DE3914222C2

DE3914222C2 -

Info

Publication number: DE3914222C2
Application number: DE19893914222
Authority: DE
Inventors: Fritz Dr.-Ing. 8301 Aiglsbach De Hille; Peter W. Dipl.-Ing. 8423 Abensberg De Eigl
Original assignee: Wolf Klimatechnik 8302 Mainburg De GmbH
Current assignee: Wolf Klimatechnik 8302 Mainburg De GmbH
Priority date: 1988-05-11
Filing date: 1989-04-26
Publication date: 1991-06-20
Also published as: DE3914222A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner für einen Heizkessel gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1 wie er aus dem JP-Abstract 60-1 49 813 (A) bekannt ist. Bei dem bekannten Brenner münden die Öffnungen für die Sekundärluft in zu den Brennerrohren parallelen Luftschächten. Eine Verminderung der CO- und NO_x-Bildung ist nicht angesprochen.

Aus der DE 37 15 968 A1 ist ein atmosphärischer Brenner mit innerhalb einer Brennkammer angeordneten langgestreckten Brennerrohren mit Austrittsöffnungen auf der Oberseite bekannt. Bei diesem gelangt über ein Zufuhrrohr ein Gas an Düsen, die in ein Injektorrohr am vorderen Teil des Brennerrohres gerichtet sind. Durch die Injektorwirkung wird Raumluft als Primärluft angesaugt und nach einer Vormischung mit dem Gas dem Brennerrohr zugeführt. Unter freiem Zustrom wird weitere Luft als Sekundärluft an der Außenseite der Brennerrohre zugeführt, deren Sauerstoffgehalt zur Ver minderung des Stickoxidausstoßes mit einem Gas herabgesetzt wird.

Gemäß EP 01 53 281 A2 erfolgt die Zuführung von Sekundärluft in den Brennraum eines Heizkessels durch Schlitze in einer unter Brennerrohren angeordneten Platte. Dabei sind die Schlitze unmittelbar unter den Brennerrohren etwa in der vertikalen Fluchtebene durch die Brennerrohrmittelachse angeordnet. Unter der Platte mit Schlitzen ist eine weitere Platte mit Löchern vorgesehen. Die Löcher sind zur Vermeidung eines Kamineffektes zu den Schlitzen versetzt angeordnet. Diese Anordnung führt nicht zu einer allseits gleichmäßigen Zufuhr von Sekundärluft zu den Brennerrohren, insbesondere, wenn durch die Abgasströmung im Brennraum die Sekundärluft die Brennrohre außermittig anströmt.

In DE 34 19 730 C2 wird für die Zufuhr von Sekundärluft zu Brennerrohren eines Heizkessels eine Bodenschale mit etwa gleichmäßig verteilten kreisförmigen Öffnungen vorgeschlagen. Auch hierbei ist eine allseits gleichmäßige Zufuhr von Sekundärluft zu den Brennerrohren nicht gewährleistet.

Nach DE-GM 87 03 668 wird zur Senkung der Flammentemperatur eines Gasbrenners und damit zur Verringerung der NO_x-Bildung ein an Brennerrohren angebrachter käfigartiger Wärmestrahlungskörper angegeben.

Dieser Wärmestrahlungskörper beeinflußt natürlich auch das Strömungsfeld im Bereich der Brennerrohre, läßt jedoch eine Steuerung der Sekundärluftzufuhr nur in begrenztem Maß zu.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen gattungsgemäßen Brenner für einen Heizkessel anzugeben, bei dem in Ausbildung als atmosphärischer Brenner durch beidseits gleichmäßig gesteuerte Zufuhr von Sekundärluft zu den Brennerrohren eine gute Flammenkühlung erreichbar ist, über die der Schadstoffausstoß an CO und NO_x weitgehend reduziert wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Ansprüche 2 bis 9 beschreiben zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.

Bei dem erfindungsgemäßen Brenner wird vermieden, daß thermisches NO_x bei Flammentemperaturen über 1400°C in verstärktem Maß gebildet wird. Zur Anpassung des Schadstoffausstoßes an die gegebenenfalls sehr unterschiedlichen Strömungsbedingungen der Abgasführung des Heizkessels bei einzelnen Installationen kann einerseits der Abstand der die schlitzförmigen Öffnungen beinhaltenden Platte von den Brennerrohren variiert werden und andererseits durch die dieser ersten Platte zugeordnete zweite Platte, die ebenfalls schlitzförmige Öffnungen enthält und eine seitliche Verschiebung zuläßt, der freie Durchströmungsquerschnitt der Sekundärluftzuführung in Form der Schlitzbreite und/oder durch Verwendung sich überlappender Platten der seitliche Abstand der schlitzförmigen Öffnungen von den vertikalen Fluchtebenen der Brennerrohraußendurchmesser eingestellt werden. Außerdem kann durch Verschiebung beider Platten eine Einstellung der Lage der schlitzförmigen Sekundärluftzuführung relativ zu einem Strömungsleitkörper erfolgen.

Bei Verwendung von mehreren Brennerrohren in einem Heizkessel ist die Gestaltung der schlitzförmigen Öffnungen gemäß Anspruch 2 vorteilhaft.

Das Vorsehen von Strömungsleitkörpern entsprechend Anspruch 3 sorgt für eine verbesserte Gleichmäßigkeit der beidseitigen Sekundärluftzuführung zu den Brennerrohren.

Die gemäß Anspruch 4 gestalteten Längskanten der Öffnungen bewirken eine verbesserte Führung der Sekundärluftströmung zu den Brennerrohren hin.

Bei Heizkesseln mit relativ geringem Strömungswiderstand kann es gemäß Anspruch 7 und 8 vorteilhaft sein, die schlitzförmigen Öffnungen durch ein Turbulenzgitter in Form eines Lochbleches oder eines Geflechts aus Draht oder Streifen abzudecken, wobei im Einzelfall bis zu 70% des Querschnitts der Öffnungen abgedeckt sein kann.

Außerdem hat das Turbulenzgitter den Vorteil, die Strömung, die aus den schlitzförmigen Öffnungen mit über der Breite und gegebenenfalls auch über der Länge unterschiedlicher Geschwindigkeit austritt, zu vergleichmäßigen und dadurch eine besser dosierte Zuführung der Sekundärluft im Bereich der Flamme zu erreichen.

Die Maßnahme nach Anspruch 9 dient zur weiteren NO_x-Reduzierung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der Fig. 1 bis 6 der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1, 2, 3, 4 in einem Schnitt senkrecht zur Brennerrohrachse beidseitig zu mindestens einem Brennerrohr liegende schlitzförmige Öffnungen für die Sekundärluftzuführung, die Anordnung von einem Strömungsleitkörper über einer schlitzförmigen Öffnung und Abwinkelungen an den Längskanten der schlitzförmigen Öffnungen, jeweils unter Weglassung von Einstelleinrichtungen,

Fig. 5 einen Schnitt senkrecht zur Brennerrohrachse mit einer Verstelleinrichtung zur Regulierung des Abstandes zwischen Brennerrohren und der die schlitzförmigen Öffnungen enthaltenden Platte und

Fig. 6 einen Schnitt senkrecht zur Achse der Brennerrohre mit einer ersten Platte mit schlitzförmigen Öffnungen und einer zweiten Platte mit ebenfalls schlitzförmigen Öffnungen etwa gleicher Abmessungen, die seitlich verschiebbar angeordnet ist.

In Fig. 1 ist ein Brennerrohr 1 dargestellt, unter dem sich eine den Boden des Brennraumes bildende Platte 2 befindet, die schlitzförmige Öffnungen 3 enthält. Die Öffnungen 3 sind in etwa gleichem Abstand beidseitig der vertikalen Fluchtebenen durch die Brennerrohrmantelfläche angeordnet. Die eingezeichneten Pfeile geben schematisch die Strömung der Sekundärluft an.

In Fig. 2 sind Brennerrohre 1, Bodenplatte 2 des Brennraums und schlitzförmige Öffnungen 3a, 3b dargestellt. Die Breite b der Öffnungen 3b zwischen zwei Brennerrohren 1 ist etwa doppelt so groß wie die Breite a der Öffnungen 3a, die zwischen jeweils einem Brennerrohr 1 und einer Brennraumseitenwand 4 liegen.

Fig. 3 zeigt Brennerrohr 1, Bodenplatte 2 mit schlitzförmigen Öffnungen 3a, 3b für Sekundärluftzufuhr und einen Strömungsleitkörper 5, der etwa senkrecht über einer Öffnung 3b angeordnet ist. Über der Öffnung 3b ist ein als Drahtgeflecht ausgeführtes Turbulenzgitter 50 schematisch dargestellt. Entsprechende Turbulenzgitter können auch über den Öffnungen 3a angeordnet sein.

Fig. 4 zeigt Brennerrohre 1, Bodenplatte 2 mit schlitzförmigen Öffnungen 3a, 3b für Sekundärluft und Abwinkelungen 6, 7, die aus der Ebene der Platte 2 auf die Brennerrohre 1 weisen.

Fig. 5 zeigt Brennerrohre 1, Bodenplatte 2 mit schlitzförmigen Öffnungen 3a, 3b für Sekundärluft und Verstellelemente 8 zur Einstellung des Abstandes zwischen den Brennerrohren 1 und der Platte 2. Die Verstellelemente 8 sind als Keile ausgeführt, mit denen, wie durch Pfeile angedeutet, durch seitliche Verschiebung die Abstandseinstellung bewirkt wird.

Fig. 6 zeigt Brennerrohre 1, eine erste Bodenplatte 2 mit schlitzförmigen Öffnungen 3a, 3b für die Sekundärluft und eine zweite Bodenplatte 20 mit Öffnungen 30a, 30b und Einrichtungen 9 zur seitlichen Verschiebung der zweiten Platte 20.

In einer speziellen Ausführung des atmosphärischen Brenners und des Heizkessels konnte bei einer Kesselbelastung von 25 KW, unter Verwendung der Flammenkühlelemente nach DE-GM 87 03 668 auf den Brennerrohren, bei einer Schlitzbreite von 5 mm für die Öffnungen zwischen Brennerrohr und Seitenwand und 10 mm für die Öffnungen zwischen jeweils zwei Brennerrohren, die Flammentemperatur auf Werte unter 1300°C abgesenkt werden.

Claims

1. Brenner für einen Heizkessel, mit wenigstens einem in etwa horizontal angeordneten, Brennstoff insb. Brenngas, in Gegenwart von Primärluft abgebenden Brennerrohr (1) und einer den Boden des Brennraumes unter dem Brennerrohr (1) bildenden, im wesentlichen horizontalen Platte (2) mit Öffnungen (3; 3a, 3b) zur Zuführung von Sekundärluft, die längs beider Seiten des Brennerrohres (1) im Abstand zu den vertikalen Fluchtebenen des Brennerrohraußendurchmessers angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in Ausbildung als atmosphärischer Brenner die Öffnungen (3; 3a, 3b) schlitzförmig sind, an der die schlitzförmigen Öffnungen (3a, 3b) enthaltenden Platte (2) Verstellelemente (8) zur Änderung des Abstandes zwischen der Platte (2) und dem darüberliegenden Brennerrohr (1) angebracht sind und/oder der Platte (2) wenigstens eine zweite ebenfalls schlitzförmige Öffnungen (30a, 30b) enthaltende Platte (20) zur Einstellung der Breite und/oder des Abstandes der Öffnungen zu den vertikalen Fluchtebenen des Brennerrohraußendurchmessers, relativ zueinander verschiebbar, zugeordnet ist.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (b) der Öffnungen (3b, 30b) zwischen jeweils zwei Brennerrohren (1) etwa doppelt so groß ist wie die Breite (a) der Öffnungen (3a, 30a) zwischen einem Brennerrohr (1) und einer Seitenwand (4) des Brennraumes.

3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß etwa in der vertikalen Fluchtebene durch die Längsachse der Öffnungen (3b) über diesen Strömungsleitkörper (5) angeordnet sind.

4. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längskanten der Öffnungen (3a, 3b) zu den Brennerrohren (1) hin Abwinkelungen (6, 7) aufweisen.

5. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die schlitzförmigen Öffnungen etwa so lang sind wie der Austrittsbereich für das Gas-Primärluftgemisch an den Brennerrohren (1).

6. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (b) der zwischen zwei Brennerrohren (1) gelegenen Öffnungen (3b, 30b) etwa ein Drittel des Durchmessers der Brennerrohre (1) beträgt.

7. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die schlitzförmigen Öffnungen durch ein Turbulenzgitter (50) abgedeckt sind.

8. Brenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Turbulenzgitter (50) bis zu 70% des Öffnungsquerschnittes der Öffnungen abdeckt.

9. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennerrohre (1) aufsteckbare, käfigartige Flammenkühlelemente aufweisen.