EP1122493A2 - Burner with swirler located in combustion chamber - Google Patents

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EP1122493A2
EP1122493A2 EP01101909A EP01101909A EP1122493A2 EP 1122493 A2 EP1122493 A2 EP 1122493A2 EP 01101909 A EP01101909 A EP 01101909A EP 01101909 A EP01101909 A EP 01101909A EP 1122493 A2 EP1122493 A2 EP 1122493A2
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swirl
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guide line
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Michael Jantzer
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
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    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/14—Special features of gas burners
    • F23D2900/14021—Premixing burners with swirling or vortices creating means for fuel or air

Definitions

  • the invention relates to a swirl burner with a in a combustion chamber Exhaust gas swirl housed in the outlet of the fuel supply line is arranged and with the fuel supply line from a coaxial Guide line for process air enclosed to stabilize the flame is.
  • This Process air flow lowers the by increasing the air ratio in the system Efficiency drastically.
  • the temperature level in the exhaust gas drops sharply and that edge areas touching the flame are practically quenched, so that high CO concentrations occur, especially when fresh air is used as process air is used.
  • This object is achieved according to the invention in that the guide line a more or less large proportion of recirculated exhaust gas without or can be supplied with fresh air.
  • the edge areas of the flame on the swirl body are cooled less so that the temperature level of the combustion process rises.
  • the process air flow can only consist of exhaust gas or an exhaust gas / fresh air mixture.
  • the process air can be supplied in different ways. To the one can be provided that the guide line for the process air over a connection line and a blower with a branch line of the exhaust line is connected and that the branch line with a control element a fresh air line is connected. However, you can only work with exhaust gas if the supply takes place so that the recirculated exhaust gas can be fed directly as process air to the guide line via a blower, or that the recirculated exhaust gas directly via a fixed bypass Guide line can be fed.
  • the Guide line ends flush with the fuel supply line and the swirl body and that the guide line for the process air with a perforated washer is completed.
  • the process air thus limits the flame from it Root on the swirl body, which is further improved by the fact that afterwards to the swirl body by means of a quartz glass tube section in the combustion chamber a flame chamber is divided, which is coaxial to the guide line for the process air is arranged. This affects the combustion of the Fuel mixture advantageous.
  • the structural design of the combustion chamber is characterized in that the Combustion chamber a water-cooled base plate, a water-cooled cover plate has the open end faces of a chamber housing with an intermediate layer of seals.
  • the chamber housing is preferably as Quartz glass tube section formed and the base plate and the cover plate are made of aluminum.
  • the chamber housing is preferably coaxial with the quartz glass tube section Flame chamber arranged.
  • the invention is based on an embodiment shown in the drawing explained in more detail.
  • a base plate 14 and a cover plate 16 close the open end faces of a chamber housing 15.
  • a chamber housing 15 are those made of aluminum Aluminum plates and water-cooled, while the chamber housing 15 as a quartz glass tube section is formed.
  • the base plate 14 and the cover plate 16 close the combustion chamber BK tightly, like the seals 17 and 18 show, so that the exhaust gas AbG only via the exhaust pipe 19 from the Combustion chamber BK can escape.
  • a portion AbGt of exhaust gas is branched off at the exhaust line 19 and via the Branch line 20, a blower 23 and a connecting line 24 of the guide line 12 supplied as process air VL.
  • process air VL can only Exhaust gas can be used, which is directly via a fixed bypass Guide line 12 is supplied.
  • the branch line 20 on Control member 22 connect a fresh air line 21, then the exhaust gas can also a portion of fresh air FL can be added, so that via the connecting line 24 a mixture of fresh air and flue gas component FL + AbGt as process air in the combustion chamber BK is directed.
  • the edge areas of the swirl body and the Flame emerging from the swirl body 10 is not only caused by the process air VL led, but also more or less heated, which is the combustion regarding temperature level, efficiency and CO concentration in the Exhaust gas improved.
  • the improvement is even greater that the process air VL and the flame over a quartz glass tube section 25 in one Flame chamber FK is additionally led before the exhaust gas into the combustion chamber BK and can get into the exhaust pipe 19 from this.

Abstract

The burner has a spin body in a combustion chamber with an exhaust gas outlet. The spin body is arranged in the outlet of the fuel delivery line and is enclosed by a coaxial feed line for process air to stabilize the flame. The feed line (12) receives a greater or lesser part of the fed back exhaust gas (AbGt) with or without a component of fresh air (FL).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft einen Drallbrenner mit einem in einer Brennkammer mit Abgasauslass untergebrachten Drallkörper, der im Auslass der Brennstoff-Zuleitung angeordnet ist und mit der Brennstoff-Zuleitung von einer koaxialen Führungsleitung für Verfahrensluft zur Stabilisierung der Flamme umschlossen ist.The invention relates to a swirl burner with a in a combustion chamber Exhaust gas swirl housed in the outlet of the fuel supply line is arranged and with the fuel supply line from a coaxial Guide line for process air enclosed to stabilize the flame is.

Ein Drallbrenner mit einem Verfahrensluftstrom zur Stabilisierung der Verbrennung des Brennstoffgemisches und zur Schwingungsunterdrückung braucht 10 bis 50 Vol. % Verfahrensluft, bezogen auf den Gesamtluftstrom. Dieser Verfahrensluftstrom senkt durch die Erhöhung der Luftzahl im System den Wirkungsgrad drastisch ab. Das Temperaturniveau im Abgas sinkt stark und die flammberührenden Randbereiche werden praktisch abgeschreckt, so dass hohe CO-Konzentrationen auftreten, insbesondere dann, wenn Frischluft als Verfahrensluft verwendet wird.A swirl burner with a process air flow to stabilize the combustion of the fuel mixture and for vibration suppression 10 to 50 vol.% Process air, based on the total air flow. This Process air flow lowers the by increasing the air ratio in the system Efficiency drastically. The temperature level in the exhaust gas drops sharply and that edge areas touching the flame are practically quenched, so that high CO concentrations occur, especially when fresh air is used as process air is used.

Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einem Drallbrenner der eingangs erwähnten Art auf einfache Weise den Wirkungsgrad zu verbessern, die CO-Konzentration im Abgas klein zu halten und die partielle Abschreckung der flammberührenden Randbereiche zu verhindern.It is an object of the invention in a swirl burner of the type mentioned in a simple way to improve the efficiency, the CO concentration in the To keep exhaust gas small and the partial deterrence of the flame contact To prevent marginal areas.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass der Führungsleitung ein mehr oder weniger großer Anteil an zurückgeführtem Abgas ohne oder mit Frischluftanteil zuführbar ist.This object is achieved according to the invention in that the guide line a more or less large proportion of recirculated exhaust gas without or can be supplied with fresh air.

Mit der mit Abgasanteil erwärmten Verfahrensluft (auch Spülluft genannt) werden die Randbereiche der Flamme am Drallkörper weniger stark abgekühlt, so dass das Temperaturniveau des Verbrennungsprozesses ansteigt. Der Verfahrensluftstrom kann dabei nur aus Abgas oder aus einem Abgas-Frischluftgemisch bestehen. Mit einer derartigen Verfahrensluft steigt bei einem Drallbrenner der Wirkungsgrad, die CO-Konzentration im Abgas sinkt und lediglich die ohnehin sehr niedrigen NOx-Werte steigen leicht etwas an.With the process air heated with exhaust gas (also called purge air), the edge areas of the flame on the swirl body are cooled less so that the temperature level of the combustion process rises. The process air flow can only consist of exhaust gas or an exhaust gas / fresh air mixture. With a process air of this type, the efficiency of a swirl burner increases, the CO concentration in the exhaust gas drops and only the already very low NO x values rise slightly.

Die Zuführung der Verfahrensluft kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Zum einen kann vorgesehen sein, dass die Führungsleitung für die Verfahrensluft über eine Anschlussleitung und ein Gebläse mit einer Abzweigleitung der Abgasleitung in Verbindung steht und dass die Abzweigleitung über ein Regelglied mit einer Frischluftleitung verbunden ist. Es kann jedoch auch nur mit Abgas gearbeitet werden, wenn die Zuführung so erfolgt, dass das rückgeführte Abgas über ein Gebläse direkt als Verfahrensluft der Führungsleitung zuführbar ist, oder dass das rückgeführte Abgas über einen fest installierten Bypass direkt der Führungsleitung zuführbar ist.The process air can be supplied in different ways. To the one can be provided that the guide line for the process air over a connection line and a blower with a branch line of the exhaust line is connected and that the branch line with a control element a fresh air line is connected. However, you can only work with exhaust gas if the supply takes place so that the recirculated exhaust gas can be fed directly as process air to the guide line via a blower, or that the recirculated exhaust gas directly via a fixed bypass Guide line can be fed.

Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass in der Brennkammer die Führungsleitung bündig mit der Brennstoff-Zuleitung und dem Drallkörper endet und dass die Führungsleitung für die Verfahrensluft mit einer Lochringscheibe abgeschlossen ist. Die Verfahrensluft begrenzt damit die Flamme von ihrer Wurzel an dem Drallkörper ab, was dadurch noch verbessert wird, dass im Anschluss an den Drallkörper mittels einem Quarzglasrohrabschnitt in der Brennkammer eine Flammenkammer abgeteilt ist, der koaxial zur Führungsleitung für die Verfahrensluft angeordnet ist. Dies wirkt sich auf die Verbrennung des Brennstoffgemisches vorteilhaft aus.According to a further embodiment, it is provided that the Guide line ends flush with the fuel supply line and the swirl body and that the guide line for the process air with a perforated washer is completed. The process air thus limits the flame from it Root on the swirl body, which is further improved by the fact that afterwards to the swirl body by means of a quartz glass tube section in the combustion chamber a flame chamber is divided, which is coaxial to the guide line for the process air is arranged. This affects the combustion of the Fuel mixture advantageous.

Der konstruktive Aufbau der Brennkammer ist dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer eine wassergekühlte Grundplatte, eine wassergekühlte Deckelplatte aufweist, die die offenen Stirnseiten eines Kammergehäuses unter Zwischenlage von Dichtungen verschließen. Das Kammergehäuse ist vorzugsweise als Quarzglasrohrabschnitt ausgebildet und die Grundplatte und die Deckelplatte bestehen aus Aluminium.The structural design of the combustion chamber is characterized in that the Combustion chamber a water-cooled base plate, a water-cooled cover plate has the open end faces of a chamber housing with an intermediate layer of seals. The chamber housing is preferably as Quartz glass tube section formed and the base plate and the cover plate are made of aluminum.

Das Kammergehäuse ist vorzugsweise koaxial zum Quarzglasrohrabschnitt der Flammenkammer angeordnet. The chamber housing is preferably coaxial with the quartz glass tube section Flame chamber arranged.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is based on an embodiment shown in the drawing explained in more detail.

Eine Grundplatte 14 und eine Deckelplatte 16 verschließen die offenen Stirnseiten eines Kammergehäuses 15. Dabei sind die aus Aluminium bestehenden Platten aus Aluminium und wassergekühlt, während das Kammergehäuse 15 als ein Quarzglasrohrabschnitt ausgebildet ist. Die Grundplatte 14 und die Deckelplatte 16 verschließen die Brennkammer BK dicht, wie die Dichtungen 17 und 18 zeigen, so dass das Abgas AbG nur über die Abgasleitung 19 aus der Brennkammer BK entweichen kann.A base plate 14 and a cover plate 16 close the open end faces of a chamber housing 15. Here are those made of aluminum Aluminum plates and water-cooled, while the chamber housing 15 as a quartz glass tube section is formed. The base plate 14 and the cover plate 16 close the combustion chamber BK tightly, like the seals 17 and 18 show, so that the exhaust gas AbG only via the exhaust pipe 19 from the Combustion chamber BK can escape.

Im Zentrum der Grundplatte 14 wird eine Brennstoff-Zuleitung 11 in die Brennkammer BK eingeführt, die das Brennstoffgemisch BG einem Drallkörper 10 zuführt. Der Drallkörper 10 sitzt bündig in dem in der Brennkammer BK angeordneten Ende der Brennstoff-Zuleitung 11. Koaxial zur Brennstoff-Zuleitung 11 mündet in der Brennkammer BK eine Führungsleitung 12 für die Verfahrensluft VL, wobei das in der Brennkammer liegende Ende derselben mit einer Lochringscheibe 13 abgeschlossen und bündig mit dem Drallkörper 10 abschließt.In the center of the base plate 14 there is a fuel feed line 11 into the combustion chamber BK introduced, which feeds the fuel mixture BG to a swirl body 10. The swirl body 10 sits flush in that arranged in the combustion chamber BK End of the fuel supply line 11. Coaxial to the fuel supply line 11 A guide line 12 for the process air opens into the combustion chamber BK VL, the end of the same lying in the combustion chamber with a perforated washer 13 completed and flush with the swirl body 10.

An der Abgasleitung 19 wird ein Anteil AbGt an Abgas abgezweigt und über die Abzweigleitung 20, ein Gebläse 23 und eine Anschlussleitung 24 der Führungsleitung 12 als Verfahrensluft VL zugeführt. Als Verfahrensluft VL kann nur Abgas verwendet werden, das über einen fest installierten Bypass direkt der Führungsleitung 12 zugeführt wird. Ist mit der Abzweigleitung 20 über ein Regelglied 22 eine Frischluftleitung 21 verbindbar, dann kann dem Abgas auch ein Anteil Frischluft FL beigemischt werden, so dass über die Anschlussleitung 24 ein Gemisch aus Frischluft und Abgasanteil FL + AbGt als Verfahrensluft in die Brennkammer BK geleitet wird. Die Randbereiche des Drallkörpers und der aus dem Drallkörper 10 tretenden Flamme werden nicht nur durch die Verfahrensluft VL geführt, sondern auch mehr oder weniger erwärmt, was die Verbrennung bezüglich Temperaturniveau, Wirkungsgrad und CO-Konzentration im Abgas verbessert. Die Verbesserung wird dadurch noch größer, dass die Verfahrensluft VL und die Flamme über einen Quarzglasrohrabschnitt 25 in einer Flammenkammer FK zusätzlich geführt wird, ehe das Abgas in die Brennkammer BK und aus dieser in die Abgasleitung 19 gelangen kann.A portion AbGt of exhaust gas is branched off at the exhaust line 19 and via the Branch line 20, a blower 23 and a connecting line 24 of the guide line 12 supplied as process air VL. As process air VL can only Exhaust gas can be used, which is directly via a fixed bypass Guide line 12 is supplied. Is with the branch line 20 on Control member 22 connect a fresh air line 21, then the exhaust gas can also a portion of fresh air FL can be added, so that via the connecting line 24 a mixture of fresh air and flue gas component FL + AbGt as process air in the combustion chamber BK is directed. The edge areas of the swirl body and the Flame emerging from the swirl body 10 is not only caused by the process air VL led, but also more or less heated, which is the combustion regarding temperature level, efficiency and CO concentration in the Exhaust gas improved. The improvement is even greater that the process air VL and the flame over a quartz glass tube section 25 in one Flame chamber FK is additionally led before the exhaust gas into the combustion chamber BK and can get into the exhaust pipe 19 from this.

Claims (9)

Drallbrenner mit einem in einer Brennkammer mit Abgasauslass untergebrachten Drallkörper, der im Auslass der Brennstoff-Zuleitung angeordnet ist und mit der Brennstoff-Zuleitung von einer koaxialen Führungsleitung für Verfahrensluft zur Stabilisierung der Flamme umschlossen ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Führungsleitung (12) ein mehr oder weniger großer Anteil an zurückgeführtem Abgas (AbGt) ohne oder mit Frischluftanteil (FL) zuführbar ist.Swirl burner with a swirl body accommodated in a combustion chamber with an exhaust gas outlet, which is arranged in the outlet of the fuel supply line and is enclosed with the fuel supply line by a coaxial guide line for process air to stabilize the flame,
characterized,
that a more or less large proportion of recirculated exhaust gas (AbGt) can be fed to the guide line (12) without or with fresh air (FL). Drallbrenner nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsleitung (12) für die Verfahrensluft (VL) über eine Anschlussleitung (24) und ein Gebläse (23) mit einer Abzweigleitung (20) der Abgasleitung (19) in Verbindung steht und dass die Abzweigleitung (20) über ein Regelglied (22) mit einer Frischluftleitung (21) verbunden ist. Swirl burner according to claim 1,
characterized, that the guide line (12) for the process air (VL) is connected via a connecting line (24) and a blower (23) to a branch line (20) of the exhaust line (19) and that the branch line (20) is connected to a fresh air line (21) via a control element (22). Drallbrenner nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass in der Brennkammer (BK) die Führungsleitung (12) bündig mit der Brennstoff-Zuleitung (11) und dem Drallkörper (10) endet und dass die Führungsleitung (12) für die Verfahrensluft (VL) mit einer Lochringscheibe (13) abgeschlossen ist. Swirl burner according to claim 1 or 2,
characterized, that in the combustion chamber (BK) the guide line (12) ends flush with the fuel supply line (11) and the swirl body (10) and that the guide line (12) for the process air (VL) is closed with a perforated washer (13). Drallbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Anschluss an den Drallkörper (10) mittels einem Quarzglasrohrabschnitt (25) in der Brennkammer (BK) eine Flammenkammer (FK) abgeteilt ist, der koaxial zur Führungsleitung (12) für die Verfahrensluft (VL) angeordnet ist.Swirl burner according to one of claims 1 to 3,
characterized,
that after the swirl body (10) by means of a quartz glass tube section (25) in the combustion chamber (BK) a flame chamber (FK) is divided, which is arranged coaxially to the guide line (12) for the process air (VL). Drallbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Brennkammer (BK) eine wassergekühlte Grundplatte (14), eine wassergekühlte Deckelplatte (16) aufweist, die die offenen Stirnseiten eines Kammergehäuses (15) unter Zwischenlage von Dichtungen (17, 18) verschließen.Swirl burner according to one of Claims 1 to 4,
characterized,
that the combustion chamber (BK) has a water-cooled base plate (14), a water-cooled cover plate (16), which close the open end faces of a chamber housing (15) with seals (17, 18) interposed. Drallbrenner nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass Kammergehäuse (15) als Quarzglasrohrabschnitt ausgebildet ist und dass die Grundplatte (14) und die Deckelplatte (16) aus Aluminium bestehen. Swirl burner according to claim 5,
characterized, that chamber housing (15) is designed as a quartz glass tube section and that the base plate (14) and the cover plate (16) consist of aluminum. Drallbrenner nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kammergehäuse (15) koaxial zum Quarzglasrohrabschnitt (25) für die Flammenkammer (FK) angeordnet ist.Swirl burner according to claim 5 or 6,
characterized,
that the chamber housing (15) is arranged coaxially to the quartz glass tube section (25) for the flame chamber (FK). Drallbrenner nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das rückgeführte Abgas über ein Gebläse direkt als Verfahrensluft der Führungsleitung (12) zuführbar ist.Swirl burner according to claim 1,
characterized,
that the recirculated exhaust gas can be fed directly as process air to the guide line (12) via a blower. Drallbrenner nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das rückgeführte Abgas über einen fest installierten Bypass direkt der Führungsleitung (12) zuführbar ist.Swirl burner according to claim 1,
characterized,
that the recirculated exhaust gas can be fed directly to the guide line (12) via a permanently installed bypass.
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