DE20009525U1

DE20009525U1 - Injector burner

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Publication number: DE20009525U1
Application number: DE20009525U
Authority: DE
Original assignee: ERC EMISSIONS REDUZIERUNGS CON
Current assignee: ERC EMISSIONS REDUZIERUNGS CON
Priority date: 2000-05-26
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2000-09-21
Anticipated expiration: 2010-05-27

Description

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Inj ektorbrennerInjector burner

BeschreibungDescription

Die Erfindung betrifft einen Injektorbrenner zum Verbrennen von flüssigen und/oder gasförmigen Brennstoffen mit einem in den Brennraum mündenden oder hineinragenden Brennkopf, der ein Kernrohr aufweist, durch das ein erster Teilstrom der Verbrennungsluft strömt und das von einem Mantelrohr umgeben wird, wodurch ein Ringkanal gebildet wird, durch den ein zweiter Teilstrom der Verbrennungsluft strömt und der sich in Strömungsrichtung verjüngt und anschließend erweitert, um einen Unterdruck zum Ansaugen von Abgas aus dem Brennraum zu erzeugen.The invention relates to an injector burner for burning liquid and/or gaseous fuels with a combustion head which opens into or projects into the combustion chamber and has a core tube through which a first partial flow of the combustion air flows and which is surrounded by a jacket tube, thereby forming an annular channel through which a second partial flow of the combustion air flows and which tapers in the flow direction and then widens in order to generate a negative pressure for sucking in exhaust gas from the combustion chamber.

Ein solcher Brenner ist beispielsweise aus der DE 197 04 0 721 Al bekannt. Hier ist die Anordnung so getroffen, daß das Kernrohr Druchbrechungen aufweist, die zusammen mit nach innen ragenden Leiteinrichtungen den Injektoreffekt bewirken. Die Leiteinrichtungen sind als Flügel ausgebildet und befinden sich im Bereich der Kernluft-5 und Gaszufuhr, so daß deren Einströmverhalten die Flammstabilität nachteilig beeinflussen kann.Such a burner is known, for example, from DE 197 04 0 721 A1. Here, the arrangement is such that the core tube has openings which, together with inwardly projecting guide devices, produce the injector effect. The guide devices are designed as vanes and are located in the area of the core air and gas supply, so that their inflow behavior can have a detrimental effect on the flame stability.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Injektorbrenner und insbesondere den Bereich der internen 0 Abgasrückführung anders zu gestalten.The invention is based on the object of designing an injector burner and in particular the area of the internal exhaust gas recirculation differently.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Verjüngung durch einen konischen Verlauf des Mantelrohrs gebildet wird, und daß die Erweiterung durch eine ringförmige Hülse gebildet wird, die einen größerenThe object is achieved according to the invention in that the taper is formed by a conical shape of the jacket tube, and that the extension is formed by an annular sleeve which has a larger

inneren Durchmesser als das Kernrohr und als das Ende des konischen Abschnitts des Mantelrohrs aufweist. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß ein ringförmiger Ansaugspalt erzeugt wird. Das angesaugte Abgas kann somit gleichmäßig über den gesamten Flammenquerschnitt dem brennbaren Gemisch zugeführt werden.inner diameter than the core tube and the end of the conical section of the jacket tube. This arrangement creates an annular intake gap. The exhaust gas that is sucked in can thus be fed evenly to the combustible mixture across the entire flame cross-section.

Es kann vorgesehen werden, daß sich die Hülse in Strömungsrichtung an den konischen Abschnitt anschließt. Auch kann die Hülse den konischen Abschnitt in Strömungsrichtung teilweise umgeben. Durch beide Maßnahmen wird der gewünschte Injektoreffekt bewirkt.It can be provided that the sleeve adjoins the conical section in the direction of flow. The sleeve can also partially surround the conical section in the direction of flow. Both measures achieve the desired injector effect.

Es ist zweckmäßig, wenn die Hülse auf der Einströmseite des Abgases erweitert ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, daß das Abgas ohne Verwirbelungen und ohne Strömungswiderstand in den Spalt zwischen Hülse und Mantelrohrende gesaugt werden kann.It is advisable for the sleeve to be wider on the inflow side of the exhaust gas. This has the advantage that the exhaust gas can be sucked into the gap between the sleeve and the casing pipe end without turbulence and without flow resistance.

0 Grundsätzlich kann vorgesehen werden, daß die Hülse axial verschiebbar am Brennkopf gelagert ist. Dadurch wird mit einfachen Mitteln eine Vergrößerung oder eine Verkleinerung des Spaltes bewirkt, wenn die Hülse von dem konischen Ende des Mantelrohrs weg- beziehungsweise zu 5 dem konischen Ende des Mantelrohrs hinbewegt wird. Eine Einstellung auf verschiedene Betriebsbedingungen ist daher möglich.0 In principle, it can be provided that the sleeve is mounted on the combustion head so that it can be moved axially. This makes it possible to increase or decrease the gap by simple means when the sleeve is moved away from the conical end of the casing tube or towards the conical end of the casing tube. Adjustment to different operating conditions is therefore possible.

Der Bereich der Erweiterung des Ringkanals in 0 Strömungsrichtung kann vor dem Austritt des ersten Teilstroms der Verbrennungsluft in den Brennraum liegen. Dadurch erfolgt das Ansaugen des Abgases und die Vermischung mit dem zweiten Teilstrom zunächst unabhängig von dem ersten Teilstrom. Dieses Gemisch wird der Flamme zugeführt. Es kann auch vorgesehen werden, daß derThe area of expansion of the ring channel in the 0 flow direction can be located before the first partial flow of combustion air exits the combustion chamber. This means that the exhaust gas is sucked in and mixed with the second partial flow initially independently of the first partial flow. This mixture is fed to the flame. It can also be provided that the

Bereich der Erweiterung des Ringkanals in Strömungsrichtung vor dem Austritt des flüssigen und/oder gasförmigen Brennstoffs in den Brennraum liegt. Damit wird erreicht, daß der Flamme die bereits vollständig mit dem Abgas vermischte Verbrennungsluft zugeführt wird.The area of expansion of the ring channel is located in the direction of flow before the liquid and/or gaseous fuel exits the combustion chamber. This ensures that the combustion air that is already completely mixed with the exhaust gas is fed to the flame.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur einen Längsschnitt durch einen Brenner zeigt.The invention is explained in more detail below with reference to the schematic drawing, the only figure of which shows a longitudinal section through a burner.

Der in der Zeichnung dargestellte Brenner weist einen Brennkopf 11 auf, der in den Brennraum 12 eines nicht gezeigten Kessels hineinragt. Der Brennkopf umfaßt ein sich axial erstreckendes Kernrohr 13, durch das ein erster Teilstrom 14 der Verbrennungsluft, die sogenannte Primär- oder Kernluft, zum Austrittsende 15 strömt. Das Kernrohr 13 wird koaxial von einem Mantelrohr 16 umgeben. Es wird ein Ringkanal 17 gebildet, durch den ein zweiter Teilstrom 18 der Verbrennungsluft, die sogenannte Sekundär- oder Mantelluft, zu dem Austrittsende 19 des Ringkanals strömt. Ferner sind entlang dem Umfang um das Mantelrohr 16 herum eine Vielzahl von sich axial erstreckenden Stufenluftrohren 20 vorhanden, durch die ein dritter Teilstrom 21 der Verbrennungsluft, die sogenannte Tertiär- oder Stufenluft, strömt.The burner shown in the drawing has a combustion head 11 which projects into the combustion chamber 12 of a boiler (not shown). The combustion head comprises an axially extending core tube 13 through which a first partial flow 14 of the combustion air, the so-called primary or core air, flows to the outlet end 15. The core tube 13 is coaxially surrounded by a jacket tube 16. An annular channel 17 is formed through which a second partial flow 18 of the combustion air, the so-called secondary or jacket air, flows to the outlet end 19 of the annular channel. Furthermore, along the circumference around the jacket tube 16 there are a plurality of axially extending step air tubes 20 through which a third partial flow 21 of the combustion air, the so-called tertiary or step air, flows.

In dem Kernrohr 13 ist eine Öllanze 22 zum Zuführen des flüssigen Brennstoffs koaxial angeordnet. Weiterhin umfaßt der Brenner mehrere Gaslanzen 23 zum Zuführen des 0 gasförmigen Brennstoffs. Die Gaslanzen werden über einen Gasring 24 mit dem gasförmigen Brennstoff versorgt, der sich außerhalb des Brennraums befindet. Der gesamte Brenner wird über einen nicht näher gezeigten Anschlußflansch am Kessel gehalten. Insoweit weist derAn oil lance 22 for supplying the liquid fuel is arranged coaxially in the core tube 13. The burner also comprises several gas lances 23 for supplying the gaseous fuel. The gas lances are supplied with the gaseous fuel via a gas ring 24, which is located outside the combustion chamber. The entire burner is held on the boiler via a connection flange (not shown in detail). In this respect, the

Brenner einen herkömmlichen Aufbau auf und bedarf daher keiner weiteren Erläuterung.Burner has a conventional structure and therefore requires no further explanation.

Bei dem gezeigten Brenner weist das Mantelrohr 16 im weiteren Verlauf der Luftströmung in Richtung auf die Austrittsöffnung 19 einen konischen Bereich 25 auf. Das Kernrohr 13 ist zylindrisch ausgebildet, so daß sich der Ringkanal 17 verjüngt. In dem Bereich der Austrittsöffnung 19 des Ringkanals 17 umgibt eine Hülse 26 koaxial das Kernrohr 13, die einen größeren Innendurchmesser als der Durchmesser des Kernrohrs 13 und des Endabschnitts des konischen Bereichs 25 des Mantelrohrs aufweist. Es wird ein sich an den verjüngenden Ringkanal 17 anschließender ringförmiger Strömungskanal 2 7 mit größeren Querschnitt unter Belassung eines Ringspaltes 28 gebildet. Durch die Beschleunigung der Mantelluft in dem konischen Abschnitt 25 und der sich anschließenden Erweiterung wird ein Unterdruck erzeugt, und es entsteht mit dem Ringspalt 2 8 ein Injektoreffekt, so daß Abgas 29 durch den Spalt in die Mantelluft angesaugt wird. Das angesaugte Abgas vermischt sich mit der Mantelluft und wird der Flamme zugeführt. Dadurch kann die Schadstoffemission verringert werden.In the burner shown, the jacket tube 16 has a conical region 25 in the further course of the air flow in the direction of the outlet opening 19. The core tube 13 is cylindrical, so that the annular channel 17 tapers. In the area of the outlet opening 19 of the annular channel 17, a sleeve 26 coaxially surrounds the core tube 13, which has a larger inner diameter than the diameter of the core tube 13 and the end section of the conical region 25 of the jacket tube. An annular flow channel 27 with a larger cross-section is formed adjoining the tapered annular channel 17, leaving an annular gap 28. The acceleration of the jacket air in the conical section 25 and the subsequent widening generates a negative pressure, and an injector effect is created with the annular gap 28, so that exhaust gas 29 is sucked through the gap into the jacket air. The exhaust gas that is sucked in mixes with the jacket air and is fed to the flame. This can reduce pollutant emissions.

Es kann vorgesehen werden, daß sich die Hülse 26 in Strömungsrichtung unmittelbar an die Austrittsöffnung 19 anschließt. Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform ragt der konische Abschnitt 25 des 0 Mantelrohrs teilweise in den ringförmigen Strömungskanal 27 hinein. Die Hülse 26 weist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel an der Einströmseite des Abgases einen sich erweiternden Abschnitt 30 auf, so daß ein im wesentlich gleicher Strömungsquerschnitt des Ringspaltes 28 entlang der konischen Außenfläche des MantelrohrsIt can be provided that the sleeve 26 is directly connected to the outlet opening 19 in the direction of flow. In the embodiment shown in the drawing, the conical section 25 of the jacket tube partially protrudes into the annular flow channel 27. In the embodiment shown, the sleeve 26 has an expanding section 30 on the inflow side of the exhaust gas, so that a substantially equal flow cross-section of the annular gap 28 along the conical outer surface of the jacket tube

gebildet wird. Es kann aber auch eine einfache zylindrische Hülse eingesetzt werden.However, a simple cylindrical sleeve can also be used.

Die Hülse 26 kann unmittelbar bündig mit der Austrittsöffnung 15 des Kernrohrs 13 abschließen oder dieses überragen. Die Hülse 26 ist über eine Vielzahl von Stegen 31 mit dem Mantelrohr 16 verbunden. Es kann aber auch vorgesehen werden, daß die Stege zwischen dem Kernrohr 13 und der Hülse 26 angeordnet sind.The sleeve 26 can be flush with the outlet opening 15 of the core tube 13 or can protrude beyond it. The sleeve 26 is connected to the casing tube 16 via a plurality of webs 31. However, it can also be provided that the webs are arranged between the core tube 13 and the sleeve 26.

Bei dem in der Zeichung dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich die durch den Ringspalt 28 gebildete Injektordüse in Strömungsrichtung vor der Vermischung der Mantelluft mit der Kernluft und vor dem Austritt des gasförmigen Brennstoffes in den Brennraum. Damit wird das Abgas der Mantelluft vor der Verbrennung zugeführt, und es kann eine gute Vermischung dieser Gasströme erfolgen.In the embodiment shown in the drawing, the injector nozzle formed by the annular gap 28 is located in the flow direction before the mixing of the jacket air with the core air and before the exit of the gaseous fuel into the combustion chamber. The exhaust gas is thus fed to the jacket air before combustion, and a good mixing of these gas flows can take place.

Claims

1. Injektorbrenner zum Verbrennen von flüssigen und/oder gasförmigen Brennstoffen mit einem in den Brennraum mündenden oder hineinragenden Brennkopf, der ein Kernrohr (13) aufweist, durch das ein erster Teilstrom der Verbrennungsluft strömt und das von einem Mantelrohr (16) umgeben wird, wodurch ein Ringkanal (17) gebildet wird, durch den ein zweiter Teilstrom der Verbrennungsluft strömt und der sich in Strömungsrichtung verjüngt und anschließend erweitert, um einen Unterdruck zum Ansaugen von Abgas aus dem Brennraum zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verjüngung durch einen konischen Abschnitt (25) des Mantelrohrs (16) gebildet wird, und daß die Erweiterung durch eine ringförmige Hülse (26) gebildet wird, die einen größeren inneren Durchmesser als das Kernrohr und als der Endbereich des konischen Abschnitts (25) des Mantelrohrs aufweist. 1. Injector burner for burning liquid and/or gaseous fuels with a combustion head which opens into or projects into the combustion chamber and which has a core tube ( 13 ) through which a first partial flow of the combustion air flows and which is surrounded by a jacket tube ( 16 ), whereby an annular channel ( 17 ) is formed through which a second partial flow of the combustion air flows and which tapers in the direction of flow and then widens in order to generate a negative pressure for sucking in exhaust gas from the combustion chamber, characterized in that the taper is formed by a conical section ( 25 ) of the jacket tube ( 16 ), and that the widening is formed by an annular sleeve ( 26 ) which has a larger inner diameter than the core tube and than the end region of the conical section ( 25 ) of the jacket tube.

2. Injektorbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Hülse in Strömungsrichtung an den konischen Abschnitt anschließt. 2. Injector burner according to claim 1, characterized in that the sleeve adjoins the conical section in the flow direction.

3. Injektorbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der konischen Abschnitt (25) des Mantelrohrs (16) in Strömungsrichtung teilweise in die Hülse (26) hineinragt. 3. Injector burner according to claim 1, characterized in that the conical section ( 25 ) of the jacket tube ( 16 ) projects partially into the sleeve ( 26 ) in the flow direction.

4. Injektorbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse auf der Einströmseite des Abgases einen sich erweiternden Abschnitt (30) aufweist. 4. Injector burner according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sleeve has an expanding section ( 30 ) on the inflow side of the exhaust gas.

5. Injektorbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse axial verschiebbar am Brennkopf gelagert ist. 5. Injector burner according to one of claims 1 to 4, characterized in that the sleeve is mounted axially displaceably on the combustion head.

6. Injektorbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der Erweiterung des Ringkanals in Strömungsrichtung vor dem Austritt des ersten Teilstroms der Verbrennungsluft in den Brennraum liegt. 6. Injector burner according to one of claims 1 to 5, characterized in that the region of the widening of the annular channel is located in the flow direction before the exit of the first partial flow of the combustion air into the combustion chamber.

7. Injektorbrenner nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der Erweiterung des Ringkanals in Strömungsrichtung vor dem Austritt des flüssigen und/oder gasförmigen Brennstoffs in den Brennraum liegt. 7. Injector burner according to claims 1 to 6, characterized in that the region of the widening of the annular channel is located in the flow direction before the exit of the liquid and/or gaseous fuel into the combustion chamber.

8. Injektorbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (26) über Stege (31) am Mantelrohr und/oder Kernrohr gehalten ist. 8. Injector burner according to one of claims 1 to 7, characterized in that the sleeve ( 26 ) is held on the jacket tube and/or core tube via webs ( 31 ).

9. Injektorbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernrohr (13) zylindrisch ist. 9. Injector burner according to one of claims 1 to 8, characterized in that the core tube ( 13 ) is cylindrical.