The presence of the intermediate ring means that flue gases are already drawn in before the combustion air is blown into the mixing tube. A flue gas / air mixture is therefore blown into the venturi, whereby flue gases are again drawn in through the venturi due to the negative pressure in the venturi.

Hierdoor kan met een grotere diameter luchtinspuiter worden gewerkt dan normaal, zodat de weerstand die de verbrandingslucht ondervindt lager is en het motorvermogen van de ventilator laag kan worden gehouden. Met de tussenring wordt derhalve bewerkstelligd dat met een lagere verbrandingslucht-snelheid in de venturi toch voldoende rookgassen worden aangezogen. Doordat de benodigde verbrandingslucht-snelheid lager kan worden gekozen, kan met een lagere ventilatordruk worden gewerkt, waardoor een ventilator met een lager vermogen en derhalve lagere kostprijs kan worden toegepast.This allows working with a larger diameter air injector than usual, so that the resistance that the combustion air experiences is lower and the motor power of the fan can be kept low. The intermediate ring therefore ensures that sufficient flue gases are still drawn in at a lower combustion air velocity in the venturi. Because the required combustion air speed can be chosen lower, it is possible to work with a lower fan pressure, so that a fan with a lower power and therefore lower cost price can be used.

Voor het verder verlagen van de NOx-uitstoot kan, in nadere ontwikkeling van de brander volgens de uitvinding de branderkop zijn ingericht voor tweetrapsverbranding, door in aanvulling op een eerste reeks gas-uitstroomopeningen stroomafwaarts van de eerste reeks een tweede reeks gas-uitstroomopeningen aan te brengen.In further development of the burner according to the invention, the burner head can be arranged for two-stage combustion to further reduce the NOx emissions, by adding a second series of gas outflow openings downstream of the first series in addition to a first series of gas outflow openings. bring.

De, via de mengbuis aangevoerde hoeveelheid lucht is voldoende voor het verbranden van een bepaalde hoeveelheid gas. Doordat slechts een deel van deze gashoeveelheid via de eerste reeks gas-uitstroomopeningen uitstroomt, is er op die plaats een luchtovermaat. De relatief grote hoeveelheid lucht kan warmte van de vlammen bij de eerste reeks gas-uitstroomopeningen opnemen. Pas bij de tweede reeks gas-uitstroomopeningen wordt de verbrandingslucht geheel verbruikt. Doordat de tweede, stroomafwaartse verbrandingszone zich vlak bij het open einde van de vlambeker bevindt kan de daar ontwikkelde warmte snel aan de vuurhaard worden afgegeven. Totaal wordt hiermee een belangrijke verlaging van de vlamtemperatuur en daardoor een verlaging van de NOx-uitstoot verkregen.The amount of air supplied through the mixing tube is sufficient to burn a certain amount of gas. Because only part of this gas quantity flows out through the first series of gas outflow openings, there is an excess of air at that location. The relatively large amount of air can absorb heat from the flames at the first series of gas outlets. Only at the second series of gas outflow openings is the combustion air completely consumed. Because the second, downstream combustion zone is located near the open end of the flame cup, the heat developed there can be quickly transferred to the seat of the fire. In total, this results in a significant reduction in the flame temperature and therefore a reduction in NOx emissions.

Bij voorkeur worden de gasuitstroomopeningen zodanig afgesteld dat bij de eerste reeks 25% en bij de tweede reeks 75% van het gas uitstroomt.Preferably, the gas outflow openings are adjusted such that in the first series 25% and in the second series 75% of the gas flows out.

In een constructief eenvoudige uitvoering waarbij de branderkop is voorzien van één of meerdere concentrische, holle gasvoerende ringen elk met in omtreksrichting verdeelde, loodrecht op de branderas gerichte gas-uitstroomopeningen, die de eerste reeks gas-uitstroomopeningen vormen en met stroomopwaarts van de gas-uitstroomopeningen aangebrachte flensvormige radiale uitsteeksels kunnen volgens de uitvinding één of meerdere holle gas-voerende ringen zijn voorzien van stroomafwaarts gerichte pijpjes, waarvan het einde is afgesloten, en waarbij de pijpjes nabij het afgesloten einde zijn voorzien van in een vlak loodrecht op de branderas gerichte gas-uit- stroomopeningen, die de tweede reeks gas-uitstroomopeningen vormen.In a constructionally simple embodiment in which the burner head is provided with one or more concentric, hollow gas-carrying rings, each with circumferentially distributed gas discharge openings, which form the first series of gas discharge openings and upstream of the gas discharge openings according to the invention, flange-shaped radial projections arranged may comprise one or more hollow gas-carrying rings with downstream directed pipes, the end of which is closed off, and the pipes near the closed end being provided with gas directed in a plane perpendicular to the burner axis. outflow openings, which form the second series of gas outflow openings.

Daarbij kunnen de pijpjes en/'of de gasvoerende ringen zijn voorzien van axiale, het verwarmde oppervlak vergrotende plaatvormige elementen, die een koelend effect hebben op de langsstromende lucht en rookgassen uit de eerste verbrandings-trap.In addition, the pipes and / or the gas-carrying rings can be provided with axial, plate-increasing elements that increase the heated surface, which have a cooling effect on the air flowing through and flue gases from the first combustion stage.

Bij een dergelijke tweetraps-venturibrander kan een NOx-reductie van ongeveer 75% worden bereikt.With such a two-stage venturi burner, an NOx reduction of about 75% can be achieved.

De vuurhaardwand, waar een brander in gemonteerde toestand doorheen reikt, is aan de vuurhaardzijde veelal bekleed met een vuurvaste bemetseling. Teneinde een goede geleiding van rookgas uit de vuurhaard naar de ringruimte tussen de mengbuis en de branderhuiswand te verkrijgen kan het branderhuis aan de uitgangszijde zijn verlengd met een, in gemonteerde toestand van de brander, in de vuurhaard reikende, de mengbuis met radiale afstand omgevende buitenste vlambeker.The combustion chamber wall, through which a burner extends in mounted condition, is often clad on the combustion chamber side with refractory masonry. In order to obtain a good conduction of flue gas from the combustion chamber to the annular space between the mixing tube and the burner housing wall, the burner housing can be extended at the outlet side with an outer radial distance mixing tube surrounding the combustion chamber, mounted in the burner condition. flame cup.

Ter verduidelijking van de uitvinding zullen, onder verwijzing naar de tekening, enige uitvoeringsvoorbeelden van de venturibrander, in eentraps- en in tweetrapsuitvoering worden beschreven.To illustrate the invention, with reference to the drawing, some exemplary embodiments of the venturi burner will be described in one-stage and two-stage embodiments.

Fig.l is een doorsnede-aanzicht van een ketel met een daarop aangesloten brander met branderventilator; fig. 2 is een doorsnede-aanzicht over lijn II-II uit fig. 3 van de brander; fig. 3 is een doorsnede-aanzicht over lijn III-III uit fig. 2 van de brander; fig. 4 is een doorsnede-aanzicht over over lijn IV-IV uit fig. 5 van de branderring en de branderplaat; fig. 5 is een zij-aanzicht van de branderring en de branderplaat gezien vanuit lijn V-V uit fig. 4; fig. 6 toont een soortgelijk aanzicht als weergegeven in fig. 2 van een andere uitvoeringsvorm van de venturibrander; en fig. 7 toont een soortgelijk aanzicht als weergegeven in fig. 3 van het in fig. 6 weergegeven uitvoeringsvoorbeeld.Fig. 1 is a cross-sectional view of a boiler with a connected burner with burner fan; Figure 2 is a sectional view along line II-II of Figure 3 of the burner; Fig. 3 is a sectional view along line III-III of Fig. 2 of the burner; Fig. 4 is a cross-sectional view along line IV-IV of Fig. 5 of the burner ring and the burner plate; FIG. 5 is a side view of the burner ring and burner plate viewed from line V-V of FIG. 4; FIG. 6 is a similar view to that shown in FIG. 2 of another embodiment of the venturi burner; and Fig. 7 shows a similar view to that shown in Fig. 3 of the exemplary embodiment shown in Fig. 6.

Fig 1 toont een ketel 1 met een op het ketelfront 2 aangesloten brander 3 die is voorzien van een branderhuis 4 en een luchttoevoerventilator 5. De ketel is voorzien van een vuurhaard 6, een warmtewisselaar 7 en een rookgasafvoer 8. Het branderhuis 4 van de brander 3 is met een uitgangseinde 9 aangesloten op een opening in het ketelfront 2 en met het ingangseinde 10 op de uitgangblaasopening 11 van de luchttoevoerventilator 5. De brander 3, die in detail is weergegeven in de figuren 2 en 3 is voorzien van een mengbuis 12 die zich concentrisch binnen het branderhuis 4 uitstrekt en aan het uitgangseinde van het branderhuis 4 aansluit op een branderkop 13. De branderkop 13 wordt omgeven door een vlambeker 14. De branderkop 13 en de vlambeker 14 reiken in de vuurhaard 6 van de ketel 1. Tussen het branderhuis 4 en de mengbuis 12 bevindt zich een ringruimte 15 die aan de uitgangszijde met de vuurhaard 6 en aan de ingangszijde van het branderhuis 4 met binnenruimte 16 van de mengbuis 12 in open verbinding staat.Fig. 1 shows a boiler 1 with a burner 3 connected to the boiler front 2, which is provided with a burner housing 4 and an air supply fan 5. The boiler is provided with a furnace 6, a heat exchanger 7 and a flue gas outlet 8. The burner housing 4 of the burner 3 is connected with an outlet end 9 to an opening in the boiler front 2 and with the inlet end 10 to the outlet blowing opening 11 of the air supply fan 5. The burner 3, which is shown in detail in Figures 2 and 3, is provided with a mixing tube 12 extends concentrically within the burner housing 4 and connects at the outlet end of the burner housing 4 to a burner head 13. The burner head 13 is surrounded by a flame cup 14. The burner head 13 and the flame cup 14 reach into the combustion chamber 6 of the boiler 1. Between the burner housing 4 and the mixing tube 12 there is an annular space 15 which on the outlet side with the combustion chamber 6 and on the inlet side of the burner housing 4 with inner space 16 of the mixing tube 12 and connection is established.

De ventilator 5 blaast via een in axiale richting verstelbaar inspuitmondstuk 17 verbrandingslucht in de binnenruimte 16 van de mengbuis 12. De stroomsnelheid van de verbrandingslucht bij de ingang van de mengbuis 12 is afhankelijk van de afstand van het inspuitmondstuk 17 tot de ingang van de mengbuis 12. Bij een grotere afstand moet de verbrandingslucht een grotere afstand afleggen alvorens het de mengbuis 12 bereikt en heeft derhalve bij de ingang van de mengbuis 12 een lagere stroomsnelheid. Door het in axiale richting instelbaar zijn van het inspuitmondstuk 17 behoeft de ventilator 5 slechts te zijn ingericht voor rotatie met een vast toerental. De brandstof wordt via de brandstofaansluiting 18 toegevoerd en via een brandstofkanaal 19 naar de branderkop 13 geleid.The fan 5 blows combustion air into the inner space 16 of the mixing tube 12 via an axially adjustable injection nozzle 17. The flow rate of the combustion air at the inlet of the mixing tube 12 depends on the distance from the injection nozzle 17 to the inlet of the mixing tube 12 At a greater distance, the combustion air must travel a greater distance before it reaches the mixing tube 12 and therefore has a lower flow rate at the entrance of the mixing tube 12. Due to the axial direction of the adjustment of the injection nozzle 17, the fan 5 need only be designed for rotation at a fixed speed. The fuel is supplied via the fuel connection 18 and is fed via a fuel channel 19 to the burner head 13.

De mengbuis 12 is uitgevoerd als een venturi. Doordat de van de ventilator 5 afkomstige verbrandingslucht in de ventu-rikeel wordt gecomprimeerd en na de keel over een bepaalde afstand wordt geëxpandeerd ontstaat er een onderdruk bij de venturi-ingang die evenredig is met het verbrandingsluchtdebiet. Door deze onderdruk en de in de vuurhaard 6 heersende overdruk wordt een deel van het rookgas via de ringruimte vanuit de vuurhaard 6 naar de ingang van de mengbuis 12 geleid. Door vermenging van de verbrandingslucht met rookgas wordt de partiële zuurstofdruk van de verbrandingslucht verlaagd waardoor de warmtecapaciteit van het rookgas wordt verhoogd en daardoor de vlamtemperatuur wordt verlaagd, zodat de NOx-uitstoot wordt verminderd. Doordat de onderdruk in de mengbuis 12 in hoofdzaak evenredig is met het verbrandingslucht debiet zal ook wanneer de brander 3 wordt gemoduleerd de hoeveelheid rookgas die wordt gerecirculeerd evenredig met het verbrandingsluchtdebiet afnemen.The mixing tube 12 is designed as a venturi. Because the combustion air from the fan 5 is compressed in the ventricle and expanded after the throat over a certain distance, there is a negative pressure at the venturi inlet which is proportional to the combustion air flow rate. Due to this underpressure and the overpressure prevailing in the combustion chamber 6, part of the flue gas is led from the combustion chamber 6 via the ring space to the entrance of the mixing tube 12. By mixing the combustion air with flue gas, the partial oxygen pressure of the combustion air is lowered, which increases the heat capacity of the flue gas and thereby reduces the flame temperature, so that NOx emissions are reduced. Because the negative pressure in the mixing tube 12 is substantially proportional to the combustion air flow rate, even when the burner 3 is modulated, the amount of flue gas that is recycled will decrease proportionally to the combustion air flow rate.

Figuren 6 en 7 tonen een alternatief uitvoeringsvoorbeeld van de brander volgens de uitvinding waarbij de onderdelen met dezelfde functie als de onderdelen van het in de fign. 2 en 3 weergegeven uitvoeringsvoorbeeld zijn aangeduid met dezelfde verwijzingscijfers. Het alternatieve uitvoeringsvoorbeeld is voorzien van een stroomafwaarts van het luchtinspuitmondstuk 17 en stroomopwaarts van de mengbuis-ingang 12, concentrisch in het brandershuis 4 opgenomen tussenring 28, die is voorzien van een flens 29.Figures 6 and 7 show an alternative embodiment of the burner according to the invention, in which the parts have the same function as the parts of the burner shown in Figs. 2 and 3 show the same reference numerals. The alternative embodiment is provided with an intermediate ring 28, which is provided concentrically in the burner housing 4, downstream of the air injection nozzle 17 and upstream of the mixing tube inlet 12, which is provided with a flange 29.

Door aanwezigheid van de tussenring 28 wordt met behulp van de ventilator 5 aangevoerde verbrandingslucht al vermengd met rookgassen alvorens de verbrandingslucht de mengbuis 12 bereikt. Vervolgens wordt door de onderdruk in de binnenruimte 16 van de venturi 12 nog extra rookgas aangezogen en met de verbrandingslucht vermengd. Hierdoor kan met een luchtinspui-ter 17 met grotere diameter worden gewerkt dan normaal, zodat de weerstand die de verbrandingslucht ondervindt lager is en het motorvermogen van de ventilator 5 laag kan worden gekozen. Met de tussenring 28 wordt derhalve bewerkstelligd dat met een lagere verbrandingslucht-snelheid in de venturi 12 toch voldoende rookgassen worden aangezogen.Due to the presence of the intermediate ring 28, the combustion air supplied with the aid of the fan 5 is already mixed with flue gases before the combustion air reaches the mixing tube 12. Subsequently, due to the underpressure in the interior space 16 of the venturi 12, additional flue gas is sucked in and mixed with the combustion air. This makes it possible to work with an air blower 17 with a larger diameter than usual, so that the resistance encountered by the combustion air is lower and the motor power of the fan 5 can be selected low. The intermediate ring 28 therefore ensures that sufficient flue gases are still drawn in at a lower combustion air velocity in the venturi 12.

Eventueel kan de flens 29, die in het weergegeven uitvoeringsvoorbeeld zich loodrecht op de branderhuishartlijn uitstrekt, trechtervormig zijn uitgevoerd, waarbij de brede monding van de trechter in de richting van het inspuitmondstuk 17 is gericht. Een dergelijke uitvoering van de flens 29 verkleint de kans dat via luchtinspuiter 17 ingespoten verbrandingslucht via de ringruimte 15 rond de venturi 12 direkt in de ketelbrandhaard wordt geblazen.Optionally, the flange 29, which in the shown exemplary embodiment extends perpendicularly to the burner housing centerline, can be funnel-shaped, the wide mouth of the funnel pointing in the direction of the injection nozzle 17. Such an embodiment of the flange 29 reduces the chance that combustion air injected via air injector 17 is blown directly into the boiler seat via the ring space 15 around the venturi 12.

De branderkop 13 is voorzien van twee concentrische branderringen 20, 21 waarvan de binnenste is uitgevoerd als een branderplaat 21. De branderring 20 en de branderplaat 21 worden in axiale richting, dat wil zeggen in de richting van de branderas, omstroomd door het rookgas/verbrandingslucht-mengsel. De branderring 20 en de branderplaat 21 zijn voorzien van radiaal, dat wil zeggen loodrecht op de branderas, gerichte verbrandingsmedium-uitstroomopeningen 22. Stroomopwaarts van deze uitstroomopeningen zijn radiale uitsteeksels 23 aangebracht die de brandstof/luchtmenging bevorderen doordat zij een werveling in de verbrandingslucht veroorzaken. Een dergelijke branderkop biedt een stabiel vlamfront.The burner head 13 is provided with two concentric burner rings 20, 21, the inner of which is designed as a burner plate 21. The burner ring 20 and the burner plate 21 are circulated in the axial direction, i.e. in the direction of the burner shaft, by the flue gas / combustion air -mixture. The burner ring 20 and the burner plate 21 are provided with radial, i.e., perpendicular to the burner axis, combustion medium outflow openings 22. Upstream of these outflows, radial projections 23 are provided which promote the fuel / air mixture by causing a swirl in the combustion air. Such a burner head offers a stable flame front.

Voor het nog verder verlagen van de NOx-uitstoot wordt nog een alternatieve branderkop 13a voorgesteld die in detail is weergegeven in fig. 4 en 5. De branderkop 13a is ingericht voor tweetrapsverbranding, doordat in aanvulling op de brand-stof-uitstroomopeningen 22a van de of elke branderring 20a stroomafwaarts daarvan een tweede reeks brandstof-uitstroom-openingen 24 is aangebracht. In het in fig. 4 en 5 weergegeven uitvoeringsvoorbeeld is dit gerealiseerd doordat op de buitenste branderring 20a axiaal, stroomafwaarts gerichte pijpjes 25 zijn aangebracht die aan de uiteinden zijn gesloten en zijn voorzien van radiaal gerichte uitstroomopeningen 24. Stroomopwaarts van de gas-uitstroomopeningen 24 van de tweede verbrandingszóne zijn tevens radiale uitsteeksels voorzien voor het verkrijgen van een, door werveling opgewekte, goede menging tussen het uitstromende gas en de verbrandingslucht. Het doorstroomoppervlak van de eerste reeks uitstroomopeningen 22a bedraagt in dit uitvoeringsvoorbeeld 25% en het doorstroomoppervlak van de tweede reeks uitstroomopeningen 24 bedraagt 75% van het totale doorstroomoppervlak. Aangezien slechts 25% van de totale hoeveelheid brandstof bij de eerste reeks uitstroomopeningen vrijkomt en daar wordt verbrand is er op die plaats een luchtovermaat. De relatief grote hoeveelheid lucht kan de warmte van de vlammen bij de holle ringen opnemen. Bij de tweede reeks brandstof-uitstroomopeningen wordt de verbrandingslucht geheel verbruikt. Doordat de tweede, stroomafwaartse verbrandingszöne zich vlak bij het open einde van de vlambeker 14 bevindt kan de daar ontwikkelde warmte direkt aan de vuurhaard 6 worden afgegeven. Totaal wordt hiermee een belangrijke verlaging van de vlamtemperatuur en daardoor een verlaging van de NOx-uitstoot verkregen.To further reduce NOx emissions, an alternative burner head 13a is shown, which is shown in detail in Figs. 4 and 5. The burner head 13a is designed for two-stage combustion, because in addition to the fuel outflow openings 22a of the whether each burner ring 20a is provided downstream thereof with a second series of fuel outflow openings 24. In the exemplary embodiment shown in Figs. 4 and 5, this is achieved in that axially downstream pipes 25 are provided on the outer burner ring 20a, which are closed at the ends and are provided with radially directed outflow openings 24. Upstream of the gas outflow openings 24 of the second combustion zone is also provided with radial projections for obtaining a vortex-generated good mixing between the outflowing gas and the combustion air. The through-flow area of the first series of outflow openings 22a in this exemplary embodiment is 25% and the through-flow area of the second series of outflow openings 24 is 75% of the total through-flow area. Since only 25% of the total amount of fuel is released and burned at the first series of vents, there is an excess of air at that location. The relatively large amount of air can absorb the heat from the flames at the hollow rings. In the second series of fuel outlets, the combustion air is completely consumed. Because the second, downstream combustion zone is located near the open end of the flame cup 14, the heat developed there can be delivered directly to the furnace 6. In total, this results in a significant reduction in the flame temperature and therefore a reduction in NOx emissions.

Bovendien zijn de branderplaat 21a en de pijpjes 25 voorzien van het verwarmde oppervlak vergrotende plaatvormige elementen 26, resp. 26a, die een koelend effect hebben op de langsstromende lucht en rookgassen uit de eerste verbrandingszöne .In addition, the burner plate 21a and the pipes 25 are provided with plate-shaped elements 26, respectively, which increase the surface area. 26a, which have a cooling effect on the air and flue gases from the first combustion zone flowing past.

Met een gasbrander die is voorzien van een, als een venturi uitgevoerde mengbuis 12 en een tweetrapsverbrandings-kop 13a wordt een verlaging van de NOx-uitstoot verkregen van ca. 75%.With a gas burner provided with a mixing tube 12, designed as a venturi, and a two-stage combustion head 13a, a reduction in NOx emissions is obtained of approximately 75%.

Teneinde de geleiding van het rookgas uit de vuurhaard 6 naar de ringruimte 15 tussen de mengbuis 12 en het branderhuis 4 te verbeteren is het branderhuis 4 aan de uitgangszijde verlengd met een, in de vuurhaard 6 reikende, de mengbuis 12 met radiale afstand omgevende buitenste vlambeker 27.In order to improve the conduction of the flue gas from the combustion chamber 6 to the annular space 15 between the mixing tube 12 and the burner housing 4, the burner housing 4 is extended on the outlet side with an outer flame cup surrounding the mixing tube 12, which surrounds the radial distance. 27.

Het is duidelijk dat de uitvinding niet is beperkt tot het beschreven uitvoeringsvoorbeeld maar dat diverse wijzigingen binnen het raam van uitvinding mogelijk zijn.It is clear that the invention is not limited to the described exemplary embodiment, but that various modifications are possible within the scope of the invention.

Claims

1. Burner, in particular a gas-fired fan burner for a heating installation, provided with a substantially cylindrical burner housing, one end of which is connectable to an opening in a furnace wall of a boiler and the other, end of the inlet of the burner housing, a burner fan for forced supply of combustion air, as well as a fuel supply pipe, can be connected, wherein a mixing tube extends concentrically within the burner housing and connects at the outlet end of the burner housing to a burner head, which, when the burner is mounted, has a flame cup surrounding the burner head in the combustion chamber and in which an annular space between the burner housing wall and the mixing tube is in open communication with the combustion chamber on the outlet side and on the inlet side of the burner housing with the inside of the mixing tube, characterized in that the inside of the mixing tube (12 ) in the burner housing (4) is designed as a venturi.

Burner according to claim 1, characterized in that an air injection nozzle (17) is narrowed relative to the cross-section of the blow-out opening (11) in the blow-out opening (11) of the burner fan (5).

Burner according to claim 2, characterized in that the air injection nozzle (17) is axially adjustable.

Burner according to Claim 2 or 3, characterized by an intermediate ring (28) provided concentrically in the burner housing (4) downstream of the air injection nozzle (17) and upstream of the mixing tube inlet (12) ( 29).

Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the burner head (13a) is arranged for two-stage combustion, in that in addition to a first series of gas outflow openings (22a) downstream of the first series, a second series of gas outlets (24) are provided.

Burner according to claim 5, characterized in that the gas outflow openings (22a, 24) are adjusted such that in the first series about 25% and in the second series about 75% of the gas flows out.

Burner according to Claim 5 or 6, characterized in that the burner head (13a) is provided with one or more concentric, hollow gas-carrying rings (20a, 21a), each with circumferentially distributed gas perpendicular to the burner axis. outflow openings (22a), which form the first series of gas outflow openings (22a), and with flange-shaped radial projections arranged upstream of the gas outflow openings (22a), one or more of the gas-carrying rings (20a) being provided with downstream directed pipes (25), the end of which is closed, and wherein the pipes (25) near the closed end are provided with gas outflow openings (24) directed in a plane perpendicular to the burner axis, which form the second series of gas outflow openings.

Burner according to claim 7, characterized in that the pipes (25) and / or the gas-carrying rings (20a, 21a) are provided with axial plate-shaped elements (26, 26a) that increase the heated surface.

Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the burner housing (4) is extended on the outlet side with a mixing tube (12) extending into the furnace (6) when the burner (3) is mounted. ) outer flame cup surrounding radial distance (27).