DE10113132A1 - Brenner - Google Patents

Abstract

Ein Brenner mit einem Brennerrohr 1, gebildet aus einem Flammrohr 3 und einem Stützrohr 2, in dem im Bereich des flammrohrseitigen Endes des Stützrohres 2 seines flammrohrseitigen Endes eine mit zumindest einer Durchbrechung Ö versehene Stauscheibe 4 und anströmseitig, bezogen auf zugeführte Primärluft zur Stauscheibe 4, ein Düsenstock 5 mit einer Brennstoffdüse 6 angeordnet sind, wobei zwischen dem Flammrohr 3 und dem Stützrohr 2 ein zum Kesselraum 9 hin offener Rezirkulationsspalt 11 vorgesehen und das Flammrohr 3 unter Belassung des Rezirkulationsspaltes 11 mit einem Abschnitt 7 in das Stützrohr 2 eingesetzt ist, so daß zwischen dem Abschnitt 7 und dem Stützrohr 2 ein Rezirkulationskanal 8 gebildet ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Rezirkulationskanal 8 konzentrisch zum Stützrohr 3 verläuft und seine Mündung M dergestalt zur Staubscheibe 4 hin gerichtet und von dieser nur so weit beabstandet ist, daß die Stauscheibe 4 in ihren an das Stützrohr 2 grenzenden Randbereichen durch den aus dem Rezirkulationskanal 8 austretenden rezirkulierten Rezirkulationsabgasstrom angeströmt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner mit einem Brennerrohr, gebildet aus einem Flammrohr und einem Stützrohr, in dem im Bereich des flammrohr­ seitigen Endes des Stützrohres eine mit zumindest einer Durchbrechung versehene Stauscheibe und anströmseitig bezogen auf zugeführte Pri­ märluft zur Stauscheibe ein Düsenstock mit einer Brennstoffdüse ange­ ordnet sind, wobei zwischen dem Flammrohr und dem Stützrohr ein zum Kesselraum hin offener Rezirkulationsspalt vorgesehen und das Flamm­ rohr unter Belassung des Rezirkulationsspaltes mit einem Abschnitt in das Stützrohr eingesetzt ist, so daß zwischen dem Abschnitt und dem Stütz­ rohr ein Rezirkulationskanal gebildet ist.

Brenner für flüssige oder gasförmige Brennstoffe umfassen ein Brenner­ rohr, in dem der aus einer Brennstoffdüse eines Düsenstocks austretende Brennstoff, beispielsweise Öl mit gleichfalls zugeführter Primärluft ver­ mischt und dieses Gemisch unter Ausbildung einer Flamme verbrannt wird. Das Brennrohr selbst besteht gemäß einem vorbekannten Stand der Technik aus einem Stützrohr, in dem der Düsenstock mit der Brennstoff­ düse gehalten ist. In dem Stützrohr ist ferner eine üblicherweise eine oder mehrere Öffnungen aufweisende Stauscheibe in Strömungsrichtung hinter der Brennstoffdüse angeordnet. Das Stützrohr ist gegenüber einem ebenfalls dem Brennerrohr zugehörigen vorderen Flammrohr ortsfest am Brenner angeordnet. Zwischen dem Flammrohr und dem Stützrohr ist ein Rezirkulationsspalt vorgesehen, über den aus dem Kesselraum Abgase in das Brennerrohr eingesaugt werden.

Das Flammrohr weist einen rückwärtigen bezüglich seines Durchmessers verjüngten tubusförmigen Abschnitt auf, mit dem dieses in die vordere Mündung des Stützrohrs geringfügig eingesetzt ist. Der in das Stützrohr eingesetzte Abschnitt dient zum Befestigen des Flammrohrs an dem Stützrohr, zu welchem Zweck von dem Abstand radial nach außen abra­ gend Führungsstifte vorgesehen sind, die in entsprechende Führungsnu­ ten in dem Stützrohr eingreifen. Die Führungen sind geneigt bezüglich einer Querschnittsfläche des Brennerrohres angeordnet, so daß durch eine Drehbewegung des Flammrohrs dieses axial bezüglich des Stützroh­ res bewegt und eingerichtet werden kann, um die Weite des zwischen dem Flammrohr und dem Stützrohr befindlichen Rezirkulationsspaltes än­ dern zu können. Bei diesem vorbekannten Stand der Technik ist unmittel­ bar unterhalb des in das Stützrohr hineinreichenden Abschlußes des Flammrohrs eine Einschnürung vorhanden.

Derartige Brenner, die üblicherweise stationär eingesetzt werden, sollen möglichst emissionsarm betrieben werden. Aus diesem Grunde ist bei dem oben beschriebenen vorbekannten Stand der Technik der Rezirkula­ tionsspalt anpassbar an die jeweiligen Betriebsparameter, wie Brennerlei­ stung und/oder Kesselgröße.

Durch Zuführen des Rezirkulationsabgasstromes bestehend aus bereits im Kesselraum befindlichen Abgasen ist man bestrebt, die im Flammrohr befindliche Flamme zu kühlen. Gleichzeitig wird der zugeführte Primärluft­ strom durch den diesbezüglich relativ warmen Rezirkulationsabgasstrom angewärmt. Ferner ist man bestrebt, Rußbildungen zu vermeiden, die zu einer Störung des Brennerbetriebes führen können.

Es hat sich herausgestellt, daß sich in diesem Zusammenhang insbeson­ dere die äußeren, an das Stützrohr grenzenden Abschnitte der Stau­ scheibe als kritisch anzusehen sind, auf deren zum Flammrohr weisenden Seite immer wieder Rußablagerungen beobachtet werden können. Es sind Brenner bekannt, deren Brennerrohre radiale Rezirkulationsöffnun­ gen quasi unmittelbar angrenzend an die der Flamme zugewandten Seite der Stauscheibe angeordnet sind. Durch diese Maßnahme kann mögli­ cherweise im Bereich der innenseitigen Mündungen dieser Rezirkulati­ onsöffnungen aufgrund des angesaugten Rezirkulationsabgasstromes eine Rußablagerung vermieden werden, jedoch kann eine Rußablagerung immer noch in den zwischen den Öffnungen befindlichen Randbereichen der Stauscheibe stattfinden. Überdies muß bei Vorsehen radial angeord­ neter Rezirkulationsöffnungen ein entsprechend großer Ansaugausschnitt in der Kesseltür vorgesehen sein.

Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, einen eingangs genannten, gattungsgemä­ ßen Brenner dergestalt weiterzubilden, daß eine Rußablagerung in den oben beschriebenen Randbereichen der Stauscheibe verhindert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rezirkula­ tionskanal konzentrisch zum Stützrohr verläuft und seine Mündung derge­ stalt zur Stauscheibe hin gerichtet und von dieser nur so weit beabstandet ist, daß die Stauscheibe in ihren an das Stützrohr grenzenden Randberei­ chen durch den aus dem Rezirkulationskanal austretenden rezirkulierten Rezirkulationsabgasstrom angeströmt ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Brenner ist vorgesehen, daß die Ausbildung des Rezirkulationskanals, gebildet durch den in das Stützrohr hineinrei­ chenden Abschnitt des Flammrohrs und das Stützrohr über einen Ab­ schnitt konzentrisch zum Stützrohr verlaufend angeordnet ist. Dabei ist vorgesehen, daß die Mündung des Rezirkulationskanales innerhalb des Brennerrohres sich nur in einem solchen Abstand von der zur Flamme weisenden Oberseite der Stauscheibe beabstandet ist und dergestalt zur Stauscheibe hin gerichtet ist, daß der aus dem Rezirkulationskanal aus­ tretende Rezirkulationsabgasstrom die randlichen, an das Stützrohr gren­ zenden Bereiche der Stauscheibe anströmt. Durch dieses Anströmen der randlichen Bereiche der Stauscheibe sind die ansonsten im Strömungs­ schatten bezüglich des zugeführten Primärluftstromes befindlichen Stau­ scheibenbereiche ebenfalls angeströmt, so daß eine Ablagerung von Rußpartikeln auch in diesem Bereich vermieden ist. Das Anströmen die­ ser Stauscheibenbereiche hat ferner den Vorteil, daß durch den relativ warmen Rezirkulationsabgasstrom die äußeren Randbereiche der Stau­ scheibe entsprechend erwärmt und aufgeheizt werden, so daß auch aus diesem Grund einer Rußbildung in diesen Bereichen vorgebeugt ist. In den zentralen mittleren Bereichen der Stauscheibe ist diese ohnehin aus­ reichend erwärmt durch die Flamme. Bei dem erfindungsgemäßen Bren­ ner ist somit die Stauscheibe in ihren randlichen, an das Stützrohr gren­ zenden Bereichen beidseitig angeströmt - von der einen Seite durch den Primärluftstrom und von der Flammenseite durch den heißen Rezirkulati­ onsabgasstrom.

Das Ausbilden eines Rezirkulationskanals, der eine gewisse Erstreckung aufweist, hat ferner zur Folge, daß der eigentliche Rezirkulationsspalt sich in einem Abstand zur Stauscheibe befindet und insbesondere soweit von der Stauscheibe beabstandet sein kann, daß in jedem Fall relativ heiße Rezirkulationsabgase angesaugt werden kann. Naturgemäß sind die an­ gesaugten Rezirkulationsabgase umso heißer, je näher der Rezirkulati­ onsspalt sich am vorderen Ende des Flammrohrs befindet. Überdies er­ folgt eine zusätzliche Erwärmung des angesaugten Rezirkulationsab­ gasstromes innerhalb des Rezirkulationskanals dadurch, daß dieser über die Länge des Rezirkulationskanales an dem heißen Flammrohr entlang geführt ist. Daher ist die Temperatur des innerhalb des Brennerrohrs mündungsseitig aus dem Rezirkulationskanal austretenden Rezirkulati­ onsabgasstromes ausreichend hoch, um die Stauscheibe zur Vermeidung einer Rußbildung in den randlichen Bereichen aufheizen zu können; gleichfalls ist die Temperatur des Rezirkulationsabgasstromes nicht so tief, daß ein übermäßiges Kühlen der Flamme bewirkt wäre, welches zu einer Instabilität und Betriebsstörungen führt.

Bei dem beanspruchten Brenner ist ein Rezirkulationsspalt oder ein aus mehreren einzelnen Öffnungen letztendlich gebildeter Rezirkulationsspalt vorgesehen. Auch wenn die einzelnen Öffnungen im Bereich des Rezir­ kulationsspaltes durch Stege oder dergleichen voneinander beabstandet sind, tritt im Brennerrohr mündungsseitig ein geschlossener Rezirkulati­ onsabgasstrom aus dem ringförmigen Rezirkulationskanal aus, so daß der gesamte Randbereich der Stauscheibe von dieser Seite angeströmt ist.

In einer bevorzugten Weiterbildung eines solchen Brenners ist vorgese­ hen, daß das Flammrohr axial bezüglich des Stützrohres einrichtbar ist, um über diese Maßnahme die Weite des Rezirkulationsspaltes und gleichzeitig den Abstand zwischen der Stauscheibe und der inneren Mündung des Rezirkulationskanals einstellen zu können. Die gleichzeitige Ein­ richtung des Abstandes der inneren Mündung des Rezirkulationskanals von der Stauscheibe bewirkt, daß bei kleiner Brennerleistung und somit nur einem bezüglich seiner Querschnittsfläche kleineren Rezirkulations­ spalt und dem dementsprechend geringeren Rezirkulationsabgasstrom die Stauscheibe in ihren randlichen Bereichen dennoch zum Erzielen der gewünschten Vorteile ausreichend angeströmt ist. Bei höherer Brennerlei­ stung und entsprechend größerem Rezirkulationsspalt ist der Abstand der inneren Mündung des Rezirkulationskanals von der Stauscheibe entspre­ chend weiter beabstandet. Aufgrund des stärkeren Rezirkulationsabgas­ stromes ist auch in dieser Einstellung die Stauscheibe ausreichend ange­ strömt. Zur Führung des Flammrohres kann vorgesehen sein, das Flamm­ rohr über radial in dem Abschnitt abragende Führungsstifte am Stützrohr zu befestigen, die ihrerseits in entsprechend ausgebildete langlochartige und geneigte Führungen eingreifen. Bei dieser Ausgestaltung kann durch axiales Drehen des Flammrohrs gegenüber dem Stützrohr die Weite des Rezirkulationsspaltes eingerichtet werden.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Einen schematisierten Querschnitt durch das Brennerrohr eines Brenners und

Fig. 2 Eine vergrößerte Darstellung eines Randbereiches des Brenner­ rohrs der Fig. 1.

Ein im übrigen nicht näher dargestellter Brenner umfaßt ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnetes Brennerrohr, welches aus zwei Teilrohren - einem Stützrohr 2 und einem Flammrohr 3 - gebildet ist. In dem Stützrohr 2 ist eine Stauscheibe 4 mit einer oder mehreren Öffnun­ gen Ö angeordnet. In dem bezogen auf die Stauscheibe 4 anströmseiti­ gen Bereich des Stützrohres 2 ist ein Düsenstock 5 mit einer Brennstoff­ düse 6 zum Einbringen des benötigten Brennstoffes, beispielsweise Öl vorgesehen. Das Stützrohr 2 dient ebenfalls zum Zuführen eines Primär­ luftstromes, wie dies durch die parallel zu der im Düsenstock 5 angeord­ neten Pfeile in Fig. 1 dargestellt ist.

Das Flammrohr 3 umfaßt einen hinteren, zum Stützrohr 2 weisenden ver­ jüngten Abschnitt 7, mit dem das Flammrohr 3 in die vorderseitige Mün­ dung des Stützrohrs 2 eingesetzt ist. Der Abschnitt 7 des Flammrohrs 3 ist konzentrisch zu dem den Abschnitt 7 umgebenden Stützrohrabschnitt ausgebildet. Der Außendurchmesser des Abschnitts 7 des Flammrohrs 3 ist geringer als der Innendurchmesser des Stützrohrs 2, so daß auf diese Weise ein ringförmiger Kanal 8 etwa in Länge des Abschnittes 7 des Flammrohrs 3 ausgebildet ist. Der Kanal 8 mündet außenseitig und somit zum Kesselraum 9 hin in eine zwischen dem vorderen Abschluß 10 des Stützrohrs 2 und dem Flammrohr 3 gebildeten Rezirkulationsspalt 11. In­ nerhalb des Brennerrohrs 1 mündet der im folgenden als Rezirkulisations­ kanal angesprochene Kanal 8 in einem geringen Abstand vor der zum Flammrohr 3 weisenden Oberfläche der Stauscheibe 4. Der Rezirkulati­ onsspalt 11 und der ringförmige Rezirkulationskanal 8 dienen als Ansaug­ öffnung bei einem Betrieb des Brenners zum Ansaugen von im Kessel­ raum befindlichen Abgasen, um diese in das Innere des Brennerrohrs 1 zu bringen. Der Rezirkulationskanal 8 weist eine gewisse Erstreckung in Längsrichtung des Brennerrohrs 1 auf, so daß durch den Rezirkulations­ spalt 11 relativ heiße Abgase angesaugt werden können. Diese werden durch den Rezirkulationskanal 8, der konzentrisch zum Abschnitt 7 des Flammrohrs 3 bzw. zum Stützrohr 2 verläuft, in Richtung zur Stauscheibe 4 geleitet, wobei dieser Rezirkulationsabgasstrom durch seinen Kontakt an dem Abschnitt 7 des Flammrohrs 3 zusätzlich erwärmt wird. Der aus der inneren Mündung M des Rezirkulationskanals 8 austretende Rezirku­ lationsabgasstrom hat somit eine relativ hohe Temperatur. Die Anordnung der inneren Mündung M des Rezirkulationskanals 8 ist so gerichtet, daß der Rezirkulationsabgasstrom insbesondere die äußeren Randbereiche der Stauscheibe 4, mit denen diese an das Stützrohr 2 grenzt, anströmt. Zum einen hat dies zur Folge, daß diese ansonsten im Strömungsschat­ ten der zugeführten Primärluft liegenden Bereiche angeströmt sind, so daß eine Ablagerung von Rußpartikeln verhindert sind. Zum anderen wer­ den diese durch das angrenzende Stützrohr 2 gekühlten Bereiche zusätz­ lich erwärmt, so daß einer Rußbildung und Rußablagerung auch durch diese Maßnahme entgegengewirkt ist. In diesen äußeren Bereichen ist somit die Stauscheibe 4 von ihren beiden Seiten angeströmt - von der einen Seite durch den zugeführten Primärluftstrom und von der anderen Seite durch den Rezirkulationsabgasstrom.

Der Abstand des Rezirkulationsspaltes 11 von der inneren Mündung M des Rezirkulationskanals 8 kann in Abhängigkeit von der Brennerausfüh­ rung unterschiedlich lang bemessen sein. Wesentlich ist, daß die innere Mündung des Rezirkulationskanals 8 so ausgebildet ist, daß insbesondere die äußeren Randbereiche der Stauscheibe 4 durch den austretenden Rezirkulationsabgasstrom angeströmt sind.

Das Flammrohr 3 ist bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungs­ beispiel in axialer Richtung des Brennerrohrs 1 zu dem Stützrohr 2 ein­ richtbar. Das Stützrohr 2 ist gegenüber dem Flammrohr 3 stationär. Das Flammrohr 3 trägt im Bereich seines Abschnittes 7, wie aus Fig. 2 er­ sichtlich, mehrere, umfänglich verteilte Führungsstifte 12, von denen einer in Fig. 2 gezeigt ist. Die Führungsstifte 12 sind radial von dem Abschnitt 7 des Flammrohrs 3 abragend angeordnet und greifen ein in jeweils eine Führungsnut 13, eingebracht in das Stützrohr 2. Die Führungsnuten 13 sind geneigt bezogen auf eine Querschnittsfläche des Brennerrohrs 1 und weisen zum Einsetzen der Führungsstifte 12 einen in den Figuren nicht dargestellten Einsteckabschnitt auf. Durch Drehen des Flammrohrs 3 um seine Längsachse ist somit die Weite des Rezirkulationsspaltes 11 - wie durch den Doppelpfeil in Fig. 2 angedeutet - einstellbar. Ferner ist durch diese Einstellbarkeit mit der Einrichtung des Rezirkulationsspaltes 11 der Abstand der Mündung M von der Stauscheibe 4 einrichtbar. Dadurch ist gewährleistet, daß bei unterschiedlichen Weiten des Rezirkulationsspaltes 11, insbesondere bei kleinen Einstellweiten und somit einem relativ gerin­ gen Abstand der Mündung M von der Stauscheibe 4 die randlichen Berei­ che der Stauscheibe 4 bestimmungsgemäß durch den dann entsprechend geringen Rezirkulationssabgasstrom angeströmt sind. Ferner ist das Flammrohr 3 gegenüber dem Stützrohr 2 in nicht näher dargestellter Art und Weise in seiner eingerichteten Stellung festlegbar.

Bezugszeichenliste

1

Brennerrohr

2

Stützrohr

3

Flammrohr

4

Stauscheibe

5

Düsenstock

6

Brennstoffdüse

7

Abschnitt des Flammrohrs

8

Kanal, Rezirkulationskanal

9

Kesselraum

10

vorderer Abschluß des Stützrohrs

11

Rezirkulationsspalt

12

Führungsstift

13

Führungsnut
M Mündung Rezirkulationskanal
Ö Öffnung

Claims (5)

1. Brenner mit einem Brennerrohr (1), gebildet aus einem Flammrohr (3) und einem Stützrohr (2), in dem im Bereich des flammrohrseiti­ gen Endes des Stützrohres (2) eine mit zumindest einer Durchbre­ chung (Ö) versehene Stauscheibe (4) und anströmseitig bezogen auf zugeführte Primärluft zur Stauscheibe (4) ein Düsenstock (5) mit einer Brennstoffdüse (6) angeordnet sind, wobei zwischen dem Flammrohr (3) und dem Stützrohr (2) ein zum Kesselraum (9) hin offener Rezirkulationsspalt (11) vorgesehen und das Flammrohr (3) unter Belassung des Rezirkulationsspaltes (11) mit einem Abschnitt (7) in das Stützrohr (2) eingesetzt ist, so daß zwischen dem Ab­ schnitt (7) und dem Stützrohr (2) ein Rezirkulationskanal (8) gebil­ det ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rezirkulationskanal (8) konzentrisch zum Stützrohr (3) verläuft und seine Mündung (M) dergestalt zur Stauscheibe (4) hin gerichtet und von dieser nur so weit beabstandet ist, daß die Stauscheibe (4) in ihren an das Stütz­ rohr (2) grenzenden Randbereichen durch den aus dem Rezirkula­ tionskanal (8) austretenden rezirkulierten Rezirkulationsabgasstrom angeströmt ist.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flammrohr (3) axial zum Stützrohr (2) einrichtbar und durch diese Einrichtbarkeit die Weite des Rezirkulationsspaltes (11) sowie der Abstand der Mündung (M) des Rezirkulationskanals (8) zur Stau­ scheibe (4) änderbar ist.

3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Flammrohr (3) über in das Stützrohr (2) in Führungen (13) radial eingreifende Führungsstifte (12) geführt ist, wobei die Führungen (13) gegenüber einer Querschnittsebene des Brennerrohrs (1) ge­ neigt sind.

4. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füh­ rungen (13) einen Einsteckabschnitt zum Einsetzen der Führungs­ stifte (12) aufweisen.

5. Brenner nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Flammrohr gegenüber dem Stützrohr festlegbar ist.