DE4041360C1

DE4041360C1 - Atmos. burner with elongated tube in combustion chamber - has burner tube with slotted, or perforated strip of width of 15-30 % of tube dia.

Info

Publication number: DE4041360C1
Application number: DE19904041360
Authority: DE
Inventors: Claus 8300 Landshut De Alt
Original assignee: Wolf Klimatechnik 8302 Mainburg De GmbH
Current assignee: Wolf GmbH
Priority date: 1990-12-20
Filing date: 1990-12-20
Publication date: 1992-07-09
Anticipated expiration: 2010-12-21

Abstract

The atmos. gas burner has a tube with top outlets in slotted, or perforated strip surmounted by stacked NOx reducing flame inserts as heat radiating, surface bars or strips, parallel to the tube and symmetrical to a plane led vertically through the tube axis. Primary and secondary flame zones are thus formed in the strip region. The width of the slotted etc. strip (21) of the tube (2) is 15-30% of the tube dia. and the flame inserts (1), viewed in a section at right angles to the tube axis, are arranged in a bell curve in three planes over the tube such that the inserts nearest the tube lie outside the primary flame zone (I), with the remainder inside the secondary zone (II). USE/ADVANTAGE - For gas burners, with reduced pollutant emission, esp. in starting operation.

Description

Die Erfindung betrifft einen atmosphärischen Gasbrenner mit die NOx- Bildung reduzierenden Flammeinsätzen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.The invention relates to an atmospheric gas burner with the NOx Formation reducing flame inserts the genus defined in the preamble of claim 1.

Ein derartiger Gasbrenner ist aus dem DE-GM 88 14 258 bzw. DE-GM 85 07 804 bekannt. In diesen Druckschriften wird unter anderem angegeben, daß im Bereich über den brennerrohrnah angeordneten ersten Stäben parallel zu diesen verlaufende zweite Stäbe angeordnet sind, die an gleichen Haltern wie die ersten gelagert sind.Such a gas burner is from DE-GM 88 14 258 or DE-GM 85 07 804 known. In these publications it is stated, among other things, that in the area above the first rods arranged near the burner tube parallel to these extending second rods are arranged on same holders as the first are stored.

Bei dem Brenner nach dem DE-GM 85 07 804 soll neben der NOx-Reduzierung auch erreicht werden, das Element der die Wärmestrahlungsflächen bildenden Stäbe bis zu einem gewissen Grad auch der Umgebungsgeometrie des Brennerrohres anpassen zu können. Entsprechend befinden sich die in Bezug auf das Brennerrohr höher verlaufenden Stäbe infolge starker Versetzung mit den tieferliegenden auf einer Bogenlinie, die in etwa der Krümmung der Brennerrohrwand entspricht, d. h. man war bei dieser Ausführungsform darum bemüht, die NOx-reduzierenden Stäbe gewissermaßen "flächendeckend" anzuordnen.In the burner according to DE-GM 85 07 804, in addition to the NOx reduction can also be achieved, the element of the Rods forming heat radiation surfaces up to one degree of the surrounding geometry of the To be able to adjust the burner tube. Are accordingly those that run higher in relation to the burner tube Bars due to strong dislocation with the lower ones on an arc line that is roughly the curvature of the Corresponds to burner tube wall, d. H. one was with this Embodiment endeavors to the NOx-reducing rods to be arranged so to speak "area-wide".

Mit dem Brenner nach dem DE-GM 88 14 258 wird gegenüber demjenigen gemäß dem DE-GM 85 07 804 eine weitere Reduzierung des NOx-Gehaltes im Rauchgas angestrebt, indem die zweiten höherliegenden Stäbe sich im Strömungsschatten der darunter befindlichen Stäbe erstrecken und selbst praktisch keine wesentliche Störung der Flamme mehr darstellen sollen.With the burner according to DE-GM 88 14 258 is opposite another according to DE-GM 85 07 804 Desired reduction of the NOx content in the flue gas by the second higher bars in the Flow shadows of the bars below extend and practically no significant interference to represent the flame more.

Zur Anordnung der Stäbe in Bezug auf die Brennerflamme besteht bei dem zuletzt genannten Gebrauchsmuster lediglich ein Anordnungsvorschlag für die zweiten Stäbe, der auf den Durchmesser der ersten Stäbe bezogen ist.For the arrangement of the rods in relation to the burner flame exists with the last-mentioned utility model just a suggested arrangement for the second bars, which is related to the diameter of the first rods.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, an einem atmosphärischen Gasbrenner der eingangs genannten Art die Flammeinsätze so anzuordnen, daß eine verbesserte NOx-Reduzierung über die gesamte Dauer der Verbrennung, insbesondere im Anfahrzustand, wirksam ist.The invention is therefore based on the object atmospheric gas burner of the type mentioned arrange the flame inserts so that a improved NOx reduction over the entire duration of the combustion, is effective especially in the starting state.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff und den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst; bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.The object is achieved by a device according to the generic term and the characteristic features of claim 1 solved; preferred embodiments of the Inventions are described in the subclaims.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung der Flammeinsätze in wenigstens drei Ebenen beidseitig der sich längs eines Brennerrohres erstreckenden Flamme läßt sich vorteilhaft im Vergleich zur gattungsgemäßen Anordnung nachdem DE-GM 88 14 258 eine NOx-Reduzierung im gesamten Leistungsbereich um bis zu 20% erreichen.With the inventive arrangement of the flame inserts in at least three levels on either side of one another Burner tube extending flame can be advantageous compared to the generic arrangement after DE-GM 88 14 258 a total NOx reduction Achieve a performance range of up to 20%.

Problematisch bei der NOx-Reduzierung ist die CO-Bildung und damit die Aufrechterhaltung einer guten Verbrennungsqualität, da oft mit der Reduzierung der Stickoxide durch Flammeinsätze ein Ansteigen der CO-Werte auftritt. Überraschender Weise wurde nun gefunden, daß in einem Kessel mit einem atmosphärischen Gasbrenner nach der Erfindung im gesamten Leistungsbereich NOx-Werte unter 40 ppm erreicht werden, ohne daß die Verbrennungsqualität entscheidend beeinflußt wird. Dies ist wesentlich darauf zurückzuführen, daß sich die Gasaustrittsöffnungen entlang des Brennerrohres in einem schmalen Austrittsband öffnen, das wenigstens 15 und maximal 30% des Brennerrohrdurchmessers beträgt. Auf diese Weise kann die Flamme in ihrer gesamten Breite beeinflußt werden, weil die Wirkung der Wärmestrahlungsflächen, z. B. am Flammenfuß und was die Zuführung von Sekundärluft betrifft, bis in die Flammenmitte hineinreicht. Die Anordnung der Flammeinsätze entlang einer Glockenkurve bewirkt dabei eine stufige und intensive Beimischung von Sekundärluft in die Flammenzonen. Mit der Luftbewegung in die Flamme wird auch eine teilweise Kühlung der Wärmestrahlungsflächen erreicht, wobei mindestens die Brennerrohr nächsten Wärmestrahlungsflächen durch ihre Lage außerhalb der primären Flammenzone eine gegenüber den anderen Flächen geringere Temperatur aufweisen. Infolgedessen tritt eine wesentlich niedrigere Temperaturbelastung des Brennerrohres ein, die dessen Lebensdauer verlängert. Alternativ kann ein Werkstoff, der für eine weniger hohe Temperaturbelastung ausgelegt und damit billiger ist, zum Einsatz kommen.The formation of CO is a problem with NOx reduction and thus maintaining a good one Quality of combustion, since often with the reduction of Nitrogen oxides due to flame inserts an increase in CO values occurs. Surprisingly, it has now been found that in a boiler with an atmospheric gas burner after the Invention in the entire power range below NOx values 40 ppm can be achieved without reducing the quality of combustion is decisively influenced. This is essential attributed to the gas outlet openings along the burner tube in a narrow outlet band open at least 15 and a maximum of 30% of the Burner tube diameter is. In this way, the Flame will be affected in its entire width because the effect of the heat radiation surfaces, e.g. B. on Flame foot and what the supply of secondary air affects until it reaches into the middle of the flame. The Arrangement of the flame inserts along a bell curve causes a gradual and intensive admixture of Secondary air into the flame zones. With the air movement in the flame will also partially cool the Thermal radiation areas reached, at least the Burner tube next heat radiation surfaces through their Located opposite the primary flame zone the other surfaces have a lower temperature. As a result, a much lower one occurs Temperature load on the burner tube, the Extended lifespan. Alternatively, a material which is designed for a lower temperature load and therefore cheaper to use.

Die sekundäre Flammenzone im oberen Flammenbereich umfaßt überwiegend den leuchtenden Teil der Flamme. Diese Zone wird durch direkt in diesem Bereich liegende Strahlungsflächen gekühlt, die Wärme aufnehmen und direkt aus der Flamme abstrahlen.The secondary flame zone in the upper flame area mainly comprises the luminous part of the flame. These Zone is by lying directly in this area Radiant surfaces cooled, absorb the heat and directly to radiate from the flame.

Die erfindungsgemäße Flammenkühlung sorgt so in einfacher Weise für eine für jede Flammenzone günstige NOx-reduzierende Wirkung, ohne die Verbrennung zu stören, und das auch bei unterschiedlich ausgebildeten Brennerflammen. Hierfür geeignete Durchmesser bzw. Breiten der Flammeinsätze ergeben sich aus Anspruch 2.The flame cooling according to the invention thus ensures simpler Way for a favorable for each flame zone NOx-reducing effect without disturbing the combustion, even with differently trained Burner flames. Suitable diameters or Widths of the flame inserts result from claim 2.

Die direkten Abstände der Flammeinsätze zueinander sind klein gehalten. Ihr Verhältnis zu Breite oder Durchmesser ist gemäß Anspruch 3 festzulegen.The direct distances between the flame inserts are kept small. Your relationship to width or diameter is to be determined in accordance with claim 3.

Die Kleinheit der Abstände hat hohe Luftzufuhrgeschwindigkeiten zwischen den Strahlungsflächen zur Folge, so daß zusätzlich mit der Luftzufuhr eine verbesserte Kühlung der Flanme eintritt und die Verweilzeit der Luftmassen im Bereich hoher Temperaturen reduziert wird. Mit der Festlegung der Abstände und der Distanz der dem Brennerrohr nächsten Wärmestrahlungsflächen zur Brennerrohroberfläche läßt sich die Sekundärluftzufuhr für jede Ebene gezielt einstellen und die Verbrennung günstig beeinflussen.The smallness of the gaps is high Air supply speeds between the Radiation areas result, so that in addition with the Air supply an improved cooling of the flanges occurs and the dwell time of the air masses in the high range Temperatures is reduced. With the establishment of the Distances and the distance closest to the burner tube Thermal radiation surfaces to the burner tube surface leaves the secondary air supply is targeted for each level adjust and influence the combustion favorably.

Nachstehend werden beispielhaft einige atmosphärische Gasbrenner mit erfindungsgemäß angeordneten Flammeinsätzen anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigenBelow are examples of some atmospheric ones Gas burner with arranged according to the invention Flame inserts based on the schematic drawings explained. Show it

Fig. 1 einen Brenner in Seitenansicht, Fig. 1 shows a burner in side view,

Fig. 2 eine Darstellung nach Schnitt A-A in Fig. 1, Fig. 2 is a view according to section AA in Fig. 1,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines Brenners in Schnittdarstellung, Fig. 3 shows a second embodiment of a burner in section,

Fig. 4 eine dritte Ausführungsform eines Brenners in Schnittdarstellung, Fig. 4 shows a third embodiment of a burner in section,

Fig. 5 eine vierte Ausführungsform eines Brenners in Schnittdarstellung, Fig. 5 shows a fourth embodiment of a burner in section,

Fig. 6 eine fünfte Ausführungsform eines Brenners ähnlich Fig. 5 in Schnittdarstellung. Fig. 6 shows a fifth embodiment of a burner similar to Fig. 5 in a sectional view.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Brennerrohr 2 mit Schlitz- oder Lochband 21 an seiner 0berseite und dessen Breite 22 senkrecht zu einer senkrechten Ebene 23 durch die Brennerrohrachse 23a. Darüber sind in vier Ebenen Flammeinsätze 1 in Form von runden Stäben paarig angeordnet. Diese Anordnung von Lochband 21 und Flammeinsätzen 1 ist symmetrisch zur senkrechten Ebene 23. Die Stäbe sind in Halterungen 11 gelagert, die am Brennerrohr 2 befestigt sind. Figs. 1 and 2 show a burner tube 2 with slotted or perforated belt 21 on its 0berseite and its width 22 perpendicular to a vertical plane 23 through the axis of burner tube 23 a. In addition, flame inserts 1 in the form of round rods are arranged in pairs on four levels. This arrangement of perforated tape 21 and flame inserts 1 is symmetrical to the vertical plane 23 . The rods are mounted in brackets 11 which are attached to the burner tube 2 .

Die Gestalt der Flammeinsätze 1 ist nicht auf die runde Querschnittsform beschränkt; auch streifige, ovale oder mehreckige Ausgestaltungen können eingesetzt werden. Die Form darf jedoch nicht die Temperaturwiderstandsfähigkeit ungünstig beeinflussen, so daß Spannungen z. B. in der Halterung 11 oder etwa Verbiegungen bis hin zum Berühren der Flammeinsätze 1 untereinander auftreten können. Die Halterungen 11 der Flammeinsätze 1 müssen das für die Wärmedehnung notwendige Spiel aufweisen und sollen die Flammenbildung bzw. Verbrennung nicht beeinträchtigen. Sie müssen daher nicht unmittelbar mit dem Brennerrohr 2 in Verbindung stehen bzw. daran angebracht sein, z. B. ist auch eine Lagerung der Flammmeinsätze 1 denkbar, die sich von einer seitlichen Befestigung im Kessel her über das Brennerrohr 2 erstreckt.The shape of the flame inserts 1 is not limited to the round cross-sectional shape; streaked, oval or polygonal configurations can also be used. However, the shape must not adversely affect the temperature resistance, so that voltages such. B. in the bracket 11 or about bends to touch the flame inserts 1 with each other. The brackets 11 of the flame inserts 1 must have the play necessary for thermal expansion and should not impair the flame formation or combustion. You therefore do not have to be directly connected to the burner tube 2 or attached to it, for. B. is also conceivable storage of the flame inserts 1 , which extends from a lateral attachment in the boiler over the burner tube 2 .

Die Fig. 3 und 4 zeigen Flammeinsätze 1 in Form runder Stäbe in sechs und fünf Ebenen über dem Brennerrohr 2 mit Halterungen 11. Wie in Fig. 3 angedeutet, ist auch eine gegeneinander versetzte Anordnung der Stäbe, die auch von unterschiedlichem Durchmesser sein können, denkbar, wobei diese Anordnung von ihrer Mittellinie 12 her gesehen auch die Form einer Glockenkurve aufweist. a gibt den Abstand der Flammeinsätze 1 zueinander an, während b ihre Breite bzw. den Durchmesser kennzeichnet und größer ist als a. Der Durchmesser b liegt auf oder parallel zu der Mittellinie 12 der Glockenkurve. FIGS. 3 and 4 show flame inserts 1 in the form of round bars in six and five levels above the burner pipe 2 with brackets 11. As indicated in Fig. 3, an offset arrangement of the rods, which can also be of different diameters, is also conceivable, this arrangement also having the shape of a bell curve from its center line 12 . a indicates the distance between the flame inserts 1 , while b indicates their width or diameter and is larger than a. The diameter b lies on or parallel to the center line 12 of the bell curve.

Die Fig. 5 und 6 geben eine Anordnung der Flammeinsätze 1 in drei Ebenen über dem Brennerrohr 2 wieder, wobei in Fig. 5 eine Ausführung nach Art eines Käfigs dargestellt ist.FIGS . 5 and 6 show an arrangement of the flame inserts 1 in three planes above the burner tube 2 , with an embodiment in the manner of a cage being shown in FIG. 5.

Fig. 6 zeigt zusätzlich die Kontur 3 der Flamme mit der im Flammbereich eingeschlossenen primären und sekundären Flammenzone I, II. Die dem Brennerrohr am nächsten gelegenen Stäbe befinden sich außerhalb der Flamme auf der Höhe der primären Flammenzone I. Zwischen den Wärmestrahlungsflächen der Stäbe und diesen und dem Brennerrohr 2 dringt Sekundärluft 4 von außen in die Flamme ein. Fig. 6 additionally shows the contour 3 of the flame with the primary and secondary flame zones I, II enclosed in the flame area. The rods closest to the burner tube are located outside the flame at the level of the primary flame zone I. Between the heat radiation surfaces of the rods and these and the burner tube 2 penetrates secondary air 4 from the outside into the flame.

Claims

1. Atmospheric gas burner with at least one elongated burner tube ( 2 ) arranged within a combustion chamber, the wall of which has a plurality of gas outlet openings in the form of a slit and / or perforated band ( 21 ) along the longitudinal axis at the top and above which a NOx Forming reducing element from flame inserts ( 1 ) is arranged in superimposed planes symmetrically to a vertical plane ( 23 ) through the burner tube axis ( 23 a) in the form of rods or strips forming heat radiation surfaces extending approximately parallel to the longitudinal axis of the burner tube ( 2 ) whose area forms a primary flame zone (I) and a secondary flame zone (II), characterized in that

- The width ( 22 ) of the slotted and / or perforated band ( 21 ) of the burner tube ( 2 ) is 15 to 30% of the burner tube diameter,
- The flame inserts ( 1 ) seen from the cross section perpendicular to the longitudinal axis of the burner tube ( 2 ) along a bell curve in at least three levels above the burner tube ( 2 ) and
- At least the burner tube ( 2 ) next to the flame inserts ( 1 ) outside the primary (I) and the rest within the secondary (II) flame zone.

2. Atmospheric gas burner according to claim 1, characterized in that the diameter or a diameter comparable width b of the flame inserts ( 1 ) in the direction of the bell curve is 3 to 9 mm, preferably 4 to 7 mm.

3. Atmospheric gas burner according to claim 2, characterized in that the distance a between the flame inserts ( 1 ) is smaller than their width b.