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WO2011022847A1 - Brenner zur erzeugung eines heissgasstromes - Google Patents

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Publication number
WO2011022847A1
WO2011022847A1 PCT/CH2009/000287 CH2009000287W WO2011022847A1 WO 2011022847 A1 WO2011022847 A1 WO 2011022847A1 CH 2009000287 W CH2009000287 W CH 2009000287W WO 2011022847 A1 WO2011022847 A1 WO 2011022847A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
burner
injectors
air
flow channel
flow
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.)
Ceased
Application number
PCT/CH2009/000287
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Philippe Maeder
Matthias Bobst
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.)
Ammann Schweiz AG
Original Assignee
Ammann Schweiz AG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ammann Schweiz AG filed Critical Ammann Schweiz AG
Priority to PCT/CH2009/000287 priority Critical patent/WO2011022847A1/de
Publication of WO2011022847A1 publication Critical patent/WO2011022847A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36—Details
    • F23D11/40—Mixing tubes; Burner heads
    • F23D11/402—Mixing chambers downstream of the nozzle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/001—Spraying nozzle combined with forced draft fan in one unit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36—Details
    • F23D11/38—Nozzles; Cleaning devices therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2210/00—Noise abatement
    • F23D2210/101—Noise abatement using noise dampening material

Definitions

  • the invention relates to a burner for generating a hot gas stream, and a H thoroughlygaserzeu- ger with the burner according to the preambles of the independent claims.
  • burners fired by fossil fuels are generally used, in which the fuel is finely distributed and burned in a stream of combustion air.
  • a blower driven by electrical energy is usually used, which, depending on size and power, forms a not inconsiderable proportion of the investment and operating costs of such a burner.
  • This task is done by the burner and the
  • the invention relates in a first aspect to a preferably suitable for heavy oil burner for generating a hot gas stream for heating or drying purposes.
  • the burner comprises a burner jacket and has injectors which are supplied with forced air during normal operation of the burner and suck in fresh air from the environment via one or more suction openings in the burner jacket. During operation, this fresh air mixes within the burner with the blower air expanded via the injectors and is then supplied to the combustion zone.
  • the burner is designed such that the outlet openings of the injectors are covered by the burner jacket, ie are hidden behind the burner jacket in a side view of the burner.
  • Such burners according to the invention have significantly lower noise emissions compared with the burners known from the state of the art for the same performance and economic efficiency.
  • the intake openings of the burner jacket are of a single covering device, preferably of a circumferential collar, or of several individual covering devices, For example, individual hood-shaped covers, hidden, so that they are hidden in a side view of the burner behind the cover or the. This makes it possible to achieve a further reduction in noise emissions.
  • the covering devices are designed in such a way that the intake ambient air, on its way to the outlet openings of the injectors, experiences a deflection of more than 90 °, in particular of approximately 180 °, since this favors a further reduction of the noise emissions.
  • these covering devices be provided with a sound-absorbing lining, whereby a large part of the sound generated by the ejectors when the air blows out is intercepted.
  • the burner jacket limits a flow channel with an annular cross-section for transporting the fresh air drawn in to the combustion zone, in which a plurality of injectors protrude in the direction of flow.
  • the burner jacket forms the outer boundary of an annular flow channel for the combustion air flow formed by the expanded air blown through the injectors and the ambient air sucked in via the suction openings.
  • the injectors relative to the circular ring cross-section of the flow channel, enter the flow channel circumferentially uniformly distributed.
  • This design favors the creation of a uniform stable combustion air flow in the flow channel and at the outlet and allows at the same time a cooling of the burner jacket with this air flow in a structurally simple construction of the burner. It is further preferred that the injectors are arranged on two concentric pitch circles In ⁇ , preferably having offset circumferential positions, as this a more even inflow of the blower expanded air is possible in the flow channel.
  • the burner jacket has a substantially circumferentially circumferential suction opening, i. an intake opening which extends over the entire circumference of the burner jacket and is interrupted at most by narrow webs or ribs.
  • a suction opening has low pressure losses when flowing through is therefore conducive to good efficiency of the burner.
  • the burner is designed such that the outlet openings of the injectors, as seen in the flow direction, are arranged at at least two different axial positions. This ensures a stable air flow even with relatively long flow channels.
  • those injectors whose outlet openings are arranged upstream on top are fed from a plenum with fan air, while the injectors whose outlet openings are arranged downstream of the aforementioned injectors, fed from a flow channel, which also from the collecting space is supplied with forced air and in which combustion air flows during operation to the combustion zone.
  • the inlet openings of the injectors fed from the flow channel are arranged in the flow channel in such a way that part of the kinetic flow energy of the combustion air flow flowing in this flow channel is converted into pressure energy for expansion in the injectors.
  • the burner has concentrically arranged, preferably annular exit cross-sections for a fuel-carrying air flow and combustion air and is designed such that the outermost of the concentric outlet cross-sections is fed in operation with the intake via the injectors fresh air , As a result, a sheath flow of combustion air is placed around the fuel-carrying flow in operation, which is conducive to a stable combustion zone and complete combustion.
  • a second aspect of the invention relates to a hot gas generator having a
  • Combustion chamber which forms a combustion chamber into which a burner according to the first aspect of the invention opens, such that the combustion chamber in operation surrounds the combustion zone.
  • Hot gas generator has this a plurality of preferably identical burner according to the first aspect of the invention, which open into the combustion chamber, wherein it is further preferred that these on identical axia- len positions with respect to the flow direction of the hot gas generated during operation with the hot gas generator open into the furnace.
  • hot gas generators according to the invention having virtually any heating power can be provided with a burner size.
  • FIG. 1 is a perspective top view obliquely from above of a heavy oil burner according to the invention
  • FIG. 2 shows a vertical section through the heavy oil burner from FIG. 1; FIG. and
  • FIGS. 1 and 2 shows a perspective sectional view through the burner arrangement of the burner from FIGS. 1 and 2.
  • FIGS. 1 and 2 A preferred embodiment of the burner according to the invention in the form of a heavy oil burner 1 is shown in FIGS. 1 and 2, once in a perspective plan view and once in a vertical section.
  • the burner basically consists of a single-stage radial fan 2 for providing the combustion air and a burner assembly 3, which are screwed together.
  • Fig. 2 in conjunction with Fig. 3, which shows the burner assembly 3 in perspective in section, can be seen in the center of the
  • Burner assembly 3 a burner lance 4, at the burner exit side or Verbrennungsennungszonen wornem end a nozzle body 5 with nozzle holes (not shown) is arranged. At its other end, the burner lance 4 is connected to a supply line 20 for heavy oil. Within the burner lance 4, a central bore is present. the one which connects the supply line 20 with the nozzle body 5.
  • the burner lance 4 is coaxially surrounded by a first tube 6, which in the region of the outlet of the nozzle bores from the nozzle body 5 has an insert 7, which tapers the tube cross-section in this area.
  • a first annular flow channel 8 is formed, which has its smallest flow cross-section in the region of the outlet of the nozzle holes from the nozzle body 5 and a first Throttle valve 9 is connectable to the outlet side of the blower 2.
  • a spiral guide plate 10 Upstream of the nozzle body 5 in the first flow channel 8 is a spiral guide plate 10, which imparts a twist to the air flowing during operation through the flow channel 8 before it enters the region of the flow channel 8 bounded by the insert 7.
  • the baffle 10 is supported by the burner lance 4 and is firmly connected thereto.
  • the first tube 6 is coaxially surrounded by a second tube 12, which in turn is coaxially surrounded by a third tube 16, which has a nozzle-like insert 19 in the region of its burner outlet end.
  • the insert 19 tapers the tube cross-section in this area towards the burner outlet-side end first suddenly and then steadily increasing.
  • a second annular flow channel 17 for combustion air is formed between the second tube 12 with the nozzle ring 14 and the third tube 16 with the insert 19, a second annular flow channel 17 for combustion air is formed.
  • This second flow channel 17 is connected via a second throttle valve 18 with the outlet side of the blower 2.
  • the insert 19 surrounds the first tube 6 with the insert 7 arranged therein in the area of the outlet-side end of the insert 7 and delimits the in this region between it and the nozzle ring 14 formed second flow channel 17 such that in operation emerging from the second flow channel 17
  • the third tube 16 is coaxially surrounded by a fourth tube 21, which here forms the claimed burner jacket. Between the third tube 16 and the fourth tube 21, a third annular flow channel 22 is formed.
  • the fourth tube 21 surrounds the third tube 16 in the region of the outlet end of the same such that during operation the exiting from the third flow channel 22 air flow L an envelope flow around the third tube 16 and thus from the second flow channel 17 exiting air flow V forms.
  • the third flow channel 22 is connected via a plurality of injector tubes 23 with a collecting space 25 for combustion air, which is connectable via the second throttle valve 18 with the pressure side of the blower 2.
  • the injector tubes 23 are distributed uniformly over the circumference of the transverse section of the third flow channel 22 on two concentric pitch circles with offset circumferential positions.
  • the fourth tube 21 has a circumferentially substantially circumferential suction opening 24 which connects the third flow channel 22 surrounded by this tube 21 and the outlet sides of the injector tubes 23 to the environment.
  • the intake opening 24 is dimensioned such that the fourth tube 21 covers the outlets of the injector tubes 23, so these are hidden in the side view under the fourth tube 21.
  • Downstream of the aforementioned Injektorrohre 23 opens a variety of other injectors 30 in the third flow channel 22, which branch off combustion air from the second flow channel 17 and expand into the third flow channel 22, creating an injector in the third flow channel 22.
  • These injector tubes 30 are uniformly distributed over the circumference of the third flow channel 22. As can also be seen, they branch off the extracted combustion air from the second flow channel 17 at an angle of approximately 40 ° to the flow direction of this flow channel, so that in operation part of the existing flow energy is converted into pressure energy for expansion.
  • the suction opening 24 is covered by a circumferential collar 29 (sophisticated covering device), such that the suction opening 24 is hidden behind the collar 29 in a side view of the burner.
  • a circumferential collar 29 covering device
  • the burner lance 4 is supplied via a fuel pump (not shown) heavy oil, which is then injected via the nozzle bores of the nozzle body 5 in the first flow channel 8.
  • air is supplied from the blower 2 to the first flow channel 8 via the first throttle valve 9 and a first plenum 26 and the second flow channel 17 via the second throttle valve 18 and a second plenum 25.
  • the air flowing in the first flow channel 8 passes through the region in which the spiral baffle 10 is arranged, and then enters as a swirl flow in the region in which the heavy oil is injected via the nozzle bores of the nozzle body 5 in the first flow channel 8. She tears the injected heavy oil with it and then enters as air flow Z with finely divided Schwerölteil ⁇ chen from the insert 7 of the first tube 6 from, to then be burned in the adjoining the burner outlet combustion zone.
  • the guided in the second flow channel 17 combustion air is divided into two partial streams.
  • the first partial flow is expanded via the injector tubes 30 into the third flow channel 22, while the second partial flow enters in the region of the outlet-side end of the second flow channel 17 into a swirl body 27 arranged there, which it leaves as swirl flow.
  • the second partial flow enters the nozzle-shaped insert 19, which forms the outlet-side end of the second flow channel 17. He then leaves this as a spirally rotating flow, which forms a sheath flow of combustion air V to the air flow Z exiting from the insert 7 and thus from the first flow channel 8 with the atomized heavy oil contained therein.
  • a subset of the amount of combustion air V entering the second plenum 25 via the second throttle valve 18 is expanded via the injector tubes 23 into the third flow channel 22.
  • fresh air from the environment is drawn into the third flow channel 22 through the injector effect generated by these injector tubes 23 and injector tubes 30 via the downstream injector tubes 30, which then mixes with the air expanded via the injectors 23, 30 and in the third flow channel 23 continues to flow.
  • this air flow passes through an arrangement of guide ribs 28 before it emerges therefrom, thereby forming a straight-lined envelope flow Z around the spiral envelope flow of combustion air V emerging from the second flow channel 17.
  • the burner 1 can also be operated with a fuel gas. ben.
  • a further annular flow channel 13 is formed between the first tube 6 and the second tube 12, which opens into a nozzle ring 14 on the burner outlet side and is connected at its other end to a fuel gas feed line 15. Via this further flow channel 13, fuel gas can be conducted from the fuel gas supply 15 to the nozzle ring 14, for injecting the fuel gas into the combustion zone.
  • the throttle valves 9, 18 can be adjusted individually such that a desired flame pattern is obtained, optionally with additional adjustment of the axial position of the burner lance 4 and the amount of fuel supplied. If an operation with fuel gas takes place, the supplied fuel gas amount can be adjusted.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Brenner (1) zur Erzeugung eines Heissgasstromes zu Heizzwecken, wobei der Brenner (1) einen Brennermantel (21) und Injektoren (23, 30) aufweist, welche bei bestimmungsgemässem Betrieb mit Gebläseluft gespeist werden und über eine oder mehrere Ansaugöffnungen (24) im Brennermantel (21) Frischluft aus der Umgebung ansaugen, welche innerhalb des Brenners (1) der Verbrennungszone zugeführt wird. Dabei sind die Austrittsöffnungen der Injektoren (23, 30) vom Brennermantel (21) überdeckt. Derartige erf indungsgemässe Brenner (1) wiesen gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten gattungsgemässen Brennern bei gleicher Leistung und Wirtschaftlichkeit deutlich geringerer Geräuschemissionen auf.

Description

Brenner zur Erzeugung eines Heissgasstromes
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft einen Brenner zur Erzeugung eines Heissgasstromes, sowie einen Heissgaserzeu- ger mit dem Brenner gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche. STAND DER TECHNIK
Zur Erzeugung von Heissgasströmen für Trock- nungs- und Erhitzungszwecke in der Industrie, z.B. für die Trocknung und Erhitzung von granuliertem Mineralmaterial bei der Asphaltherstellung, kommen in der Regel mit fossilen Brennstoffen befeuerte Brenner zum Einsatz, bei denen der Brennstoff in einem Verbrennungsluftstrom fein verteilt und verbrannt wird. Für die Erzeugung dieses Verbrennungsluftstromes wird üblicherweise ein mit elektrischer Energie angetriebenes Gebläse verwendet, welches je nach Grosse bzw. Leistung einen nicht unerheblichen Anteil an den Investitions- und Betriebskosten eines solchen Brenners bildet.
Um das Gebläse und damit den im Betrieb zusätzlich zur Brennstoffenergie erforderlichen Bedarf an elektrischer Energie so gering wie möglich zu halten, wird heute bei einigen Brennern ein Teil der vom Gebläse gelieferten Verbrennungsluft vor deren Zuführung zur Verbrennungszone über Injektoren teilweise expandiert und mittels der so erzeugten Injektorwirkung zusätzliche Frischluft aus der Umgebung angesaugt, welche dann zusammen mit der expandierten Gebläseluft der Verbrennungszone zugeführt wird.
Neben dem Vorteil geringerer Investitionsund Betriebskosten ergibt sich bei diesen Brennerbauarten jedoch der Nachteil, dass die Ansaugung der Frischluft mittels Injektoren mit einer starken Geräuschentwicklung verbunden ist, weshalb derartige Brenner vielerorts nicht einsetzbar sind.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es stellt sich deshalb die Aufgabe, einen Brenner mit Injektoren zur Ansaugung zusätzlicher Frischluft sowie einen Heissgaserzeuger mit einem solchen Brenner zur Verfügung zu stellen, welche die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen oder zumindest teilweise vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch den Brenner und den
Heissgaserzeuger gemäss den unabhängigen Patentansprüchen gelöst .
Gemäss Patentanspruch 1 betrifft die Erfindung in einem ersten Aspekt einen bevorzugterweise für Schweröl geeigneten Brenner zur Erzeugung eines Heiss- gasstromes zu Heiz- bzw. Trocknungszwecken. Der Brenner umfasst einen Brennermantel und weist Injektoren auf, welche beim bestimmungsgemässen Betrieb des Brenners mit Gebläseluft gespeist werden und über eine oder mehrere Ansaugöffnungen im Brennermantel Frischluft aus der Umgebung ansaugen. Diese Frischluft vermischt sich im Betrieb innerhalb des Brenners mit der über die Injektoren expandierten Gebläseluft und wird dann der Verbrennungszone zugeführt. Dabei ist der Brenner derartig ausgestal- tet, dass die Austrittsöffnungen der Injektoren vom Brennermantel überdeckt sind, also bei einer Seitenansicht des Brenners hinter dem Brennermantel verborgen sind.
Derartige erfindungsgemässe Brenner weisen gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten gat- tungsgemässen Brennern bei gleicher Leistung und Wirtschaftlichkeit deutlich geringerer Geräuschemissionen auf .
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Ansaugöffnungen des Brennermantels von einer einzigen Ab- deckvorrichtung, bevorzugterweise von einem umlaufenden Kragen, oder von mehreren einzelnen Abdeckvorrichtungen, z.B. einzelnen haubenförmigen Abdeckungen, verdeckt, so dass diese bei einer Seitenansicht des Brenners hinter der bzw. den Abdeckvorrichtungen verborgen sind. Hierdurch lässt sich eine weitere Verringerung der Geräuschemissionen erreichen.
Dabei ist es weiter bevorzugt, wenn die Abdeckvorrichtungen derartig ausgebildet sind, dass die angesaugte Umgebungsluft auf ihrem Weg zu den Austrittsöffnungen der Injektoren eine Umlenkung von mehr als 90°, insbesondere von etwa 180° erfährt, da dies eine weitere Reduktion der Geräuschemissionen begünstigt.
Weiter ist es bei Ausführungsformen des er- findungsgemässen Brenners, bei denen die Ansaugöffnungen des Brennermantels von Abdeckvorrichtungen verdeckt sind, bevorzugt, dass diese Abdeckvorrichtungen mit einer schallabsorbierenden Auskleidung versehen sind, wodurch ein Grossteil des beim Austritt der Gebläseluft aus den Inkjektoren erzeugten Schalls abgefangen wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform begrenzt der Brennermantel einen Strömungskanal mit kreisringförmigen Querschnitt für den Transport der angesaugten Frischluft zur Verbrennungszone, in welchen in Strömungsrichtung eine Vielzahl Injektoren hineinragen. Der Brennermantel bildet also in diesem Fall die äussere Begrenzung eines kreisringförmigen Strömungskanals für den aus über die Injektoren expandierter Gebläseluft und über die Ansaugöffnungen angesaugter Umgebungsluft gebildeten Verbrennungsluftstrom. Zudem ist es bevorzugt, dass die Injektoren bezogen auf den Kreisringquerschnitt des Strömungskanals umfangsmässig gleichmässig verteilt in den Strömungskanal eintreten.
Diese Bauweise begünstigt bei einem konstruktiv einfachen Aufbau des Brenners die Erzeugung einer gleichmässigen stabilen Verbrennungsluftströmung in dem Strömungskanal und an dessen Austritt und ermöglicht gleichzeitig eine Kühlung des Brennermantels mit dieser Luftströmung. Dabei ist es weiter bevorzugt, dass die In¬ jektoren auf zwei konzentrischen Teilkreisen angeordnet sind, bevorzugterweise mit versetzten Umfangspositionen, da hierdurch eine noch gleichmässigere Einströmung der expandierten Gebläseluft in den Strömungskanal möglich ist.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Brenners weist der Brennermantel eine im Wesentlichen umfangsmässig umlaufende Ansaugöffnung auf, d.h. eine Ansaugöffnung, welche sich über den gesamten Umfang des Brennermantels erstreckt und allenfalls durch schmale Stege oder Rippen unterbrochen ist. Eine solche Ansaugöffnung weist geringe Druckverluste beim Durchströmen auf ist daher einem guten Wirkungsgrad des Brenners förderlich.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Brenner derartig ausgebildet, dass die Austrittsöffnungen der Injektoren in Strömungsrichtung gesehen an mindestens zwei verschiedenen axialen Positionen angeordnet sind. Hierdurch lässt sich eine stabile Luftströmung auch bei relativ langen Strömungskanälen sicherstellen.
Dabei ist weiter bevorzugt, dass diejenigen Injektoren, deren Austrittsöffnungen stromaufwärts zuoberst angeordnet sind, aus einem Sammelraum mit Gebläse- luft gespeist werden, während die Injektoren, deren Austrittsöffnungen stromabwärts von den zuvor genannten Injektoren angeordnet sind, aus einem Strömungskanal gespeist werden, welcher ebenfalls aus dem Sammelraum mit Gebläseluft gespeist wird und in welchem im Betrieb Ver- brennungsluft zur Verbrennungszone strömt. Auf diese
Weise ist es möglich, die Unterschiede der Druckdifferenzen über den Injektoren zwischen stromaufwärts und stromabwärts positionierten Injektoren in engen Grenzen zu halten und dadurch einen über den gesamten Betriebsbe- reich des Brenners stabilen Betrieb zu gewährleisten. Dabei ist es weiter bevorzugt, dass die Eintrittsöffnungen der aus dem Strömungskanal gespeisten Injektoren derartig in dem Strömungskanal angeordnet sind, dass im Betrieb ein Teil der kinetischen Strömungsenergie der in diesem Strömungskanal strömenden Verbren- nungsluftströmung umgewandelt wird in Druckenergie für die Expansion in den Injektoren. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die in dem Strömungskanal geführte Strömung für den Eintritt in den jeweiligen Injektor keine oder nur eine geringfügige Umlenkung erfährt, bzw. bevor- zugterweise erst innerhalb des Injektors eine grossere Umlenkung erfährt.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Brenner konzentrisch zueinander angeordnete, bevorzugterweise kreisringförmige Austrittsquer- schnitte für einen den Brennstoff tragenden Luftstrom und für Verbrennungsluft auf und ist derartig ausgebildet, dass der äusserste der konzentrischen Austrittsquerschnitte im Betrieb mit der über die Injektoren angesaugten Frischluft gespeist wird. Hierdurch wird im Betrieb eine Hüllströmung aus Verbrennungsluft um die den Brennstoff tragende Strömung gelegt, was einer stabilen Verbrennungszone und einer vollständigen Verbrennung förderlich ist.
Gemäss Anspruch 14 betrifft ein zweiter As- pekt der Erfindung einen Heissgaserzeuger mit einer
Brennkammer, welche einen Feuerraum bildet, in den ein Brenner gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung einmündet, derart, dass der Feuerraum im Betrieb die Verbrennungszone umgibt. Bei einer solchen Verwendung des erfindungs- gemässen Brenners für einen Heissgaserzeuger treten die Vorteile der Erfindung besonders deutlich zu Tage.
In einer bevorzugten Ausführungsform des
Heissgaserzeugers weist dieser eine Vielzahl bevorzugterweise identischer Brenner gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung auf, welche in den Feuerraum einmünden, wobei es weiter bevorzugt ist, dass diese auf identischen axia- len Positionen bezüglich der Strömungsrichtung des im Betrieb mit dem Heissgaserzeuger erzeugten Heissgases in den Feuerraum einmünden. Auf diese Weise können mit einer Brennergrösse erfindungsgemässe Heissgaserzeuger mit praktisch beliebiger Heizleistung bereitgestellt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Ausgestaltungen, Vorteile und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Draufsicht von schräg oben auf einen erfindungsgemässen Schwerölbrenner;
Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch den Schwerölbrenner aus Fig. 1; und
Fig. 3 eine perspektivische Schnittdarstellung durch die Brenneranordnung des Brenners aus den Figuren 1 und 2.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfin- dungsgemässen Brenners in Form eines Schwerölbrenners 1 ist in den Figuren 1 und 2 gezeigt, einmal in einer perspektivischen Draufsicht und einmal im Vertikalschnitt. Wie zu erkennen ist, besteht der Brenner grundsätzlich aus einem einstufigen Radialgebläse 2 zur Bereitstellung der Verbrennungsluft und einer Brenneranordnung 3, welche miteinander verschraubt sind.
Wie aus Fig. 2 in Zusammenschau mit Fig. 3, welche die Brenneranordnung 3 perspektivisch im Schnitt zeigt, zu erkennen ist, befindet sich im Zentrum der
Brenneranordnung 3 eine Brennerlanze 4, an deren brenner- austrittsseitigem bzw. verbrennungszonenseitigem Ende ein Düsenkörper 5 mit Düsenbohrungen (nicht gezeigt) angeordnet ist. An ihrem anderen Ende ist die Brennerlanze 4 mit einer Zuführungsleitung 20 für Schweröl verbunden. Innerhalb der Brennerlanze 4 ist eine zentrale Bohrung vorhan- den, welche die Zuführungsleitung 20 mit dem Düsenkörper 5 verbindet.
Die Brennerlanze 4 wird koaxial von einem ersten Rohr 6 umgeben, welches im Bereich des Austritts der Düsenbohrungen aus dem Düsenkörper 5 einen Einsatz 7 aufweist, welcher den Rohrquerschnitt in diesem Bereich verjüngt. Zwischen dem Rohr 6 mit dem endseitig in diesem angeordneten Einsatz 7 und der Brennerlanze 4 mit dem dazu gehörenden Düsenkörper 5 wird ein erster, kreisringförmiger Strömungskanal 8 gebildet, welcher im Bereich des Austritts der Düsenbohrungen aus dem Düsenkörper 5 seinen kleinsten Strömungsquerschnitt aufweist und über eine erste Drosselklappe 9 mit der Austrittsseite des Gebläses 2 verbindbar ist.
Stromaufwärts vom Düsenkörper 5 im ersten Strömungskanal 8 befindet sich ein spiralförmiges Leitblech 10, welches der im Betrieb durch den Strömungskanal 8 strömenden Luft vor ihrem Eintreten in den vom Einsatz 7 begrenzten Bereich des Strömungskanals 8 einen Drall aufprägt. Das Leitblech 10 wird von der Brennerlanze 4 getragen und ist fest mit dieser verbunden.
Das erste Rohr 6 ist koaxial von einem zweiten Rohr 12 umgeben, welches wiederum koaxial von einem dritten Rohr 16 umgeben ist, welches im Bereich seines brenneraustrittsseitigen Endes einen düsenartigen Einsatz 19 aufweist. Der Einsatz 19 verjüngt den Rohrquerschnitt in diesem Bereich zum brenneraustrittsseitigen Ende hin zuerst sprunghaft und danach stetig zunehmend. Zwischen dem zweiten Rohr 12 mit dem Düsenring 14 und dem dritten Rohr 16 mit dem Einsatz 19 wird ein zweiter, kreisring- förmiger Strömungskanal 17 für Verbrennungsluft gebildet. Dieser zweite Strömungskanal 17 ist über eine zweite Drosselklappe 18 mit der Austrittsseite des Gebläses 2 verbindbar.
Der Einsatz 19 umgibt das erste Rohr 6 mit dem darin angeordneten Einsatz 7 im Bereich des aus- trittsseitigen Endes des Einsatzes 7 und begrenzt den in diesem Bereich zwischen ihm und dem Düsenring 14 gebildeten zweiten Strömungskanal 17 derart, dass im Betrieb die aus dem zweiten Strömungskanal 17 austretende
Verbrennungsluft V eine Hüllströmung um den aus dem
Einsatz 7 und damit aus dem ersten Strömungskanal 8 austretenden und zerstäubtes Öl tragenden Luftstrom Z herum bildet.
Das dritte Rohr 16 ist koaxial von einem vierten Rohr 21 umgeben, welches hier den anspruchsge- mässen Brennermantel bildet. Zwischen dem dritten Rohr 16 und dem vierten Rohr 21 wird ein dritter kreisringförmiger Strömungskanal 22 gebildet. Das vierte Rohr 21 umgibt das dritte Rohr 16 im Bereich des austrittsseitigen Endes desselben derart, dass im Betrieb die aus dem dritten Strömungskanal 22 austretende Luftströmung L eine Hüll- Strömung um den aus dem dritten Rohr 16 und damit aus dem zweiten Strömungskanal 17 austretenden Luftstrom V bildet.
Wie weiter zu erkennen ist, ist der dritte Strömungskanal 22 über eine Vielzahl von Injektorrohren 23 mit einem Sammelraum 25 für Verbrennungsluft verbunden, der über die zweite Drosselklappe 18 mit der Druckseite des Gebläses 2 verbindbar ist. Die Injektorrohre 23 sind auf zwei konzentrischen Teilkreisen mit versetzten Umfangspositionen gleichmässig über den Umfang des Quer- Schnitts des dritten Strömungskanals 22 verteilt.
Im Bereich der Injektorrohre 23 weist das vierte Rohr 21 eine umfangsmässig im wesentlichen umlaufende Ansaugöffnung 24 auf, welche den von diesem Rohr 21 umgebenen dritten Strömungskanal 22 und die Austritts- Seiten der Injektorrohre 23 mit der Umgebung verbindet. Dabei ist die Ansaugöffnung 24 derartig dimensioniert, dass das vierte Rohr 21 die Austritte der Injektorrohre 23 überdeckt, diese also in der Seitenansicht unter dem vierten Rohr 21 verborgen sind.
Stromabwärts der zuvor erwähnten Injektorrohre 23 mündet eine Vielzahl weiterer Injektoren 30 in den dritten Strömungskanal 22 ein, welche Verbrennungsluft aus dem zweiten Strömungskanal 17 abzweigen und in den dritten Strömungskanal 22 expandieren, unter Erzeugung einer Injektorwirkung im dritten Strömungskanal 22. Auch diese Injektorrohre 30 sind gleichmässig über den Umfang des dritten Strömungskanals 22 verteilt. Wie weiter zu erkennen ist, zweigen sie die entnommene Verbrennungsluft aus dem zweiten Strömungskanal 17 unter einem Winkel von etwa 40° zur Durchströmungsrichtung dieses Strömungskanals ab, so dass im Betrieb ein Teil der vor- handen Strömungsenergie in Druckenergie für die Expansion umgewandelt wird.
Wie weiter zu erkennen ist, ist die Ansaugöffnung 24 von einem umlaufenden Kragen 29 (anspruchsge- mässe Abdeckvorrichtung) abgedeckt, derart, dass die An- Säugöffnung 24 in einer Seitenansicht des Brenners hinter dem Kragen 29 verborgen ist. Wie zu erkennen ist, wird hierdurch der über die Ansaugöffnung 24 aus den Umgebung angesaugten Luft auf ihrem Weg zu den Austrittsöffnungen der Injektoren 23, 30 eine Umlenkung von etwa 180° aufge- zwungen.
Im Betrieb wird der Brennerlanze 4 über eine Brennstoffpumpe (nicht gezeigt) Schweröl zugeführt, welches dann über die Düsenbohrungen des Düsenkörpers 5 in den ersten Strömungskanal 8 eingespritzt wird.
Gleichzeitig wird dem ersten Strömungskanal 8 über die erste Drosselklappe 9 und einen ersten Sammelraum 26 und dem zweiten Strömungskanal 17 über die zweite Drosselklappe 18 und einen zweiten Sammelraum 25 Luft vom Gebläse 2 zugeführt.
Die im ersten Strömungskanal 8 strömende Luft passiert den Bereich, in dem das spiralförmige Leitblech 10 angeordnet ist, und tritt anschliessend als Drallströmung in den Bereich ein, in welchem das Schweröl über die Düsenbohrungen des Düsenkörpers 5 in den ersten Strö- mungskanal 8 eingespritzt wird. Dabei reisst sie das eingespritzte Schweröl mit sich und tritt anschliessend als Luftstrom Z mit darin fein verteilten Schwerölteil¬ chen aus dem Einsatz 7 des ersten Rohres 6 aus, um sodann in der an den Brenneraustritt anschliessenden Verbrennungszone verbrannt zu werden.
Die im zweiten Strömungskanal 17 geführte Verbrennungsluft wird in zwei Teilströme aufgeteilt. Der erste Teilstrom wird über die Injektorrohre 30 in den dritten Strömungskanal 22 expandiert, währen der zweite Teilstrom im Bereich des austrittsseitigen Endes des zweiten Strömungskanals 17 in einen dort angeordneten Drallkörper 27 eintritt, welchen er als Drallströmung verlässt. Anschliessend tritt der zweite Teilstrom in den düsenförmigen Einsatz 19 ein, welcher das austrittssei- tige Ende des zweiten Strömungskanal 17 bildet. Diesen verlässt er sodann als spiralförmig rotierende Strömung, welche eine Hüllströmung aus Verbrennungsluft V um den aus dem Einsatz 7 und damit aus dem ersten Strömungskanal 8 austretenden Luftstrom Z mit dem darin enthaltenen zerstäubten Schweröl bildet.
Eine Teilmenge der über die zweite Drossel- klappe 18 in den zweiten Sammelraum 25 eintretenden Ver- brennungsluftmenge V wird über die Injektorrohre 23 in den dritten Strömungskanal 22 expandiert. Gleichzeitig wird durch die durch diese Injektorrohre 23 und durch die über die stromabwärts angeordneten Injektorrohre 30 er- zeugte Injektorwirkung über die Ansaugöffnung 24 Frischluft aus der Umgebung in den dritten Strömungskanal 22 gesaugt, welche sich dann mit der über die Injektoren 23, 30 expandierten Luft vermischt und im dritten Strömungskanal 23 weiterströmt. Am Ende dieses Strömungskanals 23 passiert diese Luftströmung eine Anordnung aus Leitrippen 28, bevor sie aus diesem austritt und dabei eine geradgerichtete Hüllströmung Z um die aus dem zweiten Strömungskanal 17 austretende spiralförmige Hüllströmung aus Verbrennungsluft V bildet.
Alternativ oder zusätzlich zur Schwerölbefeuerung kann der Brenner 1 auch mit einem Brenngas betrie- ben werden. Wie zu erkennen ist, wird zwischen dem ersten Rohr 6 und dem zweiten Rohr 12 ein weiterer kreisringförmiger Strömungskanal 13 gebildet, welcher brenneraus- trittsseitig in einem Düsenkranz 14 mündet und an seinem anderen Ende mit einer Brenngaszuführung 15 verbunden ist. Über diesen weiteren Strömungskanal 13 kann Brenngas von der Brenngaszuführung 15 zum Düsenkranz 14 geführt werden, zum Eindüsen des Brenngases in die Verbrennungszone .
Während dem Betrieb des Brenners können die die Drosselklappen 9, 18 individuell derartig eingestellt werden, dass ein gewünschtes Flammenbild erhalten wird, gegebenenfalls unter zusätzlicher Einstellung der axialen Position der Brennerlanze 4 und der zugeführten Brenn- stoffmenge. Falls ein Betrieb mit Brenngas stattfindet, kann auch die zugeführte Brenngasmenge eingestellt werden .
Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und auch in anderer Weise innerhalb des Umfangs der nun folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann .

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Brenner (1) zur Erzeugung eines Heissgas- stroines zu Heizzwecken, wobei der Brenner (1) einen Brennermantel (21) und Injektoren (23, 30) aufweist, welche bei bestimmungsgemässem Betrieb mit Gebläseluft gespeist werden und über eine oder mehrere Ansaugöffnungen (24) im Brennermantel (21) Frischluft aus der Umgebung ansaugen, wobei die Austrittsöffnungen der Injektoren (23, 30) vom Brennermantel (21) überdeckt sind.
2. Brenner (1) nach Anspruch 1, wobei die eine oder die mehreren Ansaugöffnungen (24) von einer einzigen oder mehreren Abdeckvorrichtungen (29) abgedeckt sind.
3. Brenner (1) nach Anspruch 2, wobei die Ab- deckvorrichtung als ein umlaufender Kragen (29) ausgebildet ist.
4. Brenner (1) nach einem der Ansprüche 2 bis
3, wobei die Abdeckvorrichtungen (29) derartig ausgebildet sind, dass die angesaugte Luft auf ihrem Weg zu den Austrittsöffnungen der Injektoren (23, 30) eine Umlenkung von mehr als 90°, insbesondere von etwa 180° erfährt.
5. Brenner (1) nach einem der Ansprüche 2 bis
4, wobei die Abdeckvorrichtungen (29) mit einer schallabsorbierenden Auskleidung versehen sind.
6. Brenner (1) nach einem der vorangehenden
Ansprüche, wobei der Brennermantel (21) einen Strömungskanal (22) mit kreisringförmigen Querschnitt für den Transport der angesaugten Frischluft zur Verbrennungszone begrenzt, in welchen in Strömungsrichtung gesehen eine Vielzahl Injektoren (23, 30) hineinragen, insbesondere mit umfangsmässig gleichmässiger Verteilung.
7. Brenner (1) nach Anspruch 6, wobei die
Injektoren (23) auf zwei konzentrischen Teilkreisen angeordnet sind, insbesondere mit versetzten Umfangspositio- nen.
8. Brenner (1) nach einem der vorangehenden
Ansprüche, wobei der Brennermantel (21) eine im Wesentlichen umfangsmässig umlaufende Ansaugöffnung (24) auf¬ weist .
9. Brenner (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Brenner (1) derartig ausgebildet ist, dass die Austrittsöffnungen der Injektoren (23, 30) in Strömungsrichtung gesehen an mindestens zwei verschiedenen axialen Positionen angeordnet sind.
10. Brenner (1) nach einem Anspruch 9, wobei der Brenner (1) derartig ausgebildet ist, dass die Injektoren (23) , deren Austrittsöffnungen stromaufwärts zuoberst angeordnet sind, aus einem Sammelraum (25) mit Gebläseluft gespeist werden, während Injektoren (30), deren Austrittsöffnungen stromabwärts von diesen angeordnet sind, aus einem Strömungskanal (17) gespeist werden, welcher ebenfalls aus dem Sammelraum (25) gespeist wird und Verbrennungsluft zur Verbrennungszone führt.
11. Brenner (1) nach Anspruch 10, wobei die Eintrittsöffnungen der aus dem Strömungskanal (17) ges- peisten Injektoren (30) derartig in dem Strömungskanal
(17) angeordnet sind, dass im Betrieb ein Teil der kinetischen Strömungsenergie der in diesem Strömungskanal (17) strömenden Verbrennungsluft umgewandelt wird in Druckenergie für die Expansion in den Injektoren (30) .
12. Brenner (1) nach einem der vorangehenden
Ansprüche, wobei der Brenner (1) konzentrisch zueinander angeordnete Austrittsquerschnitte für einen den Brennstoff tragenden Luftström (Z) und einen oder mehrere Verbrennungsluftströme (V, L) aufweist und derartig ausge- bildet ist, dass der äusserste Austrittsquerschnitt im
Betrieb mit der mittels der Injektoren (23, 30) angesaugten Luft gespeist wird.
13. Brenner (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Brenner (1) ein Schwerölbrenner ist.
14. Heissgaserzeuger mit einer Brennkammer welche einen Feuerraum bildet, in den ein Brenner (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche einmündet.
15. Heissgaserzeuger nach Anspruch 14, wobei eine Vielzahl insbesondere identischer Brenner (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 in den Feuerraum einmünden, insbesondere auf identischen axialen Positionen bezüglich der Strömungsrichtung des im Betrieb mit dem Heissgaserzeuger erzeugten Heissgases.
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