DE20020441U1

DE20020441U1 - Boiler burner

Info

Publication number: DE20020441U1
Application number: DE20020441U
Authority: DE
Original assignee: Viessmann Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Viessmann Generations Group GmbH and Co KG
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2002-04-11
Anticipated expiration: 2010-12-02

Description

(18 442) Heizkessel-Brenner(18 442) Boiler burners

Die Neuerung betrifft einen Heizkessel-Brenner zum Verbrennen flüssiger Brennstoffe in einem Brennraum, bestehend aus einem Luftzufuhrgehäuse mit darin angeordnetem Düsenstock und aus einem Flammrohr, das anschlußseitig zum Luftzufuhrgehäuse mit Abgasrückführöffnungen versehenen ist.The innovation concerns a boiler burner for burning liquid fuels in a combustion chamber, consisting of an air supply housing with a nozzle assembly arranged therein and a flame tube which is provided with exhaust gas recirculation openings on the connection side to the air supply housing.

Ein Heizkessel-Brenner dieser Art ist bspw. nach dem DE 298 24 223 bekannt, wobei Verbrennungsluftzuführung und Abgasrückführöffnungen so ausgelegt sind, daß das Flammrohr als Vormisch- und Vorverdampfungsrohr wirkt. Dabei sind am düsenfernen, offenen Endbereich des Flammrohres diesen Endbereich im wesentlichen offen lassende Mittel zur Flammstabil&agr;sierung angeordnet. Ein solcher Brenner hat sich hinsichtlich der Reduktion von Emissionswerten (Abgasschalldruckpegel, Stickoxide) und der Anpassung an kleine, kurze Brennräume als weiter verbesserbar erwiesen, worin auch die der vorliegenden Neuerung zugrunde liegende Aufgabe besteht.A boiler burner of this type is known, for example, from DE 298 24 223, in which the combustion air supply and exhaust gas recirculation openings are designed in such a way that the flame tube acts as a premixing and pre-evaporation tube. In this case, means for flame stabilization are arranged on the open end area of the flame tube, which is remote from the nozzle, and which essentially leaves this end area open. Such a burner has proven to be capable of further improvement in terms of reducing emission values (exhaust gas sound pressure level, nitrogen oxides) and adapting to small, short combustion chambers, which is also the aim underlying the present innovation.

Diese Aufgabe ist mit einem Brenner der gattungsgemäßen Art nach der Neuerung dadurch gelöst, daß in Distanz ausströmseitig hinter dem Flammrohr eine feingewebe- oder gitterartige Brennfläche angeordnet ist, die zusammen mit dem Endrand des Flammrohres und ihrem Umfangsrand eine Zuströmöffnung für rückgeführtes Abgas begrenzt.This object is achieved with a burner of the generic type according to the innovation in that a fine-mesh or grid-like combustion surface is arranged at a distance on the outflow side behind the flame tube, which, together with the end edge of the flame tube and its peripheral edge, delimits an inflow opening for recirculated exhaust gas.

• ··

Bei dieser neuartigen Brennerausbildung wird also Abgas nicht nur am Fuße des Flammrohres rezirkuliert sondern zusätzlich auch stromauf im Nahbereich der mit Distanz dem Flammrohrende zugeordneten bzw. vorgeschalteten gitterartigen Brennfläche, die im übrigen insbesondere auch dafür sorgt, daß mit einem derart ausgebildeten Brenner auch Wärmeerzeuger mit kleinem, kurzen Brennraum bestückt werden können, ohne dabei evtl. ungünstiger werdende Emissionswerte in Kauf nehmen zu müssen.With this new type of burner design, exhaust gas is not only recirculated at the foot of the flame tube, but also upstream in the vicinity of the grid-like combustion surface that is located at a distance from the end of the flame tube or upstream of it. This also ensures that a burner designed in this way can also be used in heat generators with a small, short combustion chamber without having to accept potentially worsening emission values.

Die neuartige Brennerausbildung führt, wie sich gezeigt hat, zu einer Erhöhung der Gemischtemperatur stromauf des Drahtgewebes und auch zur Erhöhung der Drahtgewebetemperatur bei Start und im Betrieb.The novel burner design has been shown to lead to an increase in the mixture temperature upstream of the wire mesh and also to an increase in the wire mesh temperature during start-up and operation.

Um auf die Menge des im Nahbereich der Brennfläche rückgeführten Abgases Einfluß nehmen zu könnenm, besteht eine vorteilhafte und bevorzugte Ausführungsform darin, daß die Brennfläche von einer mit dem Flammrohr verbundenen Hülse getragen ist, die unter Ausbildung eines im Querschnitt ringförmigen, zur Zuströmöffnung führenden Abgasruckfuhrkanales mit Abgaseinströmöffnung den Endbereich des Flammrohres umfaßt. Jenachdem, wie lang der ringförmige, von der Hülse nach außen begrenzte Abgasrückführkanal bemessen ist, ergibt sich im Kanal für das Abgas ein mehr oder weniger großer Zuströmwiderstand, und auch die Einströmöffnung in den Ringkanal liegt für das aus der Heizkesselbrennkammer rückströmende Abgas mehr oder weniger weit entfernt.In order to be able to influence the amount of exhaust gas recirculated in the vicinity of the combustion surface, an advantageous and preferred embodiment consists in that the combustion surface is supported by a sleeve connected to the flame tube, which encloses the end region of the flame tube, forming an exhaust gas return channel with an annular cross section and leading to the inflow opening and an exhaust gas inflow opening. Depending on the length of the annular exhaust gas return channel, which is delimited on the outside by the sleeve, there is a greater or lesser inflow resistance in the channel for the exhaust gas, and the inflow opening into the annular channel is also more or less far away for the exhaust gas flowing back from the boiler combustion chamber.

Mit Rücksicht auf eine solche Einflußnahme wird die die Brennfläche tragende und den Abgasrückführkanal begrenzende Hülse in Bezug auf das Flammrohr vorteilhaft axial verstellbar ausgebildet, wodurch der Brenner an die Gegebenheiten des jeweiligen Brennraumes anpaßbar ist.In consideration of such an influence, the sleeve supporting the combustion surface and delimiting the exhaust gas recirculation channel is advantageously designed to be axially adjustable in relation to the flame tube, whereby the burner can be adapted to the conditions of the respective combustion chamber.

Eine weitere Ausführungsform besteht darin, daß der Durchmesser der Brennfläche größer bemessen ist als der Durchmesser der mit einem Tragkragen für die Brennfläche versehenen Hülse.A further embodiment consists in that the diameter of the burning surface is larger than the diameter of the sleeve provided with a supporting collar for the burning surface.

Der neuartige Brenner und weitere vorteilhafte Ausführungsformen
werden nachfolgend anhand der zeischnerischen Darstellung
von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The new burner and other advantageous embodiments
are explained below using the graphic representation
of embodiment examples explained in more detail.

Es zeigt schematischIt shows schematically

Fig.1-3 im Schnitt die Endbereiche von Flammrohren mit jeweils mit Distanz vorgesetzten Brennflächen unterschiedlicher
Konfiguration;Fig.1-3 in section the end areas of flame tubes with combustion surfaces of different sizes placed at a distance
Configuration;

Fig.4 die Ansicht des Flammrohres in Pfeilrichtung P gemäß
Fig.3 undFig.4 the view of the flame tube in the direction of arrow P according to
Fig.3 and

Fig.5,6 Längsschnitte durch den Gesamtbrenner in besonderer
Ausführungsform.Fig.5,6 Longitudinal sections through the entire burner in particular
embodiment.

Der Heizkessel-Brenner zum Verbrennen flüssiger Brennstoffe in einem Brennraum besteht aus einem Luftzufuhrgehäuse 1 mit darin angeordnetem Düsenstock 2 (siehe Fig.5,6) und aus einem Flammrohr 3, das anschlußseitig zum Luftzufuhrgehäuse 1 mit Abgasrückführöffnungen 4 versehenen ist. Bezüglich dieser bekannten und bei derartigen Brennern üblicherweise vorhandenen Merkmale wird auf die Fig. 5,6 verwiesen.The boiler burner for burning liquid fuels in a combustion chamber consists of an air supply housing 1 with a nozzle assembly 2 arranged therein (see Fig. 5, 6) and a flame tube 3 which is provided with exhaust gas recirculation openings 4 on the connection side to the air supply housing 1. With regard to these known features which are usually present in such burners, reference is made to Fig. 5, 6.

Für einen solchen Brenner ist nun wesentlich, daß in Distanz ausströmseitig hinter dem Flammrohr 3 eine feingewebe- oder gitterartige Brennfläche 6 angeordnet ist, die zusammen mit dem Endrand 3' des Flammrohres 3 und ihrem Umfangsrand 6' eine Zuströmöffnung 5 für rückgeführtes Abgas begrenzt.
Hierzu wird auf die Fig.l bis 3 verwiesen, die auch verdeutli-For such a burner, it is now essential that a fine-mesh or grid-like combustion surface 6 is arranged at a distance on the outflow side behind the flame tube 3, which, together with the end edge 3' of the flame tube 3 and its peripheral edge 6', delimits an inflow opening 5 for recirculated exhaust gas.
Please refer to Fig. 1 to 3, which also illustrate

-4--4-

chen, daß die Brennflächen 6 unterschiedliche Konfigurationen haben können, d.h., gemäß Fig.l ebenflächig und gemäß Fig.2,3 gewölbt oder auch halbkugelförmig ausgebildet sein können.that the focal surfaces 6 can have different configurations, i.e., they can be flat according to Fig.l and curved or hemispherical according to Fig.2,3.

Im Falle der Fig.l wird der Umfangsrand 6¹ der ebenen Brennfläche 6 von einem Haltering 6" repräsentiert, der mit drei oder vier Haltern 11 in geeigneter Weise am Ende des Flammrohres 3 befestigt ist. Bei gewölbter oder auch halbkugelförmiger Ausführungsform der Brennfläche 6 gemäß Fig.2 ist zur Darstellung der Abgaszuströmöffnung 5 ein Haltering 6" entbehrlich, d.h., hierbei wird der Umfangsrand 6' der Brennfläche 6 direkt von den Haltern 11 getragen.In the case of Fig. 1, the peripheral edge ^6' of the flat combustion surface 6 is represented by a retaining ring 6" which is attached to the end of the flame tube 3 in a suitable manner with three or four holders 11. In the case of a curved or hemispherical embodiment of the combustion surface 6 according to Fig. 2, a retaining ring 6" is not required to represent the exhaust gas inflow opening 5, ie the peripheral edge 6' of the combustion surface 6 is carried directly by the holders 11.

Die Abga s zu Strömöffnung 5 ist auch noch im Sinne der Fig. 3,4 darstellbar, d.h., hierbei ist der Endrand des Flammrohres 3 in Teilbereichen T nach innen eingezogen, und der Umgangsrand 6' der Brennfläche 6 sitzt an den zwischen den Teilbereichen T unverformt gebliebenen Wandteilen 3" des Flammrohrendes.The exhaust gas s to flow opening 5 can also be represented in the sense of Fig. 3,4, i.e., here the end edge of the flame tube 3 is drawn inwards in partial areas T, and the peripheral edge 6' of the combustion surface 6 sits on the wall parts 3" of the flame tube end that have remained undeformed between the partial areas T.

Die Ausführungsformen nach den Fig.5,6 weichen insofern von den vorbeschriebenen ab, als hierbei die Brennfläche 6 von einer mit dem Flammrohr 3 verbundenen Hülse 7 getragen ist, die unter Ausbildung eines ringförmigen, zur Zuströmöffnung 5 führenden Abgasruckführkanales 8 mit Abgaseinströmöffnung 5' den Endbereich 9 des Flammrohres 3 umfaßt.The embodiments according to Fig. 5, 6 differ from those described above in that the combustion surface 6 is supported by a sleeve 7 connected to the flame tube 3, which sleeve 7 surrounds the end region 9 of the flame tube 3 to form an annular exhaust gas return channel 8 leading to the inflow opening 5 with an exhaust gas inflow opening 5'.

Aus den einleitend genannten Gründen kann dabei die die Brennfläche 6 tragende Hülse 7 in Bezug auf das Flammrohr 3 axial verstellbar dem Flammrohr 3 zugeordnet sein. Die auch hierbei vorhandenen Halter 11 sind bei dieser bevorzugten Ausführungsform einerseits fest mit dem Hülsenende verbunden und stehen andererseits bspw. mit Schiebekontakt mit dem Flammrohr 3 in Verbindung. Gegf. zusätzlich vorgesehene Haltestege II¹ For the reasons mentioned above, the sleeve 7 carrying the combustion surface 6 can be assigned to the flame tube 3 in an axially adjustable manner with respect to the flame tube 3. The holders 11 also present here are, in this preferred embodiment, firmly connected to the sleeve end on the one hand and are connected to the flame tube 3 on the other hand, for example with sliding contact. If necessary, additionally provided holding webs II ¹

• · &diams; '· · &diams; · &diams;• · &diams; '· · &diams; · &diams;

-5--5-

sorgen für eine axial orientierte Haltung der Brennfläche 6 zum Flammrohr 3. In Fig.5 ist außerdem unterhalb der Schnittdarstellung des Brenners eine stärker nach rechts verschobene Stellung der Hülse 7 mit der zugehörigen Brennfläche 6 verdeutlicht, die für das rückströmende Abgas einen geringeren Einströmwiderstand bietet.ensure an axially oriented position of the combustion surface 6 to the flame tube 3. In Fig.5, below the sectional view of the burner, a position of the sleeve 7 with the associated combustion surface 6 shifted more to the right is also shown, which offers a lower inflow resistance for the backflowing exhaust gas.

Bei den beiden Ausführungsbeispielen nach den Fig.5,6 ist der Durchmesser D der Brennfläche 6 größer bemessen als der Durchmesser D¹ der mit einem Tragkragen 10 für die Brennfläche 6 versehenen Hülse 7. Ein solch größerer Durchmesser liegt auch bei den Ausfuhrungsformen nach den Fig. 1,2 vor, obgleich dort keine Hülse 7 vorhanden ist.In the two embodiments according to Figs. 5, 6, the diameter D of the focal surface 6 is larger than the diameter D ¹ of the sleeve 7 provided with a support collar 10 for the focal surface 6. Such a larger diameter is also present in the embodiments according to Figs. 1, 2, although no sleeve 7 is present there.

• · · J· · J

Claims

1. Boiler burner for burning liquid fuels in a combustion chamber, consisting of an air supply housing ( 1 ) with a nozzle assembly ( 2 ) arranged therein and of a flame tube ( 3 ) which is provided with exhaust gas recirculation openings ( 4 ) on the connection side to the air supply housing ( 1 ), characterized in that a fine-mesh or grid-like combustion surface ( 6 ) is arranged at a distance on the outflow side behind the flame tube ( 3 ), which together with the end edge ( 3 ') of the flame tube ( 3 ) and its peripheral edge ( 6 ') delimits an inflow opening ( 5 ) for recirculated exhaust gas.

2. Burner according to claim 1, characterized in that the combustion surface ( 6 ) is carried by a sleeve ( 7 ) connected to the flame tube ( 3 ), which sleeve encloses the end region ( 9) of the flame tube (3) to form an annular exhaust gas recirculation channel (8 ) with exhaust gas inflow opening ( 5 ') leading to the inflow opening ( 5 ).

3. Burner according to claim 2, characterized in that the sleeve ( 7 ) carrying the combustion surface ( 6 ) is axially adjustable with respect to the flame tube ( 3 ).

4. Burner according to claim 2 or 3, characterized in that the diameter (D) of the burning surface ( 6 ) is larger than the diameter (D') of the sleeve ( 7 ) provided with a supporting collar ( 10 ) for the burning surface ( 6 ).

5. Burner according to one of claims 1 to 4, characterized in that the combustion surface ( 6 ) is designed in the form of a hemisphere.

6. Burner according to claim 4, characterized in that the burner surface ( 6 ) is flat and the support collar ( 10 ) is in the form of a truncated cone diverging towards the burner surface ( 6 ).

7. Burner according to claim 1, characterized in that the peripheral edge ( 6 ') of the combustion surface ( 6 ) is fixed to the end edge ( 3 ') of the flame tube ( 3 ) by means of holders ( 11 ).

8. Burner according to claim 1, characterized in that the peripheral edge ( 6 ') of the flat or flatly curved combustion surface ( 6 ) is fastened to a retaining ring ( 6 ") and this is connected to the end edge ( 3 ') of the flame tube ( 3 ) by holders ( 11 ).

9. Burner according to claim 1, characterized in that the end edge ( 3 ') of the flame tube ( 3 ) is drawn inwards in partial areas (T) and the peripheral edge ( 6 ') of the combustion surface ( 6 ) is fastened to the wall parts ( 3 ") of the flame tube end which remain undeformed between the partial areas (T).