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EP0515365A1 - Burner with fuel gas recycling for free-flowing fuels - Google Patents

Burner with fuel gas recycling for free-flowing fuels

Info

Publication number
EP0515365A1
EP0515365A1 EP90904336A EP90904336A EP0515365A1 EP 0515365 A1 EP0515365 A1 EP 0515365A1 EP 90904336 A EP90904336 A EP 90904336A EP 90904336 A EP90904336 A EP 90904336A EP 0515365 A1 EP0515365 A1 EP 0515365A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tube
mixing tube
burner according
mixing
pipe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP90904336A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hans Georg Zimmermann
Werner Vaw Vereinigte Aluminiumwerke Ag Schultze
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZIMMERMANN HANS GEORG ING GRAD
Original Assignee
ZIMMERMANN HANS GEORG ING GRAD
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZIMMERMANN HANS GEORG ING GRAD filed Critical ZIMMERMANN HANS GEORG ING GRAD
Publication of EP0515365A1 publication Critical patent/EP0515365A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F23C9/006—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber the recirculation taking place in the combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/40—Mixing tubes or chambers; Burner heads
    • F23D11/402—Mixing chambers downstream of the nozzle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/40—Mixing tubes or chambers; Burner heads
    • F23D11/404—Flame tubes

Definitions

  • the invention relates to a burner with fuel gas recirculation for flowable fuels (heating oil, gas) according to the preamble of claim 1.
  • the mixing tube is a cylindrical tube, the diameter of which is considerably smaller than the diameter of the flame tube, which results in a wide annular gap.
  • the openings for the transfer of fuel gases into the mixing tube are at a distance from the end of the mixing tube facing the air supply tube
  • the spray cone angle of the fuel nozzle must be relatively small if wetting of the wall of the cylindrical mixing tube is to be avoided. They fly at a small spray cone angle
  • Fuel droplets in a direction that is only a small angle with the direction of the incoming combustion air are not optimal. If a larger pointed cone angle is selected, the fuel nozzle must be arranged at a relatively large distance from the end of the mixing tube on the combustion air side in order to obtain extensive mixing with the combustion air before the fuel enters the Mixing zone, ie in the area of the mixing tube in the flow direction behind the fuel gas supply openings. This in turn means that the core of the fuel steel cannot reach far into the mixing zone.
  • the invention has for its object to provide a burner of the generic type with which an improved
  • the mixing tube is adapted to the shape of the spray cone of the fuel due to its design as an expanding funnel, so that practically no wall wetting can occur even when a large spray cone angle is selected.
  • the fuel droplets fly in the peripheral zone of the spray cone in a direction which includes a relatively large angle with the direction in which the combustion air flows into the mixing tube, so that a very intensive mixing with the combustion air takes place.
  • This also enables the fuel nozzle to be arranged near the end of the mixing tube on the combustion air side, so that the injection jet extends far into the
  • Flame tube the inlet cross-section of the annular space flowed through by the returned fuel gases, despite its relatively small width, is large enough to be able to recycle a sufficient amount of fuel gas.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of a recirculation burner according to a first exemplary embodiment
  • Fig. 2 shows a cross section of the mixing tube of Fig. 1 in the
  • Fig. 3 is a longitudinal section of a recirculation burner according to a second embodiment
  • Fig. 4 shows a longitudinal section of a recirculation burner according to a third embodiment.
  • the burner according to FIG. 1 has a feed pipe 1 for the combustion air connected to a blower, not shown, in which an air funnel 2 narrowing in the flow direction is arranged, which is provided with a central holder 4 for a fuel nozzle 5.
  • a funnel-shaped mixing tube 6 a Connected to the air funnel 2 is a funnel-shaped mixing tube 6 a, which projects into a flame tube 7, which is inserted with its left end in the drawing in a slotted end section 8 of the air supply pipe 1 with the interposition of a seal 9 and by tightening one the end section 8 together - The screw 10 is held tight.
  • the inside wall of the burner according to FIG. 1 has a feed pipe 1 for the combustion air connected to a blower, not shown, in which an air funnel 2 narrowing in the flow direction is arranged, which is provided with a central holder 4 for a fuel nozzle 5.
  • Flame tube 7 runs in the area of the mixing tube 6 parallel to the wall of the mixing tube 6 and at a short distance from it, whereby a relatively narrow conical annular gap 11 is formed, which is connected to the interior thereof by bores 12 in the wall of the mixing rod 6.
  • the annular space 11 is open to the interior of the flame tube 7, so that fuel gases from the flame tube 7 can pass through the bores 12 into the mixing tube 6.
  • This return of the hot fuel gases is achieved by the injector effect of the combustion air flowing into the mixing tube 6 at high speed.
  • the bores 12 as can be seen in FIG.
  • the returned fuel gases flow through the narrow annular space 11 and along the wall at a relatively high speed of the mixing tube 6, whereby this is heated up strongly.
  • this heating is so strong that the mixing tube 6 becomes red-hot even in the case of a ceramic version, as a result of which a very intensive preparation of the mixture of recirculated fuel gases, combustion air and fuel flowing through the mixing chamber takes place.
  • the cone angle of the funnel-shaped mixing tube 6 preferably corresponds to the angle of spray of the fuel nozzle 5, so that wetting of the wall of the mixing chamber 6, which could lead to soot formation, is avoided.
  • the flame tube 7, like the mixing tube 6, is made of a highly heat-resistant material, preferably ceramic. Radial or inclined ribs 6a can be provided for centering the mixing tube 6 in the flame tube 7.
  • FIG. 3 differs from this embodiment essentially only in that the mixing tube 6 is at a short distance from End of the air funnel 2 or from the end wall 13 of the flame tube 7 'is arranged, whereby an annular gap 14 is formed through which the hot fuel gases can flow from the annular space 11' into the mixing tube 6 '.
  • the provision of the annular gap 10 instead of the bores 12 of FIG. 1 simplifies the production, since no drilling of holes is required, and the inlet cross section for the fuel gases to be returned is increased.
  • FIG. 4 in which again the same or similar parts are designated with the same reference numerals as in FIG.
  • the air funnel 2 from FIGS. 1 and 2 is omitted.
  • the combustion air enters directly from the air supply pipe 1 "through a central opening 15 in the end wall 13" of the flame pipe 7 "into the mixing pipe 6", and the mixing pipe 6 "is at a distance from the end wall as in the exemplary embodiment according to FIG. 2 13 ", so that an annular gap 14" is again formed, through which the returned fuel gases can flow from the annular space 11 "into the mixing tube 6".
  • the mixing tube 6 is provided with a cylindrical extension 16, the outside diameter of which is slight is smaller than the inner diameter of the flame tube 7 ", so that the fuel gases can flow through the annular gap 17 formed in this way into the annular space 11".
  • the mixing tube 6 " is connected to the flame tube 7" and centered in the flame tube 7 "by means of several, for example three, radially extending pins 18, which are distributed evenly over the circumference and extend through corresponding holes 19 in the cylindrical extension 16. This considerably facilitates the attachment of the mixing tube 6 "in the flame tube 7".
  • the cylindrical surface 16 increases the heating surface for the mixture flowing through the mixing tube 6 ".
  • the fuel gases are removed from the flame tube 7" from a zone of higher pressure than in the previous examples, as a result of which the pressure gradient to the overflow gap 14 " is increased, which in turn means a higher flow rate and thus a greater heat transfer to the wall of the mixing tube 6 " and an increase in the amount of fuel gases returned.
  • the burners shown are attached in the usual way to the boiler, not shown, so that the flame tube protrudes into the combustion chamber of the boiler. It is known that the return of flue gas can reduce the formation of nitrogen oxides.
  • a flue gas recirculation can also be implemented in a simple manner in the burners according to the invention by providing, as shown in FIG. 4, the wall of the flame tube 7 "with openings 20 through which the smoke gas can enter the flame tube 7". These openings 20 are at such an axial distance from the end of the
  • the openings can be arranged obliquely in the flow direction of the fuel gases in the flame tube 7 ′′, so that the flue gases flow away from the annular space 11 ′′ or the annular gap 17 due to this arrangement of the openings 20.
  • breakthroughs 20 can also according to the exemplary embodiments. 1 and 2 are provided.
  • the flame tube 7 forms a unit with the mixing tube 6, which is connected to the air supply tube 1 by clamping by means of the clamping screw 10. This makes maintenance of the burner extremely simple, since, for example, it is only necessary to replace the fuel nozzle 5 the screw 10 needs to be loosened, whereupon the unit consisting of the flame tube 7 and the mixing tube 6 can be removed and the fuel nozzle 5 is exposed.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Brûleur à réinjection de gaz combustible pour combustibles coulants, comportant un tuyau d'alimentation (1) en air de combustion, un gicleur (5) de combustible, un tuyau mélangeur (6) annexe et un tube à flammes (7) dans lequel passe le tuyau mélangeur (6) et qui délimite avec la paroi du tuyau mélangeur (6) un espace annulaire (11) traversé par le gaz combustible et relié avec l'intérieur du tuyau mélangeur (6) par des ouvertures (12). Le tuyau mélangeur (6) forme une trémie s'agrandissant dans le sens de l'écoulement. La paroi du tube à flammes (7) se situe dans la zone du tuyqu mélangeur (6) parallèlement à la paroi de celui-ci et à un espacement réduit de façon à former un passage annulaire (11) conique et étroit à travers lequel les gaz de combustion réinjectés circulent à grande vitesse et réchauffent le tuyau mélangeur (6) à des températures trés élevées. De ce fait, la préparation du mélange combustible-air-gaz combustible dans le tuyau mélangeur (6) s'améliore considérablement.Fuel gas reinjection burner for flowing fuels, comprising a combustion air supply pipe (1), a fuel nozzle (5), an auxiliary mixing pipe (6) and a flame tube (7) through which the mixer pipe (6) and which delimits with the wall of the mixer pipe (6) an annular space (11) through which the fuel gas passes and is connected with the interior of the mixer pipe (6) by openings (12). The mixing pipe (6) forms a hopper which expands in the direction of flow. The wall of the flame tube (7) is located in the zone of the mixer tube (6) parallel to the wall of the latter and at a reduced spacing so as to form a conical and narrow annular passage (11) through which the reinjected combustion gases circulate at high speed and heat the mixing pipe (6) to very high temperatures. Due to this, the preparation of the fuel-air-fuel gas mixture in the mixer pipe (6) improves considerably.

Description

Brenner mit Brenngas-Rückführung für fließfähige Brennstoffe  Burners with fuel gas recirculation for flowable fuels
Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner mit Brenngas- Rückführung für fließfähige Brennstoffe (Heizöl, Gas) entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a burner with fuel gas recirculation for flowable fuels (heating oil, gas) according to the preamble of claim 1.
Bei einem bekannten Brenner dieser Art (DE-A 32 41 730) ist das Mischrohr ein zylindrisches Rohr, dessen Durchmesser erheblich kleiner ist als der Durchmesser des Flammrohres, wodurch sich ein breiter Ringspalt ergibt. Die öffnungen für das überleiten von Brenngasen in das Misσhrohr sind in einem Abstand von dem dem Luftzuführungsrohr zugewandten Ende des Mischrohres In a known burner of this type (DE-A 32 41 730) the mixing tube is a cylindrical tube, the diameter of which is considerably smaller than the diameter of the flame tube, which results in a wide annular gap. The openings for the transfer of fuel gases into the mixing tube are at a distance from the end of the mixing tube facing the air supply tube
angeordnet, der dem 0,1-fachen bis 0,3-fachen Mischrohrdurchmesser entspricht. Bei dieser Ausführung muß der Spritzkegelwinkel der Brennstoffdüse verhältnismäßig klein sein, wenn eine Benetzung der Wand des zylindrischen Mischrohres vermieden werden soll. Bei einem kleinen Spritzkegelwinkel fliegen die arranged, which corresponds to 0.1 times to 0.3 times the mixing tube diameter. In this embodiment, the spray cone angle of the fuel nozzle must be relatively small if wetting of the wall of the cylindrical mixing tube is to be avoided. They fly at a small spray cone angle
Brennstoff-Tröpfchen in einer Richtung, die nur einen kleinen Winkel mit der Richtung der einströmenden Verbrennungsluft bildet. Dadurch ist die Vermischung des Brennstoffes mit der Verbrennungsluft nicht optimal. Wird ein größerer Spitzkegelwinkel gewählt, so muß die Brennstoffdüse in einem verhältnismäßig großen Abstand von dem brennluftseitigen Ende des Mischrohres angeordnet werden, um eine weitgehende Vermischung mit der Verbrennungsluft zu erhalten, bevor der Brennstoff in die Mischzone, d.h. in den Bereich des Mischrohres in Strömungsrichtung hinter den Brenngas-Zuführöffnungen, gelangt. Dies bedeutet wiederum, daß der Kern des Brennstoffstahls nicht weit in die Mischzone reichen kann. Fuel droplets in a direction that is only a small angle with the direction of the incoming combustion air. As a result, the mixing of the fuel with the combustion air is not optimal. If a larger pointed cone angle is selected, the fuel nozzle must be arranged at a relatively large distance from the end of the mixing tube on the combustion air side in order to obtain extensive mixing with the combustion air before the fuel enters the Mixing zone, ie in the area of the mixing tube in the flow direction behind the fuel gas supply openings. This in turn means that the core of the fuel steel cannot reach far into the mixing zone.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brenner der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mit dem eine verbesserte The invention has for its object to provide a burner of the generic type with which an improved
Aufbereitung des Brennstoffes erreicht und eine rußfreie Treatment of the fuel achieved and a soot-free
Verbrennung sichergestellt wird. Combustion is ensured.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. This object is achieved by the features specified in the characterizing part of claim 1.
Bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag ist das Mischrohr durch seine Ausbildung als sich erweiternder Trichter an die Form des Spritzkegels des Brennstoffs angepaßt, so daß auch bei Wahl eines großen Spritzkegelwinkels praktisch keine Wandbenetzung eintreten kann. Bei einem großen Spritzkegelwinkel fliegen die Brennstofftröpfchen in der Randzone des Spritzkegels in einer Richtung, die einen verhältnismäßig großen Winkel mit der Richtung einschließt, in welcher die Verbrennungsluft in das Mischrohr einströmt, so daß eine sehr intensive Vermischung mit der Verbrennungsluft stattfindet. Dies ermöglicht auch eine Anordnung der Brennstoffdüse nahe dem brennluftseitigen Ende des Mischrohres, so daß sich der Einspritzstrahl weit in die In the proposal according to the invention, the mixing tube is adapted to the shape of the spray cone of the fuel due to its design as an expanding funnel, so that practically no wall wetting can occur even when a large spray cone angle is selected. At a large spray cone angle, the fuel droplets fly in the peripheral zone of the spray cone in a direction which includes a relatively large angle with the direction in which the combustion air flows into the mixing tube, so that a very intensive mixing with the combustion air takes place. This also enables the fuel nozzle to be arranged near the end of the mixing tube on the combustion air side, so that the injection jet extends far into the
Mischzone hinein erstrecken kann. Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Vorschlages gegenüber dem gattungsbildenden Stand der Technik besteht darin, daß durch die Anordnung der Wand des Flammrohres parallel zu und in einem geringen Abstand von der Wand des Mischrohres ein enger konischer Ringspalt gebildet wird, durch den die Brenngase mit hoher Geschwindigkeit zu den Einströmöffnungen strömen, wobei sie an der Wand des Mischrohres entlangströmen und dieses auf eine hohe Temperatur erhitzen, wodurch die Aufbereitung des au zurückgeführten Brenngasen, Verbrennungsluft und Brennstoff bestehenden Gemisches in der Mischzone des Mischrohres erheblich verbessert wird. Das Ergebnis ist eine blaue Flamme ohne Rußbildung. Da der große Durchmesser des trichterförmigen Mischrohres nur wenig kleiner ist als der Innendurchmesser des Mixing zone can extend into it. Another significant advantage of the proposal according to the invention over the generic state of the art is that by arranging the wall of the flame tube parallel to and in one a small conical annular gap is formed at a short distance from the wall of the mixing tube, through which the fuel gases flow to the inflow openings at high speed, flowing along the wall of the mixing tube and heating it to a high temperature, as a result of which the processing of the returned fuel gases, Combustion air and fuel existing mixture in the mixing zone of the mixing tube is significantly improved. The result is a blue flame with no soot. Since the large diameter of the funnel-shaped mixing tube is only slightly smaller than the inside diameter of the
Flammrohres, ist der Eintrittsquerschnitt des von den zurückge führten Brenngasen durchströmten Ringraumes trotz seiner verhältnismäßig geringen Breite groß genug, um eine ausreichende Menge an Brenngas zurückführen zu können.  Flame tube, the inlet cross-section of the annular space flowed through by the returned fuel gases, despite its relatively small width, is large enough to be able to recycle a sufficient amount of fuel gas.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Advantageous developments of the invention result from the subclaims.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt: Some embodiments of the invention are described below with reference to the drawings. It shows:
Fig. 1 einen Längsschnitt eines Rückführbrenners gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,  1 shows a longitudinal section of a recirculation burner according to a first exemplary embodiment,
Fig. 2 einen Querschnitt des Mischrohres von Fig. 1 in der Fig. 2 shows a cross section of the mixing tube of Fig. 1 in the
Ebene der Brenngas-Einströmöffnungen, Level of fuel gas inflow openings,
Fig. 3 einen Längsschnitt eines Rückführbrenners entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiei, und  Fig. 3 is a longitudinal section of a recirculation burner according to a second embodiment, and
Fig. 4 einen Längsschnitt eines Rückführbrenners gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Der Brenner gemäß Fig. 1 weist ein an ein nicht gezeigtes Gebläse angeschlossenes Zuführungsrohr 1 für die Verbrennungsluft auf, in dem ein sich in Strömungsrichtung verengender Lufttrichter 2 angeordnet ist, der mit einer zentralen Halterung 4 für eine Brennstoffdüse 5 versehen ist. An den Lufttrichter 2 schließt sich ein trichterförmiges Mischrohr 6 a an, das in ein Flammrohr 7 hineinragt, welches mit seinem in der Zeichnung linken Ende in einem geschlitzen Endabschnitt 8 des Luftzuführungsrohres 1 unter Zwischenschaltung einer Dichtung 9 eingesetzt und durch Festziehen einer den Endabschnitt 8 zusammen- spanneden Schraube 10 festgehalten ist. Die Innenwand des Fig. 4 shows a longitudinal section of a recirculation burner according to a third embodiment. The burner according to FIG. 1 has a feed pipe 1 for the combustion air connected to a blower, not shown, in which an air funnel 2 narrowing in the flow direction is arranged, which is provided with a central holder 4 for a fuel nozzle 5. Connected to the air funnel 2 is a funnel-shaped mixing tube 6 a, which projects into a flame tube 7, which is inserted with its left end in the drawing in a slotted end section 8 of the air supply pipe 1 with the interposition of a seal 9 and by tightening one the end section 8 together - The screw 10 is held tight. The inside wall of the
Flammrohres 7 verläuft im Bereich des Mischrohres 6 parallel zur Wand des Mischrohres 6 und in geringem Abstand von dieser, wodurch ein verhöltnismäßig enger konischer Ringspalt 11 gebildet wird, der durch Bohrungen 12 in der Wand des Mischrodres 6 mit dessen Innenraum in Verbindung steht. Der Ringraum 11 ist zum Inneren des Flammrohres 7 offen, so daß Brenngase aus dem Flammrohr 7 durch die Bohrungen 12 in das Mischrohr 6 gelangen können. Diese Rückführung der heißen Brenngase wird durch die Injektorwirkung der mit hoher Geschwindigkeit in das Mischrohr 6 einströmenden Verbrennungsluft erreicht. Um die Vermischung der zurückgeführten Brenngase mit dem Gemisch aus Verbrennungsluft und Brennstoff zu verstärken, können die Bohrungen 12, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, in Umfangsrichtung schräg gestellt sein, so daß die Brenngase mit einem Drall in das Mischrohr 6 eintreten. Flame tube 7 runs in the area of the mixing tube 6 parallel to the wall of the mixing tube 6 and at a short distance from it, whereby a relatively narrow conical annular gap 11 is formed, which is connected to the interior thereof by bores 12 in the wall of the mixing rod 6. The annular space 11 is open to the interior of the flame tube 7, so that fuel gases from the flame tube 7 can pass through the bores 12 into the mixing tube 6. This return of the hot fuel gases is achieved by the injector effect of the combustion air flowing into the mixing tube 6 at high speed. In order to increase the mixing of the returned fuel gases with the mixture of combustion air and fuel, the bores 12, as can be seen in FIG.
Die zurückgeführten Brenngase strömen mit relativ hoher Geschwindigkeit durch den engen Ringraum 11 nnd entlang der Wand des Mischrohres 6, wodurch dieses stark aufgeheizt wird. In der Praxis ist diese Aufheizung so stark, daß das Mischrohr 6 auch bei einer Ausführung in Keramik rotglühend wird, wodurch eine sehr intensive Aufbereitung des die Mischkammer durchströmenden Gemisches aus zurückgeführten Brenngasen, Verbrennungsluft und Brennstoff stattfindet. The returned fuel gases flow through the narrow annular space 11 and along the wall at a relatively high speed of the mixing tube 6, whereby this is heated up strongly. In practice, this heating is so strong that the mixing tube 6 becomes red-hot even in the case of a ceramic version, as a result of which a very intensive preparation of the mixture of recirculated fuel gases, combustion air and fuel flowing through the mixing chamber takes place.
Der Kegelwinkel des trichterförmigen Mischrohres 6 entspricht vorzugsweise dem Spritzkelgelwinkel der Brennstoffdüse 5, so daß eine Benetzung der Wand der Mischkammer 6, die zu Rußbildung führen könnte, vermieden ist. Das Flammrohr 7 ist wie das Mischrohr 6 aus einem hochwärmebeständigen Werkstoff, vorzugsweise Keramik. Zur Zentrierung des Mischrohres 6 in dem Flammrohr 7 können radiale oder schräg gestellte Rippen 6a vorgesehen werden. The cone angle of the funnel-shaped mixing tube 6 preferably corresponds to the angle of spray of the fuel nozzle 5, so that wetting of the wall of the mixing chamber 6, which could lead to soot formation, is avoided. The flame tube 7, like the mixing tube 6, is made of a highly heat-resistant material, preferably ceramic. Radial or inclined ribs 6a can be provided for centering the mixing tube 6 in the flame tube 7.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3, bei dem gleiche oder gleichartige Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1, jedoch mit einem Strich, bezeichnet sind, unterscheidet sich von diesem Ausführungsbeispiel im wesentlichen nur dadurch, daß das Mischrohr 6 in einem geringen Abstand vom Ende des Lufttrichters 2 bzw. von der Stirnwand 13 des Flammrohres 7' angeordnet ist, wodurch ein Ringspalt 14 gebildet wird, durch den die heißen Brenngase aus dem Ringraum 11' in das Mischrohr 6' strömen können. Durch das Vorsehen des Ringspaltes 10 anstelle der Bohrungen 12 von Fig. 1 wird die Herstellung vereinfacht, da kein Bohren von Löchern erforderlich ist, und der Eintrittsquerschnitt für die zu rückgeführten Brenngase vergrößert wird. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4, bei dem wiederum gleiche oder gleichartige Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 oder 2, jedoch mit einem Doppelstrich, bezeichnet sind, wird auf den Lufttrichter 2 von Fig. 1 und 2 verzichtet. Die Verbrennungsluft tritt direkt aus dem Luftzuführungsrohr 1" durch eine zentrale Öffnung 15 in der Stirnwand 13" des Flammrohres 7" in das Mischrohr 6" ein, und das Mischrohr 6" ist wie beim Ausführungsbeispiel gem. Fig. 2 in einem Abstand von der Stirnwand 13" angeordnet, so daß wiederum ein Ringspalt 14" gebildet ist, durch den die zurückgeführten Brenngase aus dem Ringraum 11" in das Mischrohr 6" einströmen können. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Mischrohr 6" mit einem zylindrischen Fortsatz 16 versehen, dessen Außendurchmesser geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des Flammrohres 7", so daß die Brenngase durch den damit gebildeten Ringspalt 17 in den Ringraum 11" strömen können. Das Mischrohr 6" ist bei diesem Ausführungsbeispiel durch mehrere, beipielsweise drei gleichmäßig über den Umfang verteilte, radial sich erstreckende Stifte 18, die sich durch entsprechende Löcher 19 in dem zylindrischen Fortsatz 16 erstrecken, mit dem Flammrohr 7" verbunden und in diesem zentriert. Dies erleichtert die Befestigung des Mischrohres 6" im Flammrohr 7" erheblich. Darüber hinaus wird durch den zylindrischen Fortsatz 16 die Heizfläche für das das Mischrohr 6" durchströmende Gemisch vergrößert. Außerdem erfolgt die Entnahme der Brenngase aus dem Flammrohr 7" aus einer Zone höheren Druckes als bei den vorangegangenen Beispielen, wodurch das Druckgefälle zu dem Überströmspalt 14" vergrößert wird, was wiederum eine höhere Strömungsgeschwindigkeit und damit einen größeren Wärmeübergang zur Wand des Mischrohres 6" sowie eine Vergrößerung der Menge der zurückgeführten Brenngase zur Folge hat. The embodiment according to FIG. 3, in which the same or similar parts are designated by the same reference numerals as in FIG. 1, but with a dash, differs from this embodiment essentially only in that the mixing tube 6 is at a short distance from End of the air funnel 2 or from the end wall 13 of the flame tube 7 'is arranged, whereby an annular gap 14 is formed through which the hot fuel gases can flow from the annular space 11' into the mixing tube 6 '. The provision of the annular gap 10 instead of the bores 12 of FIG. 1 simplifies the production, since no drilling of holes is required, and the inlet cross section for the fuel gases to be returned is increased. In the embodiment according to FIG. 4, in which again the same or similar parts are designated with the same reference numerals as in FIG. 1 or 2, but with a double line, the air funnel 2 from FIGS. 1 and 2 is omitted. The combustion air enters directly from the air supply pipe 1 "through a central opening 15 in the end wall 13" of the flame pipe 7 "into the mixing pipe 6", and the mixing pipe 6 "is at a distance from the end wall as in the exemplary embodiment according to FIG. 2 13 ", so that an annular gap 14" is again formed, through which the returned fuel gases can flow from the annular space 11 "into the mixing tube 6". In this embodiment, the mixing tube 6 "is provided with a cylindrical extension 16, the outside diameter of which is slight is smaller than the inner diameter of the flame tube 7 ", so that the fuel gases can flow through the annular gap 17 formed in this way into the annular space 11". In this exemplary embodiment, the mixing tube 6 "is connected to the flame tube 7" and centered in the flame tube 7 "by means of several, for example three, radially extending pins 18, which are distributed evenly over the circumference and extend through corresponding holes 19 in the cylindrical extension 16. This considerably facilitates the attachment of the mixing tube 6 "in the flame tube 7". In addition, the cylindrical surface 16 increases the heating surface for the mixture flowing through the mixing tube 6 ". In addition, the fuel gases are removed from the flame tube 7" from a zone of higher pressure than in the previous examples, as a result of which the pressure gradient to the overflow gap 14 " is increased, which in turn means a higher flow rate and thus a greater heat transfer to the wall of the mixing tube 6 " and an increase in the amount of fuel gases returned.
Die dargestellten Brenner werden in üblicher Weise so an den nicht gezeigten Heizkessel angesetzt, daß das Flammrohr in den Feuerraum des Kessels hineinragt. Es ist bekannt, daß durch die Rückführung von Rauchgas die Bildung von Stickoxiden reduziert werden kann. Eine derartige Rauchgas-Rückführung kann auch bei den erfindungsgemäßen Brennern auf einfache Weise verwirklicht werden, indem, wie in Fig. 4 dargestellt, die Wand des Flammrohres 7" mit Durchbrüchen 20 versehen wird, durch welche das Rouchgas in das Flammrohr 7" eintreten kann. Diese Durchbrüche 20 sind in einem solchen axialen Abstand von dem Ende des The burners shown are attached in the usual way to the boiler, not shown, so that the flame tube protrudes into the combustion chamber of the boiler. It is known that the return of flue gas can reduce the formation of nitrogen oxides. Such a flue gas recirculation can also be implemented in a simple manner in the burners according to the invention by providing, as shown in FIG. 4, the wall of the flame tube 7 "with openings 20 through which the smoke gas can enter the flame tube 7". These openings 20 are at such an axial distance from the end of the
Mischrohres 6" angeordnet, daß kein Rauchgas in den Ringraum 11" gelangen kann, da hierdurch die erwünschte Reaktion der Brenngase mit dem Brennstoff-Luftgemisch beeinträchtigt werden könnte. Zusätzlich können die Durchbrüche schräg in Strömungsrichtung der Brenngase im Flammrohr 7" verlaufend angeordnet sein, so daß die Rauchgase schon aufgrund dieser Anordnung der Durchbrüche 20 von- dem Ringraum 11" bzw. dem Ringspalt 17 wegströmen. Selbstverständlich können derartige Durchbrüche 20 auch bei den Ausführungsbeispielen gem. Fig. 1 und 2 vorgesehen werden. Mixing tube 6 "arranged that no flue gas can get into the annular space 11", as this could impair the desired reaction of the fuel gases with the fuel-air mixture. In addition, the openings can be arranged obliquely in the flow direction of the fuel gases in the flame tube 7 ″, so that the flue gases flow away from the annular space 11 ″ or the annular gap 17 due to this arrangement of the openings 20. Of course, such breakthroughs 20 can also according to the exemplary embodiments. 1 and 2 are provided.
Bei allen Ausführungsbeispielen bildet das Flammrohr 7 mit dem Mischrohr 6 eine Einheit, die durch Klemmung mittels der Spannschraube 10 mit dem Luftzuführungrohr 1 verbunden ist. Dadurch gestaltet sich die Wartung des Brenners äußerst einfach, da beispielsweise zum Auswechseln der Brennstoffdüse 5 lediglich die Schraube 10 gelöst werden braucht, worauf die Einheit aus Flammrohr 7 und Mischrohr 6 abgezogen werden kann und die Brennstoffdüse 5 freiliegt. In all the exemplary embodiments, the flame tube 7 forms a unit with the mixing tube 6, which is connected to the air supply tube 1 by clamping by means of the clamping screw 10. This makes maintenance of the burner extremely simple, since, for example, it is only necessary to replace the fuel nozzle 5 the screw 10 needs to be loosened, whereupon the unit consisting of the flame tube 7 and the mixing tube 6 can be removed and the fuel nozzle 5 is exposed.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Brenner mit Brenngas-Rückführung für fließfähige Brennstoffe, mit einem Zuführrohr (1) für die Verbrennungsluft, einer konzentrisch zum Luftzuführungsrohr angeordneten Brennstoffdüse (5), einem an das Luftzuführungsrohr anschließenden Mischrohr (6) und einem Flammrohr (7), in welches sich das Mischrohr erstreckt und welches mit der Wand des Mischrohres einen von Brenngasen durchströmten Ringraum (11) begrenzt, der durch Öffnungen (12) mit dem Inneren des Mischrohres in Verbindung steht, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Mischrohr (6, 6', 6") als sich in Strömungsrichtung der Luft und des Brennstoffes erweiternder Trichter ausgebildet ist, und daß die Wand des Flammmrohres (7, 7', 7") im Bereich des Mischrohres im wesentlichen parallel zu und in einem geringen Abstand von der Wand des Mischrohres angeordnet ist und mit dieser einen engen, konischen Ringspalt (11, 11', 11") bildet. 1. Burner with fuel gas recirculation for flowable fuels, with a feed pipe (1) for the combustion air, a fuel nozzle (5) arranged concentrically to the air feed pipe, a mixing pipe (6) adjoining the air feed pipe and a flame pipe (7) into which the mixing tube extends and which, with the wall of the mixing tube, delimits an annular space (11) through which fuel gases flow and which is in communication with the interior of the mixing tube through openings (12), characterized in that the mixing tube (6, 6 ', 6 ") as a funnel widening in the direction of flow of the air and the fuel, and that the wall of the flame tube (7, 7 ', 7 ") in the region of the mixing tube is arranged essentially parallel to and at a short distance from the wall of the mixing tube and with this forms a narrow, conical annular gap (11, 11 ', 11 ").
2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (12,14,14") an oder nahe dem dem Luftzuführungsrohr zugewandten Ende des Mischrohres vorgesehen sind. 2. Burner according to claim 1, characterized in that the openings (12, 14, 14 ") are provided at or near the end of the mixing tube facing the air supply tube.
3. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelwinkel des trichterförmigen Mischrohres (6, 6', 6") im wesentlichen dem Strahlkegelwinkel der Brennstoffdüse (5, 5', 5") entspricht. 3. Burner according to claim 1, characterized in that the cone angle of the funnel-shaped mixing tube (6, 6 ', 6 ") corresponds essentially to the jet cone angle of the fuel nozzle (5, 5', 5").
4. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das trichterförmige Mischrohr (6") an seinem großen Ende mit einem zylindrischen Fortsatz (16) versehen ist. 4. Burner according to one of claims 1 to 3, characterized in that the funnel-shaped mixing tube (6 ") is provided at its large end with a cylindrical extension (16).
5. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischrohr über seinen zylindrischen Fortsatz (16) an mindestens drei gleichmäßig über den Umfang verteilen Halterungen (18) zentriert im Flammrohr (7") befestigt ist. 5. Burner according to claim 4, characterized in that the mixing tube via its cylindrical extension (16) at least three evenly distributed over the circumference brackets (18) is fixed centered in the flame tube (7 ").
6. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen von in der Wand des Mischrohres (6) vorgesehenen, gleichmäßig über den Umfang verteilten Bohrungen (12) gebildet sind. 6. Burner according to claim 1, characterized in that the openings of the wall of the mixing tube (6) provided, evenly distributed over the circumference bores (12) are formed.
7. Brenner nach Anspruch 6, dadurch gekennnzeichnet, daß die Bohrungen (12) in Umfangsrichtung schräggestellt sind. 7. Burner according to claim 6, characterized in that the bores (12) are inclined in the circumferential direction.
8. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Öffnungen von einem zwischen den einander zugewandten Enden des Luftzuführungsrohres (1',1") und des Mischrohres. (6', 6") vorgesehenen Ringspalt (14,14") gebildet sind. 8. Burner according to claim 1, characterized in that the openings are formed by an annular gap (14, 14 ") provided between the mutually facing ends of the air supply pipe (1 ', 1") and the mixing pipe. (6', 6 ").
9. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Flammrohr und das Mischrohr aus einem hochwarmfesten Werkstoff bestehen. 9. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the flame tube and the mixing tube consist of a highly heat-resistant material.
10. Brenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als hochwarmfester Werkstoff Keramik vernendet ist. 10. Burner according to claim 9, characterized in that ceramic is cross-linked as a heat-resistant material.
11. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischrohr und das Flammrohr eine Einheit bilden. 11. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the mixing tube and the flame tube form a unit.
12. Brenner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die . Einheit durch eine Klemmverbindung (8,10) mit dem benachbarten Ende des Luftzuführungsrohres (1) verbunden ist. 12. Burner according to claim 11, characterized in that the. Unit is connected by a clamp connection (8, 10) to the adjacent end of the air supply pipe (1).
13. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Flammrohres (7") in einem axialen Abstand von dem Ende des Mischrohres (6") mit Durchbrüchen (20) versehen ist. 13. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the wall of the flame tube (7 ") is provided at an axial distance from the end of the mixing tube (6") with openings (20).
14. Brenner nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche von schräg in Strömungsrichtung der Brenngase im Flammrohr (7") verlaufenden Bohrungen (20) gebildet sind. 14. Burner according to claim 13, characterized in that the openings are formed by holes (20) extending obliquely in the flow direction of the fuel gases in the flame tube (7 ").
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