EP0445393B1 - Brenner mit Abgasrückführung, insbesondere Gebläsebrenner - Google Patents

Brenner mit Abgasrückführung, insbesondere Gebläsebrenner Download PDF

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EP0445393B1
EP0445393B1 EP90123830A EP90123830A EP0445393B1 EP 0445393 B1 EP0445393 B1 EP 0445393B1 EP 90123830 A EP90123830 A EP 90123830A EP 90123830 A EP90123830 A EP 90123830A EP 0445393 B1 EP0445393 B1 EP 0445393B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
burner
exhaust gas
gas return
return duct
burner according
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.)
Expired - Lifetime
Application number
EP90123830A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP0445393A3 (en
EP0445393A2 (de
Inventor
Detlef Dipl.-Ing. Bohmann
Heinz-Peter Dipl.-Ing. Schricks
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.)
Klockner Warmetechnik Zweigniederlassung Hechingen GmbH
Original Assignee
Klockner Warmetechnik Zweigniederlassung Hechingen GmbH
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Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=6401413&utm_source=***_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP0445393(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Klockner Warmetechnik Zweigniederlassung Hechingen GmbH filed Critical Klockner Warmetechnik Zweigniederlassung Hechingen GmbH
Publication of EP0445393A2 publication Critical patent/EP0445393A2/de
Publication of EP0445393A3 publication Critical patent/EP0445393A3/de
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Publication of EP0445393B1 publication Critical patent/EP0445393B1/de
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    • 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
    • F23C9/06—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber for completing combustion

Definitions

  • the invention relates to a burner, in particular forced draft burner, for boilers, combustion plants or the like, with an air supply device, a fuel supply device introducing liquid or gaseous fuel, a flame device immersing in a combustion chamber and forming the burner flame, and a part of the exhaust gases formed during the combustion Exhaust gas recirculation duct returning to the air supply device, an area of the exhaust gas recirculation duct having a temperature above the dew point of the exhaust gases during operation of the burner being provided with at least one supply opening for outside air.
  • the recirculated exhaust gases usually have a dew point of 50 - 60 ° C. If these exhaust gases are mixed with an excessive amount of outside air and reach the burner, which is colder with regard to these temperatures and in which temperatures of approx. 30 - 40 ° C, water can condense out. As a result of this condensed water, corrosion occurs in the burner, which not only causes steel parts to rust, but also corrodes electrical contacts, which can lead to malfunctions in the burner.
  • the object of the present invention is to prevent in a simple manner that water can condense in the burner due to the recirculated exhaust gases at changing temperatures.
  • this object is achieved in that a control device which adjusts the flow cross section of the feed opening as a function of the minimum temperature in the exhaust gas recirculation circuit is provided for setting the quantitative ratio between the recirculated exhaust gas stream and the intake outside air stream.
  • the controlled supply of dry outside air which is automatically sucked in through the supply opening, regulates the dew point exactly to a value that is slightly below the temperatures occurring in the exhaust gas recirculation system, although this is also possible with changing temperatures.
  • the exhaust gas recirculation duct can, on the one hand, expediently be connected to the combustion chamber or to the downstream exhaust duct system, and at the other end it can open either on the suction side or on the pressure side in the manner of an injector on the burner air supply device.
  • the feed opening in the exhaust gas recirculation channel is expediently provided with flow guiding elements in order to ensure an optimal inflow of the outside air. If these flow guide elements are adjustable, in particular designed to be pivotable, they can simultaneously serve to adjust the feed opening or the feed openings.
  • the flame device has a flame tube which is at least double-walled outside the combustion chamber, the region between the double walls being the exhaust gas recirculation duct forms, and wherein the outer wall is provided with the at least one feed opening, which can expediently extend like a ring around the outer wall.
  • An optimal minimization of the supply of outside air can be achieved by a control device which adjusts the flow cross section of the supply opening depending on the minimum temperature in the exhaust gas recirculation duct.
  • the dew point is always kept at a value slightly above the minimum temperature in each case, even with changing temperatures in the burner.
  • a converter element converting solid particles into gaseous components is advantageously provided in the exhaust gas recirculation channel.
  • This converter element which essentially covers the entire cross-section of the exhaust gas recirculation channel, is filter-like permeable and heat-resistant at least up to a temperature of 800 ° C.
  • a ceramic material, in particular aluminum oxide, has proven to be a particularly favorable material for the converter element. Since the solid particles are not retained in the converter element but are converted into gaseous components due to the high temperature, the converter element cannot become clogged and therefore does not require any maintenance.
  • the converter element can have a pore size that generates a low flow resistance and exceeds the average diameter of dust and soot particles. This reduces the flow resistance.
  • a schematically illustrated heating boiler 10 contains a combustion chamber 11, from which the exhaust gases generated during operation can be fed to a chimney (not shown) via an exhaust gas duct system 12. Both in the combustion chamber 11 and in the exhaust duct system 12, the walls heat up during operation, which means, for example, the water in a manner not shown Heating system is heated. Instead of a boiler, it can also be a waste incinerator or the like. act.
  • a fan burner 13 again shown only schematically, has a flame tube 14 on the output side, which projects into the combustion chamber 11 through a corresponding opening.
  • the passage of the flame tube 14 is usually designed as a holding device for the forced draft burner 13. This has not been shown to simplify FIG. 1.
  • a fuel supply line 15 runs from the fan burner 13 within the flame tube 14 to the end region of the flame tube 14 on the combustion chamber side.
  • a distributor nozzle 16 is arranged at the end of the fuel supply line 15.
  • a fan 17 arranged in the interior of the fan burner 13 draws in outside air and blows it through the flame tube 14 into the combustion chamber 11.
  • Gaseous or liquid fuel for example natural gas or heating oil
  • This mixes with the outside air supplied through the flame tube 14 and does not produce a combustible mixture that has a known mixture Ignition device shown is ignited electrically, whereby a flame 18 is formed.
  • a baffle plate 19 in the combustion chamber end area of the flame tube 14 supports the desired formation of the flame 18. Since such boilers and forced draft burners are known in many ways, a more detailed description can be dispensed with.
  • a tubular exhaust gas recirculation duct 20 runs to the suction side of the fan 17. As a result, part of the exhaust gases generated is returned to the fan burner 13 and is thus subjected to the combustion process again in order to improve the exhaust gas quality.
  • a converter element 21 for converting sucked-in solid particles, such as soot or dust, into gaseous constituents is arranged in the exhaust-gas duct-side inlet region of the exhaust gas recirculation duct 20.
  • This converter element consists of a porous ceramic material, for example of aluminum oxide (Al2O3).
  • Al2O3 aluminum oxide
  • the exhaust gas can pass through the converter element 21 with low flow resistance, since the pore size exceeds the average diameter of dust and soot particles. Since this converter element 21 is arranged directly on the exhaust gas duct system, that is to say on the boiler, it is heated to 400-600 ° C. by the exhaust gases.
  • the solid particles contained in the exhaust gas stream are removed by the Channel system of the porous ceramic material passed and come into multiple contact with the hot wall, so that they are burned into gaseous components. On the one hand, you can no longer get to the fan burner 13 and contaminate it, but they also do not remain in the converter element 21, so that it remains maintenance-free.
  • the high operating temperature of 400-600 ° C. is essential on the converter element 21, so that the converter element 21 should be heat-resistant at least up to a temperature of approximately 800 ° C.
  • the porous or filter-like permeable structure is also essential.
  • the converter element 21 can also consist of a porous, metallic pressed or sintered body or else of a compressed, e.g. pressed metal braid.
  • the exhaust gas recirculation duct 20 has an opening 22 which is connected to the surroundings and through which outside air can flow or is sucked into the exhaust gas recirculation duct 20.
  • the opening 22 is provided with a flow guiding element 23.
  • the hot exhaust gases usually have a dew point of 50 - 60 ° C.
  • They When they reach the fan burner 13, they are cooled down so far that their temperature drops below the dew point so that water condenses. This water undesirably causes corrosion in the warm forced draft burner 13. Such condensation is prevented through the opening 22.
  • the inflowing outside air with a low moisture content is introduced at a point where the exhaust gases are still at a temperature above the dew point, that is, at a point where no condensation can yet occur.
  • the dew point is lowered to approx. 30-40 ° C., the dew point being set in such a way that the exhaust gases do not fall below the dew point even in the fan burner 13. This risk does not exist at a dew point of 30-40 ° C.
  • the opening 22 is designed to be adjustable in order to set the dew point, that is to say to adjust the proportioning rate. This can be done, for example, by swiveling the flow guide element 23, by means of a sliding sleeve or another closure element.
  • the dew point can preferably also be regulated, that is, the opening cross section 22 is set as a function of the exhaust gas temperature in the fan burner 13 so that the dew point is slightly below the exhaust gas temperature in the fan burner 13.
  • the second exemplary embodiment shown in FIG. 2 corresponds largely the first embodiment, so that the fan burner 13 and the flame tube 14 are shown again in a simplified manner.
  • An exhaust gas recirculation channel 25 now runs from the combustion chamber 11 to the fan burner 13.
  • the suction point in the combustion chamber 11 is located next to the through opening for the flame tube 14, so that swirled exhaust gases at the flame attachment can reach the exhaust gas recirculation channel 25 and thus to the converter element 21 at its intake opening.
  • the exhaust gas recirculation channel 25 has an interrupted ring opening 26, which in turn is provided with a flow guiding element 27.
  • This flow guide element 27 can also be omitted in a simple embodiment. It is also possible to provide several openings in a staggered manner, which in turn are optionally provided with setting options, e.g. with a sliding tube that more or less closes these openings depending on their position.
  • this supply can also take place on the pressure side, for example in a manner not shown in the flame tube 14.
  • the outlet-side mouth of the exhaust gas recirculation channel 20 or 23 is designed in this case in the manner of an injector, so that the exhaust gases result the flow of the blown Air is drawn into the air flow.
  • the flame tube 30 has an inner tube wall 31 and an outer tube wall 32.
  • the fuel supply line 15 runs with the distributor nozzle 16 and the air flow of the forced-air burner 13 is guided.
  • the intermediate area between the inner tube wall 31 and the outer tube wall 32 is designed as an exhaust gas recirculation channel 33.
  • An annular converter element 34 is located at the breakthrough through the boiler wall of the boiler 10 between the inner tube wall 31 and the outer tube wall 32, so that exhaust gases are sucked into the exhaust gas recirculation channel 33 in the annular area around the inner tube wall 31.
  • the inner tube wall 31 projects into the combustion chamber 11.
  • annular opening 35 in the outer tube wall 32 serves to suck in outside air to that described above Manner and for the purpose described above.
  • annular flow guide element 36 is again provided at the ring opening 35.
  • the recirculated exhaust gases can be fed to the forced draft burner 13 either on the suction side or on the pressure side. If a pressure-side feed is provided, openings in the inner tube wall 31 with injector-like elements pointing inwards are sufficient.
  • converter element 21 of the first exemplary embodiment also apply mutatis mutandis to the other exemplary embodiments.
  • these openings or ring openings can be provided at any point in the exhaust gas recirculation channel, the only important thing being that the exhaust gas temperature at this point is not below the dew point at that point.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Brenner, insbesondere Gebläsebrenner, für Heizkessel, Verbrennungsanlagen od.dgl., mit einer Luftzuführungseinrichtung, einer flüssigen oder gasförmigen Brennstoff einleitenden Brennstoffzuführungseinrichtung, einer in einen Brennraum eintauchenden, die Brennerflamme bildenden Flammvorrichtung und einem einen Teil der bei der Verbrennung gebildeten Abgase zur Luftzuführungseinrichtung rückführenden Abgasrückführungskanal, wobei ein im Betrieb des Brenners eine Temperatur oberhalb des Taupunktes der Abgase aufweisender Bereich des Abgasrückführungskanals mit wenigstens einer Zuführöffnung für Außenluft versehen ist.
  • Zur Reduzierung von Schadstoffen im Abgas, also zur Verbesserung der Abgasqualität, ist es nicht nur bei Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge, sondern auch bei derartigen Brennern, z.B. aus der EP-A- 0 226 534 bekannt, einen Teil der Abgase wieder in den Verbrennungsprozeß rückzuführen, um eine Nachverbrennung von schädlichen Abgasbestandteilen zu erzielen. Hierzu werden Abgase aus dem Brennraum oder dem nachfolgenden Abgasführungssystem ab- und vermischt mit Außenluft wieder der Luftzuführungseinrichtung des Brenners zugeführt.
  • Die rückgeführten Abgase weisen üblicherweise einen Taupunkt von 50 - 60°C auf. Wenn diese Abgase daher mit einer zu großen Menge von Außenluft vermischt in den bezüglich dieser Temperaturen kälteren Brenner gelangen, in dem Temperaturen von ca. 30 - 40°C herrschen, so kann Wasser auskondensieren. Infolge dieses auskondensierten Wassers tritt Korrosion im Brenner auf, wodurch nicht nur Stahlteile rosten, sondern auch elektrische Kontakte korrodieren, was zu Funktionsstörungen des Brenners führen kann.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, auf einfache Weise zu verhindern, daß infolge der rückgeführten Abgase bei wechselnden Temperaturen Wasser im Brenner auskondensieren kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine den Strömungsquerschnitt der Zuführöffnung in Abhängigkeit der Minimaltemperatur im Abgasrückführungskreis einstellende Regelvorrichtung zur Einstellung des Mengenverhältnisses zwischen dem rückgeführten Abgasstrom und dem angesaugten Außenluftstrom vorgesehen ist.
  • Durch die geregelte Zufuhr von trockener Außenluft, die durch die Zuführöffnung automatisch angesaugt wird, wird der Taupunkt exakt auf einen Wert geregelt, der geringfügig unterhalb der im Abgasrückführungssystem auftretenden Temperaturen liegt, wobei dies auch bei wechselnden Temperaturen möglich ist. Dadurch wird zwar nach wie vor Wasserdampf mit den Abgasen über den Abgasrückführungskanal dem Brenner zugeführt, dort kann jedoch keine Kondensation stattfinden, so daß der Wasserdampf wieder dem Verbrennungsprozeß zugeführt und in den Brennraum rückgeführt wird. Eine Korrosion infolge von Wasser kann dadurch auch bei wechselnden Temperaturen auf einfache Weise verhindert werden.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Brenners möglich.
  • Zur Abgasrückführung kann der Abgasrückführungskanal einerseits zweckmäßigerweise am Brennraum oder am nachgeschalteten Abgaskanalsystem angeschlossen werden, und er kann am anderen Ende entweder in der Luftzuführungseinrichtung des Brenners saugseitig oder druckseitig nach Art eines Injektors münden.
  • Die Zuführöffnung im Abgasrückführungskanal ist zweckmäßigerweise mit Strömungsleitelementen versehen, um eine optimale Zuströmung der Außenluft sicherzustellen. Sind diese Strömungsleitelemente verstellbar, insbesondere schwenkbar ausgebildet, so können sie gleichzeitig zur Einstellung der Zuführöffnung bzw. der Zuführöffnungen dienen.
  • Eine besonders kompakte und montagefreundliche Anordnung wird dadurch erreicht, daß die Flammvorrichtung ein wenigstens außerhalb des Brennraums doppelwandig ausgebildetes Flammrohr aufweist, wobei der Bereich zwischen den doppelten Wandungen den Abgasrückführungskanal bildet, und wobei die Außenwandung mit der wenigstens einen Zuführöffnung versehen ist, die sich zweckmäßigerweise ringartig um die Außenwandung erstrecken kann. Beim Anbringen des Brenners an den Heizkessel oder an eine andere Verbrennungsanlage wird dann gleichzeitig der Abgasrückführungskanal mit Zuführöffnung automatisch mitangeschlossen.
  • Eine optimale Minimierung der Zufuhr von Außenluft kann durch eine Regelvorrichtung erreicht werden, die den Strömungsquerschnitt der Zuführöffnung in Abhängigkeit der Minimaltemperatur im Abgasrückführungskanal einstellt. Hierdurch wird der Taupunkt auch bei wechselnden Temperaturen im Brenner immer auf einem Wert gehalten, der geringfügig über der jeweils vorliegenden Minimaltemperatur liegt.
  • Da die Funktion des Brenners außer durch Feuchtigkeit auch durch Ruß- und Staubpartikel beeinträchtigt werden kann, die zusammen mit den rückgeführten Abgasen zum Brenner gelangen können, ist in vorteilhafter Weise im Abgasrückführungskanal ein Festpartikel in gasförmige Bestandteile umwandelndes Konverterelement vorgesehen. Dieses im wesentlichen den gesamten Querschnitt des Abgasrückführungskanals überdeckende Konverterelement ist filterartig durchlässig und wenigstens bis zu einer Temperatur von 800° C hitzebeständig ausgebildet. Als besonders günstiges Material für das Konverterelement hat sich ein Keramikmaterial, insbesondere Aluminiumoxid, erwiesen. Da die Festpartikel im Konverterelement nicht festgehalten, sondern infolge der hohen Temperatur in gasförmige Bestandteile umgewandelt werden, kann sich das Konverterelement nicht zusetzen und bedarf daher keiner Wartung.
  • Da die Festpartikel nicht ausgefiltert werden müssen, kann das Konverterelement eine einen geringen Strömungswiderstand erzeugende, den mittleren Durchmesser von Staub- und Rußteilchen übersteigende Porengröße aufweisen. Hierdurch wird der Strömungswiderstand verkleinert.
  • Um das Konverterelement auf seine Arbeitstemperatur von 400 - 600° C zu bringen, braucht es lediglich an einer im Betrieb des Brenners eine derartige Temperatur aufweisenden Stelle des Abgasrückführungskanals angeordnet werden.
  • Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen an einem Heizkessel angeschlossenen Gebläsebrenner mit einem am Abgaskanalsystem des Heizkessels angeschlossenen Abgasrückführungskanal als zum Teil im Schnitt dargestelltes erstes Ausführungsbeispiel,
    Fig. 2
    eine entsprechende Teildarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels mit einem am Brennraum des Heizkessels angeschlossenen Abgasrückführungskanal und
    Fig. 3
    einen als Ringkanal am doppelwandigen Flammrohr des Brenners ausgebildeten Abgasrückführungskanal als drittes Ausführungsbeispiel.
  • Bei dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel enthält ein schematisch dargestellter Heizkessel 10 einen Brennraum 11, aus dem die im Betrieb erzeugten Abgase über ein Abgaskanalsystem 12 einem nicht dargestellten Schornstein zugeführt werden können. Sowohl im Brennraum 11 als auch im Abgaskanalsystem 12 erhitzen sich im Betrieb die Wandungen, wodurch in nicht dargestellter Weise z.B. das Wasser einer Heizungsanlage erhitzt wird. Anstelle eines Heizkessels kann es sich hier auch um eine Verbrennungsanlage für Müll od.dgl. handeln.
  • Ein wiederum nur schematisch dargestellter Gebläsebrenner 13 weist ausgangsseitig ein Flammrohr 14 auf, das in den Brennraum 11 durch eine entsprechende Öffnung hindurch hineinragt. Die Durchführung des Flammrohrs 14 ist gewöhnlich als Haltevorrichtung für den Gebläsebrenner 13 ausgebildet. Dies wurde zur Vereinfachung von Fig. 1 nicht dargestellt.
  • Innerhalb des Flammrohrs 14 verläuft vom Gebläsebrenner 13 aus eine Brennstoffzuführungsleitung 15 bis in den brennraumseitigen Endbereich des Flammrohrs 14. Am Ende der Brennstoffzuführungsleitung 15 ist eine Verteilerdüse 16 angeordnet. Ein im Innern des Gebläsebrenners 13 angeordnetes Gebläse 17 saugt Außenluft an und bläst sie durch das Flammrohr 14 in den Brennraum 11.
  • Gasförmiger oder flüssiger Brennstoff, z.B. Erdgas oder Heizöl, wird üblicherweise über eine nicht dargestellte Pumpe durch die Brennstoffzuführungsleitung 15 zur Verteilerdüse 16 gepumpt, die einen kegeligen Brennstoffstrahl in den Brennraum 11 hinein erzeugt. Dieser vermischt sich mit der durch das Flammrohr 14 zugeführten Außenluft und erzeugt ein brennfähiges Gemisch, das über eine bekannte, nicht dargestellte Zündeinrichtung elektrisch gezündet wird, wodurch sich eine Flamme 18 ausbildet. Ein Leitblech 19 im brennraumseitigen Endbereich des Flammrohrs 14 unterstützt die gewünschte Ausbildung der Flamme 18. Da derartige Heizkessel und Gebläsebrenner in vielfältiger Weise bekannt sind, kann auf eine detailliertere Beschreibung verzichtet werden.
  • Vom Abgaskanalsystem 12 aus verläuft ein rohrförmig ausgebildeter Abgasrückführungskanal 20 zur Saugseite des Gebläses 17. Hierdurch wird ein Teil der erzeugten Abgase wieder in den Gebläsebrenner 13 rückgeführt und damit erneut dem Verbrennungsprozeß unterzogen, um die Abgasqualität zu verbessern.
  • Im abgaskanalseitigen Einlaßbereich des Abgasrückführungskanals 20 ist ein Konverterelement 21 zur Umwandlung von angesaugten Festpartikeln, wie Ruß oder Staub, in gasförmige Bestandteile angeordnet. Dieses Konverterelement besteht aus einem porösen Keramikmaterial, z.B. aus Aluminiumoxid (Al₂O₃). Durch das Konverterelement 21 können die Abgase mit geringem Strömungswiderstand hindurchgelangen, da die Porengröße den mittleren Durchmesser von Staub- und Rußteilchen übersteigt. Da dieses Konverterelement 21 direkt am Abgaskanalsystem, also am Heizkessel, angeordnet ist, wird es durch die Abgase auf 400 - 600° C aufgeheizt. Die im Abgasstrom enthaltenen Festpartikel werden durch das Kanalsystem des porösen Keramikmaterials hindurchgeführt und gelangen in vielfachen Kontakt mit der heißen Wandung, so daß sie in gasförmige Bestandteile verbrannt werden. Sie können somit einerseits nicht mehr zum Gebläsebrenner 13 gelangen und diesen verunreinigen, bleiben jedoch auch nicht im Konverterelement 21 zurück, so daß dieses wartungsfrei sauber bleibt.
  • Wesentlich am Konverterelement 21 ist die hohe Betriebstemperatur von 400 - 600° C, so daß das Konverterelement 21 wenigstens bis zu einer Temperatur von ca. 800° C hitzebeständig ausgebildet sein sollte. Weiterhin wesentlich ist die poröse bzw. filterartig durchlässige Struktur. Hierzu kann das Konverterelement 21 auch aus einem porösen, metallischen Preß- oder Sinterkörper bestehen oder aber aus einem verdichteten, z.B. gepreßten Metallgeflecht.
  • Weiterhin weist der Abgasrückführungskanal 20 eine mit der Umgebung verbundene Öffnung 22 auf, durch die Außenluft in den Abgasrückführungskanal 20 hineinströmen kann bzw. hineingesaugt wird. Zur strömungsgünstigen Einführung der Außenluft ist die Öffnung 22 mit einem Strömungsleitelement 23 versehen.
  • Die heißen Abgase weisen üblicherweise einen Taupunkt von 50 - 60° C auf. Wenn sie den Gebläsebrenner 13 erreichen, werden sie dort so weit abgekühlt, daß ihre Temperatur unter den Taupunkt absinkt, so daß Wasser auskondensiert. Dieses Wasser verursacht in unerwünschter Weise Korrosion im warmen Gebläsebrenner 13. Durch die Öffnung 22 wird eine derartige Kondensation verhindert. Die zustromende Außenluft mit geringem Feuchtigkeitsgehalt wird an einer Stelle eingeleitet, an der die Abgase noch eine Temperatur über dem Taupunkt aufweisen, also an einer Stelle, an der noch keine Kondensation auftreten kann. Durch das Zumischen von trockener Außenluft wird der Taupunkt auf ca. 30 - 40° C abgesenkt, wobei die Taupunkteinstellung so vorgenommen wird, daß die Abgase auch im Gebläsebrenner 13 den Taupunkt nicht unterschreiten. Diese Gefahr besteht bei einem Taupunkt von 30-40°C nicht.
  • Zum Einstellen des Taupunkts, also zur Einstellung der Zumischquote, ist die Öffnung 22 einstellbar ausgebildet. Dies kann beispielsweise durch Schwenken des Strömungsleitelements 23 erfolgen, durch eine Schiebehülse oder ein anderes Verschlußelement. Die Taupunkteinstellung kann dabei vorzugsweise auch geregelt erfolgen, das heißt, der Öffnungsquerschnitt 22 wird in Abhängigkeit der Abgastemperatur im Gebläsebrenner 13 so eingestellt, daß der Taupunkt geringfügig unter der Abgastemperatur im Gebläsebrenner 13 liegt.
  • Das in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel entspricht weitgehend dem ersten Ausführungsbeispiel, so daß der Gebläsebrenner 13 und das Flammrohr 14 nochmals vereinfacht dargestellt sind. Ein Abgasrückführungskanal 25 verläuft nunmehr vom Brennraum 11 zum Gebläsebrenner 13. Die Ansaugstelle im Brennraum 11 liegt neben der Durchführungsöffnung für das Flammrohr 14, so daß verwirbelte Abgase am Flammenansatz zum Abgasrückführungskanal 25 und damit zum Konverterelement 21 an dessen Ansaugöffnung gelangen können.
  • Zur Zuführung von Außenluft weist der Abgasrückführungskanal 25 eine unterbrochene Ringöffnung 26 auf, die wiederum mit einem Strömungsleitelement 27 versehen ist. Dieses Strömungs leitelement 27 kann in einer einfachen Ausführung auch entfallen. Weiterhin ist es möglich, auch mehrere Öffnungen gestaffelt vorzusehen, die wiederum wahlweise mit Einstellmöglichkeiten versehen sind, z.B. mit einem Schieberohr, das diese Öffnungen in Abhängigkeit seiner Stellung mehr oder weniger verschließt.
  • Anstelle der Zuführung der Abgase zur Saugseite des Gebläsebrenners 13 kann diese Zuführung auch druckseitig erfolgen, z.B. in nicht dargestellter Weise in das Flammrohr 14. Die auslaßseitige Mündung des Abgasrückführungskanals 20 bzw. 23 ist in diesem Falle nach Art eines Injektors ausgebildet, damit die Abgase infolge der Strömung der eingeblasenen Luft mit in den Luftstrom hineingezogen werden.
  • Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zur Vereinfachung lediglich ein doppelwandig ausgebildetes Flammrohr 30 dargestellt, das in den Brennraum 11 hineinragt. Die übrigen, zum Teil nicht dargestellten Bestandteile entsprechen denjenigen der bisherigen Ausführungsbeispiele und sind nicht nochmals beschrieben.
  • Das Flammrohr 30 weist eine innere Rohrwandung 31 und eine äußere Rohrwandung 32 auf. Im Inneren der inneren Rohrwandung 31, die das eigentliche Flammrohr darstellt, verläuft die Brennstoffzuführungsleitung 15 mit Verteilerdüse 16 und wird der Luftstrom des Gebläsebrenners 13 geführt. Der Zwischenbereich zwischen der inneren Rohrwandung 31 und der äußeren Rohrwandung 32 ist als Abgasrückführungskanal 33 ausgebildet. Ein ringförmiges Konverterelement 34 befindet sich an der Durchbruchstelle durch die Kesselwandung des Heizkessels 10 zwischen der inneren Rohrwandung 31 und der äußeren Rohrwandung 32, so daß Abgase im ringförmigen Bereich um die innere Rohrwandung 31 in den Abgasrückführungskanal 33 hineingesaugt werden. Die innere Rohrwandung 31 steht dabei in den Brennraum 11 hinein vor.
  • Eine Ringöffnung 35 in der äußeren Rohrwandung 32 dient zum Ansaugen von Außenluft auf die vorstehend beschriebene Weise und zu vorstehend beschriebenem Zweck. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist wiederum ein ringförmiges Strömungsleitelement 36 an der Ringöffnung 35 vorgesehen.
  • Die rückgeführten Abgase können wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen entweder saugseitig oder druckseitig dem Gebläsebrenner 13 zugeführt werden. Ist eine druckseitige Zuführung vorgesehen, so genügen Öffnungen in der inneren Rohrwandung 31 mit injektorartigen, nach innen weisenden Elementen.
  • Selbstverständlich gelten die Ausführungen zum Konverterelement 21 des ersten Ausführungsbeispiels sinngemäß auch für die übrigen Ausführungsbeispiele. Dasselbe gilt für die Verstellbarkeit der Öffnungen für die Außenluft und gegebenenfalls für deren Regelbarkeit. Diese Öffnungen bzw. Ringöffnungen können prinzipiell an jeder Stelle des Abgasrückführungskanals vorgesehen sein, wesentlich dabei ist lediglich, daß der Taupunkt der Abgase an dieser Stelle noch nicht durch die dort vorliegende Abgastemperatur unterschritten wird.

Claims (11)

  1. Brenner, insbesondere Gebläsebrenner, für Heizkessel, Verbrennungsanlagen od.dgl., mit einer Luftzuführungseinrichtung, einer flüssigen oder gasförmigen Brennstoff einleitenden Brennstoffzuführungseinrichtung (15), einer in einen Brennraum (11) eintauchenden, die Brennerflamme bildenden Flammvorrichtung (14; 30) und einem einen Teil der bei der Verbrennung gebildeten Abgase zur Luftzuführungseinrichtung rückführenden Abgasrückführungskanal (20; 25; 33), wobei ein im Betrieb des Brenners (13) eine Temperatur oberhalb des Taupunkts der Abgase aufweisender Bereich des Abgasrückführungskanals (20; 25; 33) mit wenigstens einer Zuführöffnung (22; 26; 35) für Außenluft versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Strömungsquerschnitt der Zuführöffnung (22; 26; 35) in Abhängigkeit der Minimaltemperatur im Abgasrückführungskreis einstellende Regelvorrichtung zur Einstellung des Mengenverhältnisses zwischen dem rückgeführten Abgasstrom und dem angesaugten Außenluftstrom vorgesehen ist.
  2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasrückführungskanal (20;25;33) am Brennraum (11) oder am nachgeschalteten Abgaskanalsystem (12) angeschlossen ist.
  3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasrückführungskanal (20;25;33) in der Luftzuführungseinrichtung des Brenners (13) saugseitig mündet.
  4. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasrückführungskanal in der Luftzuführungseinrichtung des Brenners (13) druckseitig nach Art eines Injektors mündet.
  5. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Zuführöffnung (22; 26;35) mit Strömungsleitelementen (23;27;36) versehen ist.
  6. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammvorrichtung ein wenigstens außerhalb des Brennraums (11) doppelwandig ausgebildetes Flammrohr (30) aufweist, wobei der Bereich zwischen den doppelten Wandungen (31,32) den Abgasrückführungskanal (33) bildet, und daß die Außenwandung (32) mit der wenigstens einen Zuführöffnung (35) versehen ist.
  7. Brenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zuführöffnung (35) ringartig um die Außenwandung (32) erstreckt.
  8. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Abgasrückführungskanal (20; 25; 33) ein Festpartikel in gasförmige Bestandteile umwandelndes Konverterelement (21; 34) vorgesehen ist.
  9. Brenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das im wesentlichen den gesamten Querschnitt des Abgasrückführungskanals (20; 25; 33) überdeckende Konverterelement (21; 34) filterartig durchlässig und wenigstens bis zu einer Temperatur von 800° C hitzebeständig ausgebildet ist.
  10. Brenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Konverterelement (21; 34) an einer im Betrieb des Brenners (13) eine Temperatur von im wesentlichen 400 - 600°C aufweisenden Stelle des Abgasrückführungskanals (20; 25; 33) angeordnet ist.
  11. Brenner nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Konverterelement (21; 34) eine einen geringen Strömungswiderstand erzeugende, den mittleren Durchmesser von Staub- und Rußteilchen übersteigende Porengröße aufweist.
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