NO323860B1

NO323860B1 - Burner for gas

Info

Publication number: NO323860B1
Application number: NO20011785A
Authority: NO
Inventors: Nils Anders Rokke; Morten Fossum; Otto K Sonju
Original assignee: Leiv Eiriksson Nyfotek As
Priority date: 1998-10-23
Filing date: 2001-04-09
Publication date: 2007-07-16
Also published as: NO20011785D0; NO20011785L

Description

Brenner for gass Burner for gas

Oppfinnelsen gjelder en brenner som angitt i innledningen til patentkrav 1, for forbrenning av gass i ovner, brennkammer o.l. The invention relates to a burner as stated in the introduction to patent claim 1, for the combustion of gas in ovens, combustion chambers etc.

Bakgrunn Background

I tidsskriftet Norsk WS, 5/97ble det blitt beskrevet en slik brenner med små utslipp av forurensende avgasser. Brenneren har et sylindrisk brennerhus i hvis ene ende det kan bli innført forbrenningsluft, og et sentralt i brennerhuset og koaksialt med dette forløpende rør eller lanse, i hvis ende ende det kan bli innført et gassformet brennstoff, så som propan, og ved hvis andre ende det er tildannet radialt forløpende hull hvorigjennom gassen, kan strømme ut i forbrenningslufta, idet denne ende er forsynt med en tversgående tetningsvegg. Oppstrøms i forhold til hullene er det mellom lansen og brennerhuset anbrakt radialt forløpende ledeplater til tangential avbøyning av forbrenningslufta, slik at denne strømmer virvelformet, dvs. skruelinjeformet innenfor og langs brennerhusveggen på ledeplatenes nedstrømsside. In the journal Norsk WS, 5/97, such a burner with small emissions of polluting exhaust gases was described. The burner has a cylindrical burner housing at one end of which combustion air can be introduced, and a central one in the burner housing and coaxial with this running tube or lance, at one end of which a gaseous fuel, such as propane, can be introduced, and at the other end a radially extending hole is formed through which the gas can flow out into the combustion air, this end being provided with a transverse sealing wall. Upstream in relation to the holes, between the lance and the burner housing, radially extending guide plates are placed for tangential deflection of the combustion air, so that it flows in a vortex, i.e. helically, within and along the burner housing wall on the downstream side of the guide plates.

Denne brenneren har en akseptabel ytelse mhp. inneholdet av NOx i avgassene og flammestabiliteten. Med brennerens flammestabilitet skal det forstås brennerens evne til å opprettholde flammen under varierende strømningsforhold og et varierende forhold mellom det tilførte brennstoff og luft. Det kan oppnås et NOx-innhold i avgassen på minimalt 40 ppm for propan. Brenneren er imidlertid lite egnet til bruk med naturgass som brennstoff, idet flammestabiliteten da er liten og innholdet av CO og uforbrente hydrokarboner i avgassen er høyt. This burner has an acceptable performance regarding the content of NOx in the exhaust gases and the flame stability. The burner's flame stability is to be understood as the burner's ability to maintain the flame under varying flow conditions and a varying ratio between the supplied fuel and air. A minimum NOx content in the exhaust gas of 40 ppm for propane can be achieved. However, the burner is not suitable for use with natural gas as fuel, as the flame stability is then low and the content of CO and unburnt hydrocarbons in the exhaust gas is high.

Videre er det fra tidsskriftet Norsk WS kjent å bruke delvis delvis forblanding av gass og luft, idet gassen kan bli innført i luftstrømmen oppstrøms og nedstrøms i forhold til ledeplatene. Furthermore, it is known from the journal Norsk WS to use partial premixing of gas and air, as the gas can be introduced into the air flow upstream and downstream in relation to the guide plates.

Fra EP-patentsøknad 672 865 (General Electric Company) er det kjent en brenner for en gassturbin, det gass blir ført inn radialt mellom ledeplater i et brennerhode. Denne brenneren er beregnet for gass under høyt trykk og er ikke egnet for lavtrykks brennere. From EP patent application 672 865 (General Electric Company) a burner for a gas turbine is known, the gas being introduced radially between guide plates in a burner head. This burner is intended for gas under high pressure and is not suitable for low pressure burners.

Fra US-patentskrift 3.469.790 (Duncan) er det kjent et brennerhode med radiale ledeplater, hvor det blir tilført brenngass både mellom ledeplatene og oppstrøms like foran ledeplatene. Denne løsningen er karakterisert ved kort blandingstid og derav inhomogen blanding og høye utslipp av NOx. Konseptet beskrevet i dette patentskriftet er primært utviklet for tilpasning av flammen til ulike brennkammer og ikke for lave utslipp av forurensning. From US patent 3,469,790 (Duncan) a burner head with radial guide plates is known, where fuel gas is supplied both between the guide plates and upstream just in front of the guide plates. This solution is characterized by a short mixing time and hence inhomogeneous mixing and high emissions of NOx. The concept described in this patent has primarily been developed for adapting the flame to different combustion chambers and not for low emissions of pollution.

Formål Purpose

Hovedformålet med oppfinnelsen er å skaffe en ett-trinnsbrenner med delvis forblanding og forblanding, som muliggjør bruk av relativt lette gasser som brennstoff uten forringelse av ytelsen og akseptabel stabilitet. Med tyngre og lettere gasser menes her; tung gass: propan, butan og blandinger av disse (LPG), lett gass: naturgass innenfor de naturlig forekommende variasjoner (LNG, CNG). Med spesielle gasser menes hydrogen, karbonmonoksid og blandinger av disse samt lavverdige gasser. The main object of the invention is to provide a one-stage burner with partial premixing and premixing, which enables the use of relatively light gases as fuel without deterioration of performance and acceptable stability. By heavier and lighter gases is meant here; heavy gas: propane, butane and mixtures of these (LPG), light gas: natural gas within the naturally occurring variations (LNG, CNG). By special gases is meant hydrogen, carbon monoxide and mixtures of these as well as low-value gases.

Det er et særlig formål å skape en brenner som gir mindre utslipp av NOx og CO enn det som er tilfelle ved tilsvarende kjente brennere. Dette ønskes oppnådd med høy flammestabilitet og høy reguleringsgrad. It is a particular aim to create a burner that produces lower emissions of NOx and CO than is the case with similar known burners. This is to be achieved with high flame stability and a high degree of regulation.

Oppfinnelsen The invention

Det karakteristiske ved brenneren ifølge oppfinnelsen fremgår av patentkrav 1, idet de øvrige patentkravene angir flere detaljer ved oppfinnelsen. The characteristic feature of the burner according to the invention is evident from patent claim 1, as the other patent claims specify more details of the invention.

Fordelene ved brenneren i samsvar med oppfinnelsen er at en ved tilsynelatende dårlig blanding av gass og luft oppnår god flammestabilitet og lave forurensende utslipp. Det oppnås gjennom tre effekter: - at det finnes en delvis forblandet gass/luftstrømning langs gassrøret, som skaper et brenselsrikt skjærsjikt, - at den varme tilbakestrømmende eksosblandingen i senter kontinuerlig antenner denne blandingen og dermed sørger for god stabilitet og - at hovedstrømmen av blandet luft og brennstoff blir antent og brenner ved lav temperatur utenfor flammerørets koniske nede. The advantages of the burner in accordance with the invention are that, with an apparently poor mixture of gas and air, good flame stability and low pollutant emissions are achieved. This is achieved through three effects: - that there is a partially premixed gas/air flow along the gas pipe, which creates a fuel-rich shear layer, - that the hot backflowing exhaust mixture in the center continuously ignites this mixture and thus ensures good stability and - that the main flow of mixed air and fuel is ignited and burns at a low temperature outside the conical bottom of the flame tube.

I patentkravene 2-6 er det angitt særlig fordelaktige trekk ved oppfinnelsen. Detaljer rundt disse trekkene er angitt mer detaljert i eksempelbeskrivelsen nedenfor. In patent claims 2-6, particularly advantageous features of the invention are specified. Details of these features are set out in more detail in the sample description below.

Eksempel Example

Oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet nærmere under henvisning til tegningen. Fig. 1 viser et skjematisk lengdesnitt gjennom et utførelseseksempel på en brenner ifølge oppfinnelsen, Fig. 2 er et diagram som viser måledata for en brenner ifølge oppfinnelsen og for to kjente brennere, mens The invention will be described in more detail below with reference to the drawing. Fig. 1 shows a schematic longitudinal section through an embodiment of a burner according to the invention, Fig. 2 is a diagram showing measurement data for a burner according to the invention and for two known burners, while

Fig. 3 viser et skjematisk lengdesnitt gjennom et ytterligere utførelseseksempel. Fig. 3 shows a schematic longitudinal section through a further design example.

I fig. 1 er det vist en brenner som omfatter et ytre rør eller rørformet brennerhus 11 med et sylindrisk hovedparti 12 som ved sin nedstrøms ende på høyre side av figuren går over i et konisk endeparti 13 som er avsmalnende i retningen bort fra det sylindriske partiet 12. Brennerhusets 11 venstre ende 14 utgjør innløpsende og dets koniske endeparti 13 utgjør utløpsende. In fig. 1 shows a burner which comprises an outer tube or tubular burner housing 11 with a cylindrical main part 12 which at its downstream end on the right side of the figure transitions into a conical end part 13 which is tapered in the direction away from the cylindrical part 12. The burner housing 11, the left end 14 constitutes the inlet end and its conical end part 13 constitutes the outlet end.

Gjennom brennerhusets hovedparti 12 og koaksialt med dette forløper det et indre rør eller gassrør 15 hvis venstre ende, som utgjør en innløpsende, rager litt ut fra brennerhusets 11 innløpsende, og hvor det ved den høyre enden er tildannet en virvelstrømgenerator 16 som ender litt oppstrøms i forhold til det koniske parti 13. Gassrøret 15 er tettet med en endevegg 23. Oppstrøms fra brennerhusets 11 midtpart er det mellom gassrøret 15 og brennerhuset 11 anordnet ei omkretsrekke, i det viste utførelseseksempel fire, radialt og generelt aksialt forløpende ledeplater 17 hvis funksjon det er å ensrette strømningen i aksial retning. Ved den høyre ende av gassrøret 15 er det på et organ som vil bli kalt virvelstrømgenerator 16 festet ei rekke, i det viste utførelseseksempel seks, generelt sett radialt forløpende ledeskovler 18. Ledeskovlene 18 i eksemplet er utført slik at innløpet er rettet aksialt for å gå over i et buet midtparti 18A og deretter i et rett utløpsparti som danner en vinkel (3 med gassørets 15 senterlinje. Ledeplatene 17 og ledeskovlene 18 er anordnet med jevne innbyrdes mellomrom i gassrørets 15 omkretsretning. Through the burner housing's main part 12 and coaxially with this there runs an inner pipe or gas pipe 15 whose left end, which forms an inlet end, protrudes slightly from the burner housing 11 inlet end, and where an eddy current generator 16 is formed at the right end which ends slightly upstream in relative to the conical part 13. The gas pipe 15 is sealed with an end wall 23. Upstream from the middle part of the burner housing 11, between the gas pipe 15 and the burner housing 11 there is arranged a circumferential row, in the embodiment shown four, radially and generally axially extending guide plates 17 whose function is to straighten the flow in the axial direction. At the right end of the gas pipe 15, a series of, in the embodiment example six shown, generally radially extending guide vanes 18 are attached to an organ which will be called the eddy current generator 16. The guide vanes 18 in the example are designed so that the inlet is directed axially to over into a curved middle part 18A and then into a straight outlet part which forms an angle (3) with the center line of the gas pipe 15. The guide plates 17 and the guide vanes 18 are arranged at regular intervals in the circumferential direction of the gas pipe 15.

Oppstrøms for ledeskovlene 18 på virvelstrømgeneratoren 16 er gassrøret 15 forsynt med ei omkretsrekke med radialt forløpende hull eller et sett av hull 19. Hullene blir dermed liggende i to radialplan som ligger i aksial avstand oppstrøms fra virvelstrøms-generatoren 16. Alternativt kan hullene ligge i ett plan eller i flere plan enn to. Hullene 19 i eksemplet er innbyrdes forsatt i aksial retning rundt omkretsen, i eksemplet med åtte hull. Hullene 19 kan ligge oppstrøms i forhold til ledeplatene 18 en avstand på én til fem ganger diameteren av gassrøret 15. Rommet 20 i gassrøret 15 kommuniserer via hullene 19 med ringrommet21 mellom brennerhuset 11 og gassrøret 15. Upstream of the guide vanes 18 on the eddy current generator 16, the gas pipe 15 is provided with a circumferential row of radially extending holes or a set of holes 19. The holes are thus located in two radial planes that lie at an axial distance upstream from the eddy current generator 16. Alternatively, the holes can be in one plane or in more planes than two. The holes 19 in the example are mutually offset in the axial direction around the circumference, in the example with eight holes. The holes 19 can lie upstream in relation to the guide plates 18 at a distance of one to five times the diameter of the gas pipe 15. The space 20 in the gas pipe 15 communicates via the holes 19 with the annular space 21 between the burner housing 11 and the gas pipe 15.

Alternativt kan gasstilførselen skje gjennom rørstussersom rager ut i mellomrommet mellom gassrøret 15 og brennerhuset 11. Alternatively, the gas supply can take place through pipe spigots that protrude into the space between the gas pipe 15 and the burner housing 11.

Ved en alternativ utførelsesform kan det gjennom veggen i gassrøret 15 være tildannet ei alternativ rekke radialt forløpende hull eller et sett av hull 22 mellom ledeskovlene 18, som er antydet med stiplete streker. Hullene 22 er vist liggende i samme tverrplan, men de kan også på samme måte som hullene 19 ligge i to eller flere plan aksialt etter hverandre. In an alternative embodiment, an alternative series of radially extending holes or a set of holes 22 can be formed through the wall of the gas pipe 15 between the guide vanes 18, which are indicated by dashed lines. The holes 22 are shown lying in the same transverse plane, but they can also, in the same way as the holes 19, lie in two or more planes axially one after the other.

Funksjon Function

En lett gass, så som LNG, metan o.l. kan bli pumpet inn i innløpsenden av gassrøret 15, og strømme ut gjennom hullene 19 oppstrøms i forhold til ledeskovlene 18. Forbrenningsluft blir blåst inn ved brennerhusets innløpsende som angitt med pilene A, og strømmer inn i ringrommet21 mellom brennerhuset 11 og gassrøret 15. Når luftstrømmen passerer ledeplatene 17, blir en eventuell rotasjon og virvler i luftstrømmen rundt brennerens lengderetning bremset eller stoppet, slik at luftstrømmen på ledeplatenes nedstrømsside strømmer hovedsakelig aksialt og ensrettet. A light gas, such as LNG, methane etc. can be pumped into the inlet end of the gas pipe 15, and flow out through the holes 19 upstream in relation to the guide vanes 18. Combustion air is blown in at the inlet end of the burner housing as indicated by arrows A, and flows into the annulus 21 between the burner housing 11 and the gas pipe 15. When the air flow passes the guide plates 17, any rotation and swirls in the air flow around the longitudinal direction of the burner are slowed or stopped, so that the air flow on the downstream side of the guide plates flows mainly axially and unidirectionally.

I området oppstrøms for ledeskovlene 18 blir brenngassen så tilført til denne ensrettete luftstrømmen. Når luftstrømmen med tilført gass passerer ledeskovlene 18, blir den satt i rotasjon den ene vei om brennerens lengderetning, slik at den på nedstrømssida av ledeskovlene 18 strømmer skruelinjeformet mellom gassrøret 15 og brennerhuset 11. Nedstrøms i forhold til ledeskovlene 18, forbi virvelstrømgeneratoren 16 og gjennom det koniske parti 13 roterer således lufta i brennerhuset om dettes lengdeakse, idet det statiske lufttrykket øker i radial retning, tilnærmet som ved en potensialvirvel. Noe av luftstrømmen nedstrøms for det koniske parti 13, dvs. til høyre for dette, kan, på grunn av den større positive trykkgradient i den aksiale strømningsretning ved det radialt ytre parti av strømmen, derfor strømme i den motsatte aksiale retning, nemlig mot venstre på figuren, nær brennerens lengdeakse, hvoretter den på ny strømmer radialt utad umiddelbart på nedstrømssida av ledeskovlene 18. Denne motstrømmen forløper mellom et stagnasjonspunkt på nedstrømssida av det koniske parti og et stagnasjonspunkt nær endeveggen 23 av gassrøret 15. In the area upstream of the guide vanes 18, the fuel gas is then supplied to this unidirectional air flow. When the air flow with added gas passes the guide vanes 18, it is set in rotation one way around the longitudinal direction of the burner, so that on the downstream side of the guide vanes 18 it flows helically between the gas pipe 15 and the burner housing 11. Downstream in relation to the guide vanes 18, past the eddy current generator 16 and through the conical part 13 thus rotates the air in the burner housing about its longitudinal axis, the static air pressure increasing in the radial direction, approximately as in the case of a potential vortex. Some of the air flow downstream of the conical part 13, i.e. to the right of this, can, due to the larger positive pressure gradient in the axial flow direction at the radially outer part of the flow, therefore flow in the opposite axial direction, namely to the left on figure, close to the longitudinal axis of the burner, after which it again flows radially outwards immediately on the downstream side of the guide vanes 18. This counterflow proceeds between a stagnation point on the downstream side of the conical part and a stagnation point near the end wall 23 of the gas pipe 15.

Ved en alternativ utførelsesform for en tyngre gass, så som LPG, propan o.l., kan det være anordnet alternative hull mellom ledeskovlene 18, som beskrevet ovenfor. In an alternative embodiment for a heavier gas, such as LPG, propane etc., alternative holes can be arranged between the guide vanes 18, as described above.

I begge tilfeller fås en delvis eller fullstendig forblanding av luft og brennstoff før antennelsen av blandingen ved hjelp av en tennanordning som utgjøres av en elektrode (ikke vist), som er anordnet i skjærskiktområdet, dvs. det ringformede område hvor luft strømmer ut fra og røkgass inn mot røraksen og hvor det finnes en skjærskiktstrømning. Etter at blandingen har blitt antent, besørger den brennende luft/gass-blandingen en kontinuerlig antennelse av ikke antente mengder av en slik blanding. In both cases, a partial or complete premixing of air and fuel is obtained before the ignition of the mixture by means of an ignition device consisting of an electrode (not shown), which is arranged in the shear layer area, i.e. the annular area from which air flows out and flue gas towards the pipe axis and where there is a shear layer flow. After the mixture has been ignited, the burning air/gas mixture provides a continuous ignition of unignited quantities of such mixture.

I fig. 3 er det vist et utførelseseksempel som er særlig egnet der det tilføres særlig lett gass og/eller ved særlig lave gasstrykk. In fig. 3 shows an embodiment which is particularly suitable where particularly light gas is supplied and/or at particularly low gas pressures.

Her finnes enkelte av de samme elementene som i eksemplet foran, med samme henvisningstall: brennerhus li, gassrør 15, virvelstrømgenerator 16 med ledeskovler 18 som er ført ut til brennerhuset. Gassøret 15, som kan ha diameter 1/4 av brennerhuset 11, er ført fram til overgangen mellom brennerhuset og dets koniske ende 13. Denne enden ligger på si side 1-4 ganger gassrørets diameter foran ledeskovlenes 18 nedstrøms ende. Here are some of the same elements as in the previous example, with the same reference number: burner housing 11, gas pipe 15, eddy current generator 16 with guide vanes 18 which are led out to the burner housing. The gas tube 15, which can have a diameter of 1/4 of the burner housing 11, is led to the transition between the burner housing and its conical end 13. This end is on its side 1-4 times the diameter of the gas pipe in front of the downstream end of the guide vanes 18.

Opptil ledeskovlenes 18 nedstrøms ende, er det på den frie delen av gassrøret anordnet én eller flere, her vist tre innbyrdes forskjøvne omkretsrekker hull 24 i gassørets vegg. Antallet hull i hver rekke kan være åtte. Up to the downstream end of the guide vanes 18, one or more holes 24 are arranged on the free part of the gas pipe, here shown three offset circumferential rows of holes 24 in the wall of the gas pipe. The number of holes in each row can be eight.

Her er ledeplatene 17 i eksemplet ovenfor utelatt fordi forbrenningsluft som kommer fram til virvelstrømsgeneratoren er forutsatt ensrettet på forhånd Here, the guide plates 17 in the example above are omitted because combustion air arriving at the eddy current generator is assumed to be unidirectional in advance

Forsøk har vist at denne utformingen gir tilfredsstillende resultater ved særlig lave gasstrykk, hvor det gjennom utformingen av vifte eller innløpet til gassøret kan sikres en viss ensretting av strømmen av forbrenningsluft. Experiments have shown that this design gives satisfactory results at particularly low gas pressures, where a certain straightening of the flow of combustion air can be ensured through the design of the fan or the inlet to the gas tube.

Det skal bemerkes at det for brennere som opererer med en fullstendig forblanding av luft og brensel benyttes et gass/luft-forhold, som avviker fra det støkiometriske, noe som ikke gir en optimal stabilitet. It should be noted that for burners that operate with a complete premix of air and fuel, a gas/air ratio is used, which deviates from the stoichiometric, which does not provide optimal stability.

I diffusjonsbrennere, hvor gass og luft blandes direkte i brennkammeret, vil det være tilnærmet støkiometrisk gass/luft-forhold, noe som ofte anses å gi optimal stabilitet. Det viser seg imidlertid at den ovennevnte hullanordningen og forblandingen medfører både bedre stabilitet og mindre utslipp av skadelige gasser. In diffusion burners, where gas and air are mixed directly in the combustion chamber, there will be an approximately stoichiometric gas/air ratio, which is often considered to provide optimal stability. It turns out, however, that the above-mentioned hole arrangement and the premix lead to both better stability and less emission of harmful gases.

Innføringen av gass gjennom hullene 19, alternativt gjennom hullene 22 eller 24, medfører en forskjellig inntrengning av gass i forbrenningsluftstrømmen, avhengig av forholdet mellom impulsverdiene for gassen og forbrenningslufta. Eksempelvis vil den tyngre propan således strømme tre ganger lengre inn i forbrenningslufta enn tilfellet er for den lettere metan ved den samme strømningshastighet. Dette bevirker en ulik blanding av disse gasser i forbrenningslufta. The introduction of gas through the holes 19, alternatively through the holes 22 or 24, results in a different penetration of gas into the combustion air flow, depending on the ratio between the impulse values for the gas and the combustion air. For example, the heavier propane will thus flow three times further into the combustion air than is the case for the lighter methane at the same flow rate. This causes a different mixture of these gases in the combustion air.

Når gassen og forbrenningslufta strømmer inn mellom ledeplatene 18, blir altså strømnings-retningen tvangsmessig endret og det skaffes en tangential hastighetsvektor. Dette skaffer i sin tur en potensialvirvel i brennerhuset og trykket på gass/luft-blandingen blir redusert nær brennerens lengdeakse. Når gassen ved dette aksiale sted blir antent, strømmer en varm luft/gass-blanding og avgasser således inn i brennerhuset motsatt retningen for luften i brennerhuset foran ledeskovlene 18, noe som skaffer en stabil tenningskilde for innstrømmende ny mengde av luft/gass-blandingen. I sjiktet mellom den tilbakestrømmende avgass og den nye luft/gass-blandingen som strømmer fremover, dvs. fra venstre mot høyre på figuren, dannes det et område hvori det utøves store skjærspenninger, dvs. et skjærskiktområde, og det inntreffer en god sammenblanding, noe som bevirker en meget god flammestabilitet. Den delvis forblandet eller forblandete blanding antennes her og danner en flamme i brennerhuset 11, idet flammen dvs. de brennende gasser, blir ytterligere akselerert når de strømmer gjennom det tilspissete, koniske partiet 13. When the gas and combustion air flow in between the guide plates 18, the direction of flow is therefore forcibly changed and a tangential velocity vector is obtained. This in turn creates a potential vortex in the burner housing and the pressure on the gas/air mixture is reduced near the longitudinal axis of the burner. When the gas at this axial location is ignited, a hot air/gas mixture flows and thus degasses into the burner housing opposite to the direction of the air in the burner housing in front of the guide vanes 18, which provides a stable ignition source for the inflowing new quantity of the air/gas mixture. In the layer between the returning exhaust gas and the new air/gas mixture that flows forward, i.e. from left to right in the figure, an area is formed in which large shear stresses are exerted, i.e. a shear layer area, and a good mixing occurs, which which results in very good flame stability. The partially premixed or premixed mixture is ignited here and forms a flame in the burner housing 11, the flame, i.e. the burning gases, being further accelerated when they flow through the pointed, conical part 13.

Det forbedrete blandingsforløpet som fås ved denne brenner, medfører et mindre utslipp av NOx og CO, idet andelen av disse gasser i avgassen er ca. 50% mindre i forhold til den brennerkonfigurasjon som er vist i det nevnte tidsskrift. Den økte stabiliteten skyldes det intense blandeforløp oppstrøms og nedstrøms i forhold til ledeskovlene og mellom disse. The improved mixing process obtained with this burner results in a lower emission of NOx and CO, as the proportion of these gases in the exhaust gas is approx. 50% less compared to the burner configuration shown in the aforementioned magazine. The increased stability is due to the intense mixing process upstream and downstream in relation to the guide vanes and between them.

Brenneren i samsvar med oppfinnelsen kan altså brukes for tyngre gasser, hvormed tilsvarende resultater kan oppnås. Hastigheten på luft/gass-blandingen i rommet mellom ledeskovlene 18, er større enn flammeforplantnings-hastigheten i denne blanding, slik at flammefronten ikke kan bli beveget oppstrøms i dette området. The burner according to the invention can therefore be used for heavier gases, with which similar results can be achieved. The speed of the air/gas mixture in the space between the guide vanes 18 is greater than the flame propagation speed in this mixture, so that the flame front cannot be moved upstream in this area.

Selv om det ovenfor er blitt angitt at det i gassrøret er blitt boret radiale hull som danner et utstrømningsorgan for gass, kan en slik innretning være dannet av radialt forløpende, rørformede dyser som rager ut fra gassrøret 15 og inn i ringrommet 21 mellom brennerhuset 11 og gassrøret 15. Derved kan det oppnås en enda bedre sammenblanding for spesielle gasser, så som CO, H2, biogassblandinger eller andre gasser med en densitet på mindre enn 0,65 kg/Nm% eller blandinger av disse med naturgass. Although it has been stated above that radial holes have been drilled in the gas pipe which form an outflow means for gas, such a device can be formed by radially extending tubular nozzles which project from the gas pipe 15 into the annular space 21 between the burner housing 11 and the gas pipe 15. Thereby, an even better mixing can be achieved for special gases, such as CO, H2, biogas mixtures or other gases with a density of less than 0.65 kg/Nm% or mixtures of these with natural gas.

Fortrinnsvis er diameteren av hullene eller hullene i gassdysene slik at det i disse får en gasshastighet på mellom 5 m/s og 70 m/s. Preferably, the diameter of the holes or holes in the gas nozzles is such that there is a gas velocity of between 5 m/s and 70 m/s in them.

Dersom det er anordnet hull i flere tversgående plan, kan hullene i de ulike plan fortrinnsvis være anordnet slik at de ikke overlapper hverandre i aksial retning. If holes are arranged in several transverse planes, the holes in the different planes can preferably be arranged so that they do not overlap each other in the axial direction.

Det har vist seg at for at brenneren skal funksjonere tilfredsstillende, er det fordelaktig at forholdet mellom ledeskovlenes lengde og avstanden mellom ledeskovlene, dvs. ledeskovledelingen, er på minst 1. It has been shown that for the burner to function satisfactorily, it is advantageous that the ratio between the length of the guide vanes and the distance between the guide vanes, i.e. the guide vane pitch, is at least 1.

Av den samme grunn bør ledeskovlene 18 være tildannet slik at det fås en avbøyning av luft/gass-strømmen på minst 50<0>, regnet i forhold til brennerens aksialretning. For denne strømning kan det bli definert et strømningsvirveltall som følger: For the same reason, the guide vanes 18 should be designed so that there is a deflection of the air/gas flow of at least 50<0>, calculated in relation to the axial direction of the burner. For this flow, a flow vorticity number can be defined as follows:

hvor dh angir diameteren av gassrøret 15, d er innvendig diameter av brennerhuset 11 og p er bladvinkelen ved ledeskovlenes utløp i forhold til et langsgående plan gjennom brennerens lengdeakse. Verdien for dette virveltall S bør fortrinnsvis være på mellom 1 og 3 for at brenneren skal fungere tilfredsstillende. where dh indicates the diameter of the gas pipe 15, d is the internal diameter of the burner housing 11 and p is the blade angle at the outlet of the guide vanes in relation to a longitudinal plane through the longitudinal axis of the burner. The value for this swirl number S should preferably be between 1 and 3 for the burner to function satisfactorily.

Videre bør Reynoldstallet (Re-tallet) være på mellom 5000 og 300000, idet dette Re-tall er gyldig for utløpsområdet av brenneren og for hovedstrømmen. Furthermore, the Reynolds number (Re number) should be between 5,000 and 300,000, as this Re number is valid for the outlet area of the burner and for the main flow.

Diameterforholdet mellom brennerøret 12 ved dets utløpsende ved det koniske partiet 13 og brennerrørets indre diameter kan fordelaktig være i området 0,7 - 0.8. The diameter ratio between the burner tube 12 at its outlet end at the conical portion 13 and the inner diameter of the burner tube can advantageously be in the range 0.7 - 0.8.

Fig. 2 viser et diagram som viser måledata for en brenner ifølge oppfinnelsen og en brenner ifølge kjent teknikk. Den øvre kurve A representerer måledata for en standard brenner, og den nedre kurve B representerer måledata for en brenner ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 shows a diagram showing measurement data for a burner according to the invention and a burner according to known technology. The upper curve A represents measurement data for a standard burner, and the lower curve B represents measurement data for a burner according to the invention.

Den venstre ordinat viser NOx - utslipp målt i ppm korrigert til 3% 02. Den høyre ordinat viser oppnådd prosentuell reduksjon i forhold til en standard brenner og abscissen viser volum -% 02. The left ordinate shows NOx emissions measured in ppm corrected to 3% 02. The right ordinate shows the achieved percentage reduction compared to a standard burner and the abscissa shows volume -% 02.

I visse tilfeller kan det være gunstig å plassere utslippshull i mer enn én av de posisjonene 19,22 og 24 som er angitt ovenfor. Vilkårene for slik sammenstilling av to eller tre plasseringer av utslippshull er imidlertid ikke fullstendig kartlagt. In certain cases, it may be advantageous to place discharge holes in more than one of the positions 19, 22 and 24 indicated above. However, the conditions for such a combination of two or three locations of discharge holes have not been fully mapped.

Claims

1. Gas burner with a tubular housing (11), where a supply pipe (15) for gas to an eddy current generator (16) located upstream of the outlet end of the housing is arranged in the tubular housing's interior, where on the eddy current generator there is a series of radial guide vanes (18 ) which extends generally in the longitudinal direction of the tubular housing, the annulus (21) around the supply pipe (15) being used for the supply of air to a burner area at the eddy current generator (16), where gas is to be supplied with a pressure slightly above atmospheric pressure, and where at the eddy current generator has an annular series of discharge holes (19; 22) for gas from the supply pipe (15), and that the tubular housing (11) ends in a conical taper (13), the diameter ratio between the burner pipe (12) at its outlet end at the conical part (13) and the inner diameter of the burner tube (12) is in the range 0.7-0.8, characterized by the fact that the guide vanes (18) are led out to the inner wall of the tubular housing (11), so that they carry gas pipes t (15), - that the guide vanes (18) on the eddy current generator (16) are generally radial fins that are aerodynamically curved (at 18A) to give the air-gas mixture a swirling movement around the longitudinal axis of the gas burner, and - that the gas tube (15) is sealed with an end wall (23).

2. Gas burner in accordance with patent claim 1, characterized in that the discharge holes (19) are located upstream in front of the guide vanes (18).

3. Gas burner in accordance with patent claim 1, characterized in that the discharge holes (22) are located in the area of the guide vanes (18) between them.

4. Gas burner in accordance with patent claim 1, for use for burning gas with particularly low pressure, characterized in that the discharge holes (24) for gas supply are located downstream in relation to the guide vanes (18) on the eddy current generator (16), preferably a distance of one - four times the gas pipe diameter above its end wall (23).

5. Gas burner in accordance with one of patent claims 1-4, characterized in that two or more, preferably at least four, generally are arranged in the annulus (21) around the supply pipe, upstream in relation to the eddy current generator (16) at a considerable distance from it radial and axial fins or baffles (17).

6. Gas burner in accordance with patent claim 1, characterized in that there are discharge holes (19, 22, 24) in at least two of the following positions: - upstream in front of the guide vanes (18) - in the area of the guide vanes, between them - downstream in relation to the guide vanes.