DE3731846C1 - Burner for fluid, fossil, carbonaceous fuel - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Brenner für einen fluiden, fossilen, Kohlenstoff enthaltenden Brennstoff der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.The invention relates to a burner for a fluid, fossil, Carbon-containing fuel in the preamble of claim 1 specified genus.
Bei einem derartigen Brenner, wie er aus der DE-OS 15 51 732 bekannt ist, ist die Erzielung einer schadstoffarmen Verbrennung mit einem ge ringen Gehalt des Abgases an Stickoxiden (NO x ) bei Einsatz von Heiz öl, aber auch von Gas, mit großen Problemen verbunden. In dieser Druck schrift ist nicht angegeben, wo das vom Gebläse angesaugte Abgas am Brenner abgezweigt wird.In such a burner, as is known from DE-OS 15 51 732, the achievement of a low-pollutant combustion with a low level of the exhaust gas of nitrogen oxides (NO x ) when using heating oil, but also gas, with large Problems connected. This publication does not specify where the exhaust gas drawn in by the fan is branched off at the burner.
Weiterhin ist aus der DE-Z "Haustechnische Rundschau", Heft 3, 1987, S. 122, Bild 15 ein Brenner bekannt, bei dem Rauchgas vom Ende eines Kessels, d. h. vom Abgasrohr, über einen Abgaskanal zum Brenner zurück geführt wird, wodurch sich eine Verringerung des Stickoxidgehaltes von 28 bis 40% erreichen läßt. Die dort beschriebene Abgasrückführung wird jedoch hauptsächlich bei Brennwertkesseln, die mit Gas betrieben wer den, eingesetzt, so daß die Übertragung dieser Maßnahmen auf Ölbrenner problematisch ist. Außerdem wurden solche Abgasrückführungen bisher nur bei großen Fernwärmeanlagen mit mehreren Brennwertkesseln eingesetzt, so daß noch keine Erfahrungen bei kleineren Brennern vorliegen. Schließlich treten bei solchen Brennern relativ starke Anfahrdruckstöße auf, die erst relativ langsam abklingen und zu Druckschwingungen führen, die sich einerseits als unangenehmes Anfahrgeräusch bemerkbar machen und andererseits den einwandfreien Betrieb gefährden können. Aus diesem Grund werden dafür in der Praxis oft Brenner eingesetzt mit 2-Stufen-Betrieb.Furthermore, from DE-Z "Haustechnische Rundschau", Issue 3, 1987, p. 122, Figure 15 a burner known, in which flue gas from the end of a Boiler, d. H. from the exhaust pipe, back to the burner via an exhaust duct is performed, which leads to a reduction in the nitrogen oxide content of Can reach 28 to 40%. The exhaust gas recirculation described there is but mainly for condensing boilers that run on gas the, used so that the transfer of these measures to oil burners is problematic. In addition, such exhaust gas recirculation systems have so far only been used used in large district heating systems with several condensing boilers, so that there is no experience with smaller burners. Finally, relatively strong starting pressure surges occur in such burners which decay only relatively slowly and lead to pressure fluctuations lead, which is noticeable on the one hand as an unpleasant starting noise make and on the other hand can endanger the proper operation. Out For this reason, burners are often used in practice 2-step operation.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brenner für einen fluiden, fossilen Brennstoff, nämlich Öl oder Gas, der angegebenen Gattung zu schaffen, der ohne zusätzlichen Aufwand eine wesentliche Verringerung der Stickoxid-Gehalte im Abgas gewährleistet.The invention has for its object a burner for one fluid, fossil fuel, namely oil or gas, of the specified To create a genus that is essential without additional effort Guaranteed reduction in nitrogen oxide levels in the exhaust gas.
Dies wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des An spruchs 1 angegebenen Merkmale erreicht.This is according to the invention by the in the characterizing part of the achieved 1 specified characteristics.
Zweckmäßige Ausführungsformen werden durch die Merkmale der Unteran sprüche definiert.Appropriate embodiments are characterized by the features of the sub sayings defined.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen auf der Absaugung von Abgas aus einer genau definierten Stelle der Brennkammer, nämlich einer Stelle, an der der Rußwert nach Bacharach maximal 1 beträgt und mög lichst 0 sein sollte. An einer solchen Stelle in der Brennkammer herr schen sehr hohe Temperaturen; außerdem liegt in aller Regel eine Tot gaszone vor, so daß dort praktisch keine unverbrannten Kohlenwasser stoffe vorhanden sind, wie sie hinter der Brennkammer im Abgas auftre ten können.The advantages achieved with the invention are based on the extraction of Exhaust gas from a precisely defined point in the combustion chamber, namely one Point at which the soot value according to Bacharach is a maximum of 1 and possible should be 0 at most. At such a point in the combustion chamber very high temperatures; moreover, there is usually a death gas zone before, so that there is practically no unburned hydrocarbon substances are present as they appear in the exhaust gas behind the combustion chamber can.
Der Zusatz dieses Abgases aus der Brennkammer zu der dem Gebläse zuge führten Frischluft führt zu einer Verbrennung mit geringer Erzeugung von Stickoxiden. Die Einmündung der Absaugleitung in das Gebläse des Brenners auf der Unterdruckseite braucht nicht leckagefrei zu sein, da in diesem Bereich das Ansaugen von zusätzlicher "Falschluft" keine nachteilige Wirkung hat.The addition of this exhaust gas from the combustion chamber to the fan fresh air results in low-generation combustion of nitrogen oxides. The mouth of the suction line in the fan of the Brenners on the vacuum side does not have to be leak-free because in this area the suction of additional "false air" none has an adverse effect.
Der Kaltstart eines solchen Brenners läuft im Vergleich mit den her kömmlichen Brennern wesentlich unproblematisch ab. Im Gegensatz hierzu stehen bei der bisher üblichen Abgasrückführung die Abgase erst nach erfolgreichem Anlaufen des Brenners in der gewünschten Zusammen setzung zur Verfügung, so daß während des Anfahrens der Ausstoß an Stickoxiden noch relativ groß ist. Es muß auch berücksichtigt werden, daß sich die gewünschte Abgaszu sammensetzung, auf die die Abgasrückführung abgestimmt sein muß, nicht schon nach dem eigentlichen Anfahren, sondern erst nach einer relativ langen Zeitspanne einstellt, da die Abgase zunächst das Kesselwasser erwärmen müssen und dann die eigentliche Betriebstemperatur erreichen können; während der Erwärmung des Kesselwassers verändert sich jedoch noch die Zusammensetzung des Abgases, so daß erst nach Erreichen der Betriebstemperatur des Kesselwassers die Zusammensetzung des Abgases konstant bleibt und damit dem Gebläse die "Soll-Zusammensetzung" des Abgases zugeführt wird.The cold start of such a burner is compared to that conventional burners from essentially no problem. In contrast in the case of the exhaust gas recirculation that has been customary up to now, the exhaust gases are only available for this after successfully starting the burner in the desired combination Settlement available, so that during the start of the output Nitrogen oxides is still relatively large. It must also be taken into account that the desired exhaust gas increases composition, to which the exhaust gas recirculation must be matched after the actual start, but only after a relative one long period of time since the exhaust gases first of all the boiler water must warm up and then reach the actual operating temperature can; however, changes as the boiler water heats up nor the composition of the exhaust gas, so that only after reaching the Operating temperature of the boiler water the composition of the exhaust gas remains constant and thus the blower the "target composition" of the Exhaust gas is supplied.
Bei der Absaugung des Abgases direkt von einer definierten Stelle der Brennkammer steht dagegen die "Soll-Zusammensetzung" des Abgases, das dem Gebläse zugeführt wird, praktisch beim Anfahren schon zur Ver fügung, so daß von Beginn an stabile Verhältnisse herrschen.When the exhaust gas is extracted directly from a defined location The combustion chamber, on the other hand, is the "target composition" of the exhaust gas the blower is supplied, practically when starting to Ver so that stable conditions prevail from the beginning.
Schließlich wird durch die für das Absaugen des Abgases aus der Brenn kammer erforderliche Öffnung und durch den Unterdruck auf der Absaug leitung der nicht zu vermeidende Anfahrdruckstoß wesentlich verringert und außerdem extrem schnell abgebaut, so daß die sonst auftretenden ne gativen Druckschwingungen in der Brennkammer erst gar nicht entstehen können.Finally, through the for the extraction of the exhaust gas from the burning chamber required opening and by the vacuum on the suction the unavoidable start-up pressure surge is significantly reduced and also degraded extremely quickly, so that the otherwise occurring ne negative pressure vibrations in the combustion chamber do not arise at all can.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die schematische Zeichnung näher erläutert. Es zeigt The invention is described below using an exemplary embodiment with reference to the schematic drawing explained. It shows
Fig. 1 eine Vorderansicht eines Ölbrenners und Fig. 1 is a front view of an oil burner and
Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch den Ölbrenner nach Fig. 1. Fig. 2 is a vertical section through the oil burner of FIG. 1.
Der aus Fig. 1 ersichtliche, insgesamt durch das Bezugszeichen 10 ange deutete Ölbrenner ist an einem Rippenrohrkessel 12 an dessen Kessel tür 14 angeschraubt. An der Kesseltür 14 ist in üblicher Weise ein Ge bläse 16 für das Ansaugen der Frischluft angebracht, das über einen Motor 18 angetrieben wird.The apparent from Fig. 1, indicated overall by the reference numeral 10 oil burner is screwed to a finned tube boiler 12 on the boiler door 14 . On the boiler door 14 , a Ge blower 16 is attached for sucking in fresh air, which is driven by a motor 18 in the usual way.
Das Gebläse 16 enthält ein von dem Motor 18 gedrehtes Gebläserad 20, so daß Frischluft (siehe bei 2 in Fig. 1) in das Gebläse 16 gesaugt und dann in die Brennkammer 22 des Kessels 12 geblasen wird. In Fig. 2 ist die Strömung der Frischluft von dem Gebläse 16 in die Brennkammer 22 durch die Pfeile 24 angedeutet.The blower 16 includes an impeller 20 rotated by the motor 18 so that fresh air (see 2 in Fig. 1) is drawn into the blower 16 and then blown into the combustion chamber 22 of the boiler 12 . In FIG. 2, the flow of fresh air is indicated by the blower 16 into the combustion chamber 22 by the arrows 24.
In Fig. 2 ist auch der Wassermantel 26 des Kessels 12 mit dem Kessel wasser 3 gezeigt.In Fig. 2, the water jacket 26 of the boiler 12 with the boiler water 3 is shown.
Die Frischluft 24 durchströmt in der Brennkammer 22 ein Rohr 28 mit nach innen konisch zulaufender Auslaßöffnung und wird dann mit zerstäubtem Öl gemischt, das Gemisch wird gezündet, wodurch in einem den Hauptteil der Brenn kammer 22 umgebenden Flammrohr 30 eine Flamme 32 entsteht. Bei dieser Ausführungsform des Ölbrenners 10 ist das Flammrohr 30 gemäß der Dar stellung in Fig. 2 auf der linken Seite geschlossen, so daß das Abgas umgelenkt wird, außerhalb des Rohrs 28 aus dem Flammrohr 30 austritt und dann durch den Spalt zwischen dem Flammrohr 30 und dem Wassermantel 26 abströmt, wie durch die Pfeile 34 angedeutet ist.The fresh air 24 flows in the combustion chamber 22 a tube 28 with an inwardly tapered outlet opening and is then mixed with atomized oil, the mixture is ignited, whereby a flame 32 is formed in a flame tube 30 surrounding the main part of the combustion chamber 22 . In this embodiment of the oil burner 10 , the flame tube 30 is closed according to the Dar position in Fig. 2 on the left side, so that the exhaust gas is deflected, exits the tube 28 outside the flame tube 30 and then through the gap between the flame tube 30 and flows out of the water jacket 26 , as indicated by the arrows 34 .
Als Alternative hierzu kann auch das Flammrohr 30 auf der linken Seite offen sein, so daß das Abgas in Strömungsrichtung der Frischluft 24 austritt.As an alternative to this, the flame tube 30 can also be open on the left side, so that the exhaust gas exits in the direction of flow of the fresh air 24 .
An einer genau definierten Stelle ist an die Brennkammer 22 eine Lei tung 36 angeschlossen, die mit dem Gebläse 16 verbunden ist, so daß Abgas aus dieser Stelle der Brennkammer 22 abgesaugt wird. Bei der dar gestellten Ausführungsform erstreckt sich die Absaugleitung 36 durch die Kesseltür 14, und zwar im Bereich des oberen Randes der Brennkammer 22.At a precisely defined point, a Lei device 36 is connected to the combustion chamber 22 , which is connected to the fan 16 , so that exhaust gas is extracted from this point of the combustion chamber 22 . In the embodiment presented, the suction line 36 extends through the boiler door 14 , in the region of the upper edge of the combustion chamber 22 .
Es hat sich herausgestellt, daß bei Rippenrohrkesseln an dieser Stelle brennkammerseitig sehr hohe Temperaturen herrschen und außerdem eine Totgaszone vorliegt, so daß dort praktisch keine unverbrannten Kohlen wasserstoffe vorhanden sind.It has been found that with finned tube boilers at this point There are very high temperatures on the combustion chamber side and also one Dead gas zone is present, so there is practically no unburned coal hydrogen are present.
Die Bedingung, die die Absaugstelle der Brennkammer 22 erfüllen muß, läßt sich so definieren, daß dort der Rußwert nach Bacharach des Ab gases in der Brennkammer 22 maximal 1 betragen soll und zweckmäßiger weise möglichst gering, insbesondere 0 ist.The condition that the suction point of the combustion chamber 22 must meet can be defined such that the soot value according to Bacharach from the gas in the combustion chamber 22 should be a maximum of 1 and expediently as low as possible, in particular 0.
Wie durch Versuche nachgewiesen wurde, lassen sich auch bei einem ge wollt eingestellten Rußwert von 5, gemessen im Abgasrohr 37, innerhalb der Brennkammer 22 Rußwerte von 0 bis 1 erzielen, so daß an der Absaug stelle das Abgas abgesaugt und dem Gebläse 16 zugeführt werden kann.As has been demonstrated by tests, soot values of 5, measured in the exhaust pipe 37 , within the combustion chamber 22 can also achieve soot values of 0 to 1, so that the exhaust gas can be extracted at the suction point and supplied to the blower 16 even with a desired soot value of 5 .
Wird der Ölbrenner über das Gebläse 16 mit einem Gemisch aus Frisch luft und Abgas gespeist, so ergibt sich eine relevante Verringerung der Stickoxid-Gehalte des Abgases.If the oil burner is fed with a mixture of fresh air and exhaust gas via the fan 16 , there is a relevant reduction in the nitrogen oxide contents of the exhaust gas.
Dieses Prinzip läßt sich nicht nur in der dargestellten Weise bei einem Rippenrohrkessel, sondern auch bei anderen Kesselkonstruktionen reali sieren, bei denen man aus einem genau definierten Raum innerhalb der Brennkammer heißes Abgas abzieht. Und schließlich kann dieses Prinzip auch bei Gasbrennern eingesetzt werden.This principle can be applied not only to one Finned tube boiler, but also in other boiler designs reali where you move from a precisely defined space within the Combustion chamber removes hot exhaust gas. And finally this principle can can also be used with gas burners.
Claims (5)
- a) mit einer Brennkammer (22),
- b) mit einem Gebläse (16) zum Fördern von Raumluft in die Brennkammer (22),
- c) mit einer Vorrichtung zur Zuführung und zur Vermischung des Brenn stoffes mit der Raumluft im Bereich der Brennkammer (22), und
- d) mit einer Leitung (36) für die Zuführung von in der Brennkammer (22) gebildetem Abgas zum Gebläse (16),
- a) with a combustion chamber ( 22 ),
- b) with a fan ( 16 ) for conveying room air into the combustion chamber ( 22 ),
- c) with a device for supplying and mixing the fuel with the ambient air in the combustion chamber ( 22 ), and
- d) with a line ( 36 ) for supplying exhaust gas formed in the combustion chamber ( 22 ) to the fan ( 16 ),
- e) die Leitung (36) mit einer Stelle der Brennkammer (22) verbunden ist, an der der Rußwert des Abgases maximal 1 beträgt.
- e) the line ( 36 ) is connected to a point in the combustion chamber ( 22 ) at which the soot value of the exhaust gas is at most 1.
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