DE4432395A1

DE4432395A1 - Burner for gaseous fuel

Info

Publication number: DE4432395A1
Application number: DE19944432395
Authority: DE
Inventors: Johannes Graat
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-09-04
Filing date: 1994-09-03
Publication date: 1996-03-14
Also published as: DE4329971C2; DE4329971A1

Abstract

The burner has at least fuel and air supplies to a mixing zone (15), in which a spinning motion or vortex is generated in part of the combustion air. It has a tube (22) for stabilising the vortex, and a hollow lance (23) for supplying the fuel gas, and which is arranged substantially in the centre. The inner diameter of the stabiliser tube is at least twice the outer diameter of the lance, and the lance has at least one region (26,27) inside the stabilising tube for the lateral discharge of gas. The lance may also have at least 2 axially separated discharge regions, of which one may be inside the stabiliser tube, and one may be outside.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennereinrichtung für einen gasartigen Brennstoff,The invention relates to a burner device for a gaseous fuel,

- With at least one fuel and one air supply line in the area of a fuel-air mixture zone ends,
- With a swirl generating device with which a Part of the combustion air when entering the furnace material-air mixing zone a vortex movement ver is settable,
- With a substantially centrally arranged hollow lance according to patent (patent application P 43 29 971.7).

Ein solcher Brenner ist bekannt aus DE 31 13 511 C2. Bei dem bekannten Brenner wird innerhalb der Mischzone und in der nachgeordneten Verbrennungszone eine Wirbelströ mung des Brennstoff-Luft-Gemisches erzeugt. Dabei er folgt über wenigstens einen Teil der Kanäle die Brenn stoff- und Luftzufuhr derart, daß die Brennstoffzufuhr leitung einen oder mehrere in der Wandung verlaufende Stränge umfaßt, der oder die in einem oder mehreren der Kanäle endet bzw. enden, so daß der einströmende Brennstoff vom Luftstrom innerhalb der Kanäle erfaßbar ist.Such a burner is known from DE 31 13 511 C2. At the known burner is within the mixing zone and eddy currents in the downstream combustion zone tion of the fuel-air mixture generated. Doing it the firing follows over at least part of the channels Material and air supply such that the fuel supply line one or more in the wall Strands includes, or in one or more of the Channels ends or end so that the inflowing Fuel can be detected from the air flow within the channels is.

Weiterhin ist aus der DE-OS 27 29 329, insbesondere Fig. 12, eine Brennereinrichtung bekannt, bei der unter Umgehung eines Ölbrenners auch Gas einer Brennstoff- Luft-Mischzone zugeführt werden kann. Furthermore, a burner device is known from DE-OS 27 29 329, in particular FIG. 12, in which gas can also be supplied to a fuel-air mixing zone bypassing an oil burner.

Die bekannten Brennereinrichtungen haben den Nachteil, daß mit ihnen relativ hohe Emissionswerte, insbesondere NO_x, gemessen werden. Dies beruht darauf, daß eine sehr intensive Durchmischung beobachtet wird, was zur Folge hat, daß einen kurze Verbrennungsflamme erzeugt wird, in der hohe Temperaturen herrschen und ein hoher Anteil an Stickoxiden relativ zur Gesamtabgasmenge erzeugt wird.The known burner devices have the disadvantage that they measure relatively high emission values, in particular NO _x . This is due to the fact that very intensive mixing is observed, with the result that a short combustion flame is generated in which the temperatures are high and a high proportion of nitrogen oxides is generated relative to the total amount of exhaust gas.

In der Stammanmeldung wurde vorgeschlagen, mit wenigstens zwei Gasaustrittsbereichen in der Hohllanze zu arbeiten, womit die Flammentemperatur so einstellbar ist, daß der Anteil an Stickoxyden gering gehalten wird. Es zeigt sich, daß eine Erweiterung des vorangemeldeten Erfindungsgedankens möglich ist, wobei die Erweiterung darin gesehen werden kann, daß der Innendurchmesser des Stabilisierungsrohrs wenigstens zweimal so groß ist wie der Außendurchmesser der Hohllanze und daß das Stabilisierungsrohr die Hohllanze auf einem Teil ihrer Rohrlänge zwischen der drallerzeugenden Vorrichtung und dem Ende der Brennstoff-Luft-Mischzone umgibt, und daß die Hohllanze wenigstens einen seitlich aus der Hohllanze austretenden Gasaustrittsbereich aufweist, der innerhalb des Stabilisierungsrohrs angeordnet ist.In the parent application it was proposed to use at least two gas outlet areas in the hollow lance to work, with which the flame temperature is adjustable is that the proportion of nitrogen oxides is kept low. It turns out that an extension of the previously reported The concept of the invention is possible, the extension it can be seen that the inside diameter of the stabilizing tube is at least twice as large like the outside diameter of the hollow lance and that that Stabilizing tube on a part of their hollow lance Pipe length between the swirl generating device and surrounding the end of the fuel-air mixing zone, and that the hollow lance at least one from the side Has hollow lance emerging gas outlet area, the is arranged within the stabilizing tube.

Dadurch, daß die Hohllanze eine oder mehrere Gasaus trittsbereiche besitzt, wird das Gas dosiert und nach und nach der Brennstoff-Luft-Mischzone zugeführt. Die Flammentemperatur erreicht dabei nicht die hohen Werte, wie sie bei einer totalen Durchmischung sich einstellen.The fact that the hollow lance one or more gas has access areas, the gas is dosed and after and fed after the fuel-air mixing zone. The Flame temperature does not reach the high values, how they occur with total mixing.

Vorzugsweise sind die Gasaustrittskanäle im Mantel und/oder in der Stirnseite der in die Brennstoff-Luft- Mischzone ragenden Hohllanze angeordnet; Austrittskanäle können jedoch auch in die Stirnwand der Hohllanze eingelassen sein. The gas outlet channels are preferably in the jacket and / or in the end face of the fuel-air Arranged hollow zone projecting mixing zone; Outlet channels can also in the front wall of the hollow lance be let in.

Merkmale weiterer Unteransprüche werden anhand der nach folgenden Beschreibung erläutert.Features of further subclaims are based on the following description explained.

Die Figuren der Zeichnung zeigen einzelne Ausführungsfor men von Brennereinrichtungen.The figures in the drawing show individual embodiments of burner devices.

In den Fig. 1a) und 1b) ist ein Querschnitt durch eine Brennereinrichtung, allgemein mit 1 bezeichnet, dargestellt, die sich an eine Kesselwand 2 anschließt. Die Brennereinrichtung 1 weist ein Gehäuse 3 auf, das im wesentlichen zylindrisch geformt ist und mehrere Teile umschließt.In the Fig. 1a) and 1b) is a cross section through a burner device, generally designated 1, shown, which is adjacent to a boiler wall 2. The burner device 1 has a housing 3 which is essentially cylindrical in shape and encloses several parts.

Das Gehäuse 3 umgibt - von außen nach innen gesehen - zu nächst einen zylindrischen Luftkanal 4, dem über seinen Öffnungsquerschnitt 5 Luft von einem (nicht dargestell ten) Gebläse zugeführt wird, wobei der Druck im Luft kanal 4 über Atmosphärendruck liegt. Weiterhin liegt im vorderen Teil des Gehäuses 3 zentrisch ein Stutzenteil 6, der von außen von den Luftkanal-Enden 4′ umringt ist. Der Stutzenteil 6 ist mit seiner Stirnseite 7 in eine Stirnwand 8 eingepaßt, die ebenfalls Teil des Gehäuses 3 ist. Die Stirnwand 8 hat die Form eines sehr flachen Kegelstumpfes, dessen kleinere Grundseite die Stirnseite des Stutzenteiles 6 ist. Die Stirnwand 8 besitzt ferner mehrere, z. B. zwölf, Bohrungen 8′, die radialsymmetrisch gleichmäßig verteilt um die Peripherie der Stirnwand- Fläche verteilt sind. Durch die Bohrungen 8′ strömt ein Teil der Verbrennungsluft in den Raum, der von einem Mantelrohr 9 umschlossen ist. Dieser Teil der Verbren nungsluft beträgt etwa 5 bis 35% der gesamten Verbrennungsluft.The housing 3 surrounds - seen from the outside inwards - next to a cylindrical air duct 4 , to which 5 air is supplied via its opening cross-section from a (not shown) blower, the pressure in the air duct 4 being above atmospheric pressure. Furthermore, in the front part of the housing 3 is a nozzle part 6 , which is surrounded by the outside of the air duct ends 4 '. The nozzle part 6 is fitted with its end face 7 in an end wall 8 , which is also part of the housing 3 . The end wall 8 has the shape of a very flat truncated cone, the smaller base of which is the end face of the nozzle part 6 . The end wall 8 also has several, for. B. twelve, holes 8 ', which are evenly distributed radially symmetrically distributed around the periphery of the end wall surface. Through the holes 8 'flows part of the combustion air into the room, which is surrounded by a casing tube 9 . This part of the combustion air is about 5 to 35% of the total combustion air.

An die Stirnwand 8 schließt sich das Mantelrohr 9 an, das sich zum Kesselraum 10 hin öffnet. Das Mantelrohr 9 ist im Bereich der Stirnwand 8 mit einzelnen Öffnungen 11 versehen, die um die Peripherie des Mantelrohres 9 verteilt sind. Nach innen überstehend und anschließend an die Öffnungen 11 sind am Mantelrohr 9 Luftleitbleche 12 angebracht, die in einem Winkel von etwa 45° schräg stehen und etwa um einen Betrag von 3 bis 20% des Innendurchmessers des Mantelrohres 9 in dieses hin einragen. Durch die Öffnungen 11 können Rauchgase aus dem Kesselraum 10 zurückgeführt und nachverbrannt werden. Durch die Nachverbrennung der Rauchgase stellt sich eine geringere Flammentemperatur ein.The jacket tube 9 adjoins the end wall 8 and opens to the boiler space 10 . The casing tube 9 is provided in the region of the end wall 8 with individual openings 11 which are distributed around the periphery of the casing tube 9 . Protruding inwards and then to the openings 11 , air baffles 12 are attached to the jacket tube 9 , which are inclined at an angle of approximately 45 ° and protrude into the jacket tube 9 by an amount of 3 to 20% of the inside diameter thereof. Flue gases can be returned from the boiler room 10 and burned through the openings 11 . The afterburning of the flue gases results in a lower flame temperature.

Der Stutzenteil 6 ist auf seiner gesamten Länge zylin drisch aufgebohrt. Dabei verbleibt eine relativ dicke, zylinderringförmige Wandung 13, die einen Hohlraum 13′, im folgenden als Wirbelkammer bezeichnet, umschließt. Wie Fig. 1b zeigt, ist die Wandung 13 von zahlreichen schlitzartigen Kanälen 18 durchsetzt. Die Kanäle 18 weichen in ihrer Richtung von der Normalenrichtung ab, d. h. sie stehen tangential zu einem imaginären Kreis K innerhalb der Mischzone 15. Wenn Verbrennungsluft durch die Kanäle 18 strömt, sind diese daher Luftzuführungskanäle und gleichzeitig drallerzeugende Vorrichtungen, die mittels der durch sie strömenden Luft innerhalb der Wirbelkammer 13′ und in der nachgeordneten Brennstoff-Luft-Mischzone 15 (gestrichelt umrandet) innerhalb des Mantelrohres 9 eine Wirbelbewegung (Vortex) erzeugen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind in die Wandung 13 zwölf Kanäle für Luft vorgesehen. Die Kanäle 18 werden über den Luftkanal 4 versorgt.The nozzle part 6 is drilled cylin drical over its entire length. This leaves a relatively thick, cylindrical wall 13 which encloses a cavity 13 ', hereinafter referred to as a swirl chamber. As FIG. 1b shows, the wall 13 is penetrated by numerous slot-like channels 18 . The channels 18 differ in their direction from the normal direction, that is to say they are tangent to an imaginary circle K within the mixing zone 15 . If combustion air flows through the channels 18 , these are therefore air supply channels and, at the same time, swirl-generating devices which, by means of the air flowing through them, within the swirl chamber 13 'and in the downstream fuel-air mixing zone 15 (outlined in dashed lines) within the casing tube 9, a swirl movement ( Vortex). In the present embodiment, twelve channels for air are provided in the wall 13 . The channels 18 are supplied via the air channel 4 .

An die Wirbelkammer 13′ schließt sich ein Stabili sierungsrohr 22 an, das dieselbe lichte Weite hat wie die Wirbelkammer 13′, die im übrigen auf ihrer gesamten Länge denselben Durchmesser hat. Das Stabilisierungsrohr 22 ragt in die Brennstoff-Luft-Mischzone 15 hinein und hat die Aufgabe, den Vortex zu stabilisieren. An seinem Ende verringert sich der Durchmesser des Stabilisierungs rohrs 22 etwas, wie aus Fig. 1a hervorgeht.At the swirl chamber 13 'is a Stabili sierungsrohr 22 , which has the same internal width as the swirl chamber 13 ', which has the same diameter over its entire length. The stabilization tube 22 projects into the fuel-air mixing zone 15 and has the task of stabilizing the vortex. At its end, the diameter of the stabilizing tube 22 is reduced somewhat, as is apparent from Fig. 1a.

Weiterhin mündet in die Brennstoff-Luft-Mischzone 15 kon zentrisch oder nahezu konzentrisch eine Hohllanze 23, deren Durchmesser etwa 10 bis 40% des Durchmessers der Brennstoff-Luft-Mischzone 15 beträgt und die wiederum vom Stabilisierungsrohr 22 umgeben ist. Die Hohllanze 23 ist als Rohr mit einer geschlossenen Stirnseite 24 ge staltet. In die Hohllanze 23 strömt von ihrem brenner abgewandten Ende das Brenngas ein und gelangt zu Mantel bohrungen 26 und 27. Diese Mantelbohrungen 26 bzw. 27, die peripher gleichmäßig um den Mantel der Hohllanze 23 verteilt sind, bilden zwei, in Achsenrichtung der Hohllanze in Abstand liegende Gasaustrittsbereiche, von denen einer innerhalb des Stabilisierungsrohrs 22 und und einer außerhalb des Stabilisierungsrohrs liegt. Das austretende Gas wird demnach dem Verbrennungsluftstrom nach und nach zugeführt. Die sich ergebenden Verbren nungstemperaturen liegen niedriger als bei einer Verbrennung bei sofortiger, totaler Durchmischung von Brennstoff und Luft.Furthermore, a hollow lance 23 opens out into the fuel-air mixing zone 15, concentrically or almost concentrically, the diameter of which is about 10 to 40% of the diameter of the fuel-air mixing zone 15 and which in turn is surrounded by the stabilizing tube 22 . The hollow lance 23 is designed as a tube with a closed end face 24 ge. In the hollow lance 23 , the fuel gas flows in from its end facing away from the burner and reaches casing bores 26 and 27 . These jacket bores 26 and 27 , which are distributed evenly on the periphery around the jacket of the hollow lance 23 , form two gas outlet regions which are spaced apart in the axial direction of the hollow lance, one of which lies within the stabilizing tube 22 and one outside the stabilizing tube. The escaping gas is therefore gradually fed into the combustion air flow. The resulting combustion temperatures are lower than in the case of combustion with immediate, total mixing of fuel and air.

Erfahrungsgemäß hat sich dabei erwiesen, daß die besten Resultate der Stabilisierung dann erzielt werden, wenn das Verhältnis von Innendurchmesser D2 des Stabili sierungsrohrs zu Außendurchmesser D1 der Hohllanze wenigstens 2 : 1 ist.Experience has shown that the best Stabilization results are achieved when the ratio of the inner diameter D2 of the Stabili pipe to outer diameter D1 of the hollow lance is at least 2: 1.

Die Hohllanze ist im Inneren des Gehäuses 3 und inner halb des Stabilisierungsrohres 22 noch von einer Luft zufuhrleitung 28 umgeben, die über Einströmöffnungen 28′ und 28′′ verfügt. Die Luftzuführleitung 28 endet zwischen dem vordersten und dem hintersten Gasaus trittsbereich. Durch die Luft, die durch diese Luftzu führleitung strömt, wird das aus dem ersten Gasaustritts bereich ausströmende Gas aufgenommen und der Luft-Brenn stoff-Mischzone zugeleitet, ohne daß im Bereich der Luftzuführungsleitung schon eine Verbrennung erfolgt.The hollow lance is in the interior of the housing 3 and inner half of the stabilizing tube 22 still surrounded by an air supply line 28 which has inflow openings 28 'and 28 ''. The air supply line 28 ends between the foremost and the rearmost gas outlet area. By the air flowing through this Luftzu supply line, the gas flowing out of the first gas outlet area is taken up and fed to the air-fuel mixing zone without combustion in the area of the air supply line.

Die Luftmenge, die durch die Kanäle 8′ und 18 strömt, und die Gasmenge, die durch die Mantelbohrungen 26, 27 strömt, wird entsprechend der Gasart und entsprechend dem vorhandenen Gasdruck zugemessen, beispielsweise durch Verstellung des Ventilatordruckes.The amount of air that flows through the channels 8 'and 18 , and the amount of gas that flows through the jacket bores 26 , 27 is metered according to the type of gas and the existing gas pressure, for example by adjusting the fan pressure.

In der Ausführungsform gemäß den Fig. 2a) und 2b) ist ein Querschnitt durch eine weitere Brennereinrichtung dargestellt, die allgemein mit 201 bezeichnet ist. Glei che Teile haben gleiche Bezugszahlen wie in Fig. 1a/1b.In the embodiment according to FIGS. 2a) and 2b), a cross section through a further burner device is shown, which is generally designated with 201 . The same parts have the same reference numerals as in Fig. 1a / 1b.

Das Gehäuse 3 schließt einen zylindrischen Luftkanal 4 ein. Weiterhin liegt im vorderen Teil des Gehäuses zentrisch ein Stutzenteil 206, der von außen von den Luftkanalenden 4′ umringt ist. Der Stutzenteil 206 ist mit seiner Stirnseite 7 in die Stirnwand 8 eingepaßt. An die Stirnwand 8, der ein Teil des Gehäuses 3 ist, schließt sich das Mantelrohr 9 an.The housing 3 includes a cylindrical air duct 4 . Furthermore, in the front part of the housing is a nozzle part 206 , which is surrounded by the outside of the air duct ends 4 '. The nozzle part 206 is fitted with its end face 7 in the end wall 8 . The casing tube 9 connects to the end wall 8 , which is part of the housing 3 .

Der Stutzenteil 206 ist auf seiner ganzen Länge zylin drisch zu einer Wirbelkammer 13′ aufgebohrt. An die Wirbelkammer schließt sich mit gleicher lichter Weite das Stabilisierungsrohr 222 an. In die Wirbelkammer münden zahlreiche Kanäle 218, die im vorliegenden Falle nicht als Schlitze, sondern als Rundbohrungen gestaltet sind. Die Luftzufuhr durch die Kanäle 218 kann gesteuert werden. Als Steuerorgan ist eine außenliegende, verstell bare Hülse 216 vorgesehen, deren Hin- und Herbewegung entweder manuell gesteuert werden kann oder aber mit Hilfe einer Steuervorrichtung, die die Hülse 216 auf grund abgetasteter Werte, z. B. des Brennzustandes, oder mit Hilfe eines Thermostat-Systems oder dergleichen geregelt verstellt. The nozzle part 206 is drilled along its entire length cylin drily to a swirl chamber 13 '. The stabilizing tube 222 connects to the swirl chamber with the same internal width. Numerous channels 218 open into the swirl chamber, which in the present case are not designed as slots but as round bores. Air supply through channels 218 can be controlled. An external, adjustable bare sleeve 216 is provided as the control member, the reciprocating movement of which can either be controlled manually or with the aid of a control device which the sleeve 216 on the basis of sensed values, eg. B. the burning state, or adjusted with the help of a thermostat system or the like.

Die Bohrungen 218 weichen von der Normaleinrichtung ab, d. h. sie sind tangential zu einem imaginären Kreis K innerhalb der Brennstoff-Luft-Mischkammer 215 gerichtet. Die Bohrungen 218 sind daher gleichzeitig drallerzeu gende Vorrichtungen, die mittels der durch sie strömen den Verbrennungsluft innerhalb der Wirbelkammer 13′ und in der nachgeordneten Verbrennungszone 215 eine Wir belströmung erzeugen. Die Kanäle 218 können mit Hilfe der Hülse 216 mehr oder weniger zugestellt werden.The bores 218 deviate from the normal device, ie they are directed tangentially to an imaginary circle K within the fuel-air mixing chamber 215 . The bores 218 are therefore at the same time swirl-generating devices which generate a we belströmung by means of the combustion air flowing through them within the swirl chamber 13 'and in the downstream combustion zone 215 . The channels 218 can be more or less closed using the sleeve 216 .

Die Gaszufuhr erfolgt über eine zentrisch mündende Hohllanze 223, die als Rohr mit einer geschlossenen Stirnseite 24 gestaltet ist. Dabei ragt das Rohr über das Ende des Stabilisierungsrohrs 222 hinaus in das Mantelrohr 9 hinein. Der Durchmesser der Hohllanze umfaßt etwa 25 bis 35% des Innendurchmessers des Stabilisierungsrohres 222.The gas is supplied via a centrally opening hollow lance 223 , which is designed as a tube with a closed end face 24 . The tube projects beyond the end of the stabilizing tube 222 into the jacket tube 9 . The diameter of the hollow lance comprises approximately 25 to 35% of the inner diameter of the stabilizing tube 222 .

In das freie Ende der Hohllanze 223 sind jeweils über den Umfang verteilt auf einer Höhe vier Bohrungen 225′ eingearbeitet und in Abstand dazu vier weitere Bohrungen 225. Es ergeben sich daher auch hier zwei Gasaustritts bereiche, von denen einer innerhalb und einer außerhalb des Stabilisierungsrohres liegt.In the free end of the hollow lance 223 four holes 225 'are incorporated in each case distributed over the circumference at a height and four further holes 225 at a distance from it. There are therefore two gas outlet areas, one inside and one outside the stabilization tube.

Durch Variation des Druckes durch eine (nicht dargestell te) Vorrichtung, die der Hohllanze 223 vorgeschaltet ist, kann der Durchsatz an Brenngas durch die Bohrungen 225 und 225′ variiert werden. Die Bohrungen können eben falls tangential oder aber radial gerichtet sein, so daß die Wirbelströmung, die bereits durch die einströmende Luft durch die Bohrungen 218 erzeugt wird, verstärkt wird.By varying the pressure through a device (not shown) which is connected upstream of the hollow lance 223 , the throughput of fuel gas through the bores 225 and 225 'can be varied. The holes can also be directed tangentially or radially so that the vortex flow, which is already generated by the inflowing air through the holes 218 , is increased.

Ferner ist durch die Wandung 213 eine Ionisationselek trode 29 eingesetzt, die aus einem isolierenden Mantel 30 und der eigentlichen Elektrode besteht, die an der Peripherie als Austrittsöffnung des Stabilisierungs rohres 222 endet. Die Elektrode 29 dient zur Zündung und dazu, festzustellen, ob eine Flamme vorhanden ist und gegebenenfalls dazu, ein Signal abzugeben, das den Brennzustand anzeigt.Furthermore, through the wall 213, an ionization electrode 29 is used, which consists of an insulating jacket 30 and the actual electrode, which ends at the periphery as the outlet opening of the stabilization tube 222 . The electrode 29 is used to ignite and to determine whether a flame is present and, if necessary, to emit a signal which indicates the burning state.

In den Fig. 3a/3b ist eine ähnliche Brennereinrich tung 301 wie in Fig. 2a/2b dargestellt. Allerdings sind hier in die Wandung 313 der Wirbelkammer 313′ noch eine Zündelektrode 31 und eine Ionisationselektrode 29 eingebaut. Die Hohllanze 323 für die Gaszufuhr ragt überdies noch etwas weiter über das Stabilisierungsrohr 322 hinaus. In die Hohllanze sind Bohrungen 325 und 325′ eingelassen.In Figs. 3a / 3b is a similar distillery Rich tung 301 as shown in Fig. 2a / 2b. However, an ignition electrode 31 and an ionization electrode 29 are also installed here in the wall 313 of the swirl chamber 313 '. The hollow lance 323 for the gas supply also protrudes a little further beyond the stabilizing tube 322 . Holes 325 and 325 'are let into the hollow lance.

Ferner kann das Mantelrohr 9 mit den Luftleitblechen 12 hin und her geschoben werden, so daß der Abstand der Öffnungen 11 gegenüber der Stirnwand 8 verstellbar ist, was eine optimale Rückführung der Rauchgase zur Steue rung der Brenntemperatur gewährleistet.Furthermore, the casing tube 9 can be pushed back and forth with the air baffles 12 , so that the distance between the openings 11 relative to the end wall 8 is adjustable, which ensures optimal recirculation of the flue gases to control the combustion temperature.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Bohrun gen 418 in der Wandung 413 der Brennstoff-Luft-Misch kammer als Diffusor- oder Venturi-Düsen gestaltet sind. Dies führt zu einer Verbesserung der Drallentwicklung und der Energieausnutzung. Das anschließende Mantelrohr 409 ist ebenfalls mit einer Verengung versehen, deren engste Stelle kurz hinter der Stirnseite 424 der Gas lanze 423 liegt. Die vorgenannten strömungstechnischen Maßnahmen verbessern die Energieausnutzung der heran geführten Luft. Fig. 4 shows an embodiment in which the Bohrun gene 418 in the wall 413 of the fuel-air mixing chamber are designed as diffuser or Venturi nozzles. This leads to an improvement in swirl development and energy utilization. The subsequent casing tube 409 is also provided with a constriction, the narrowest point of which is just behind the end face 424 of the gas lance 423 . The aforementioned fluidic measures improve the energy utilization of the air brought in.

In der Fig. 5 ist ein Querschnitt durch eine Brenner einrichtung, allgemein mit 501 bezeichnet, dargestellt, die sich an eine Kesselwand anschließt. Die Brennerein richtung 1 weist ein Gehäuse 3 auf, das im wesentlichen zylindrisch geformt ist und mehrere Teile umschließt. In FIG. 5 is a cross section through a burner device, generally designated 501, shown, which is adjacent to a boiler wall. The Brennerein device 1 has a housing 3 which is substantially cylindrical in shape and encloses several parts.

Das Gehäuse 3 umgibt - von außen nach innen gesehen - zu nächst einen zylindrischen Luftkanal 4, dem über seinen Öffnungsquerschnitt 5 Luft von einem (nicht dargestell ten) Gebläse zugeführt wird, wobei der Druck im Luft kanal 4 über Atmosphärendruck liegt. Weiterhin liegt im vorderen Teil des Gehäuses 3 zentrisch ein Stutzenteil 506, der von außen von den Luftkanal-Enden 4′ umringt ist. Der Stutzenteil 506 ist mit seiner Stirnseite in eine flache Stirnwand eingepaßt, die ebenfalls Teil des Gehäuses 3 ist. Die Stirnwand 8 besitzt mehrere, z. B. zwölf, Bohrungen 8′, die radialsymmetrisch gleichmäßig verteilt um die Peripherie der Stirnwand-Fläche verteilt sind. Durch die Bohrungen 8′ strömt ein Teil der Verbrennungsluft in den Raum, der von einem Mantelrohr 9 umschlossen ist. Dieser Teil der Verbrennungsluft beträgt etwa 5 bis 35% der gesamten Verbrennungsluft.The housing 3 surrounds - seen from the outside inwards - next to a cylindrical air duct 4 , to which 5 air is supplied via its opening cross-section from a (not shown) blower, the pressure in the air duct 4 being above atmospheric pressure. Furthermore, in the front part of the housing 3 is a nozzle part 506 , which is surrounded by the outside of the air duct ends 4 '. The nozzle part 506 is fitted with its end face into a flat end wall, which is also part of the housing 3 . The end wall 8 has several, for. B. twelve, holes 8 ', which are evenly distributed radially symmetrically distributed around the periphery of the end wall surface. Through the holes 8 'flows part of the combustion air into the room, which is surrounded by a casing tube 9 . This part of the combustion air is about 5 to 35% of the total combustion air.

An die Stirnwand 8 schließt sich das Mantelrohr 9 an, das sich zum Kesselraum 10 hin öffnet. Das Mantelrohr 9 ist im Bereich der Stirnwand 8 mit einzelnen Öffnungen 11 versehen, die um die Peripherie des Mantelrohres 9 verteilt sind. Durch Öffnungen 11 können Rauchgase aus dem Kesselraum 10 zurückgeführt und nachverbrannt werden. Durch die Nachverbrennung der Rauchgase stellt sich eine geringere Flammentemperatur ein.The jacket tube 9 adjoins the end wall 8 and opens to the boiler space 10 . The casing tube 9 is provided in the region of the end wall 8 with individual openings 11 which are distributed around the periphery of the casing tube 9 . Flue gases can be returned from the boiler room 10 through openings 11 and re-burned. The afterburning of the flue gases results in a lower flame temperature.

Der Stutzenteil 506 ist auf seiner gesamten Länge zylin drisch aufgebohrt. Dabei verbleibt eine relativ dicke, zylinderringförmige Wandung 513, die einen Hohlraum 513′, im folgenden als Wirbelkammer bezeichnet, umschließt. Die Wandung 13 ist von zahlreichen schlitzartigen Kanälen 18 durchsetzt. Die Kanäle 18 weichen in ihrer Richtung von der Normalenrichtung ab, d. h. sie stehen tangential zu einem imaginären Kreis innerhalb der Mischzone 515. Wenn Verbrennungsluft durch die Kanäle 18 strömt, sind diese daher Luftzuführungs kanäle und gleichzeitig drallerzeugende Vorrichtungen, die mittels der durch sie strömenden Luft innerhalb der Wirbelkammer 513′ und in der nachgeordneten Brennstoff- Luft-Mischzone 515 (gestrichelt umrandet) innerhalb des Mantelrohres 9 eine Wirbelbewegung (Vortex) erzeugen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind in die Wandung 13 zwölf Kanäle für Luft vorgesehen. Die Kanäle 18 werden über den Luftkanal 4 versorgt.The nozzle part 506 is drilled cylin drical over its entire length. This leaves a relatively thick, cylindrical wall 513 which encloses a cavity 513 ', hereinafter referred to as a swirl chamber. The wall 13 is penetrated by numerous slot-like channels 18 . The channels 18 deviate in their direction from the normal direction, ie they are tangent to an imaginary circle within the mixing zone 515 . If combustion air flows through the channels 18 , these are therefore air supply channels and at the same time swirl-generating devices which by means of the air flowing through them within the swirl chamber 513 'and in the downstream fuel-air mixing zone 515 (outlined in dashed lines) within the casing tube 9 a swirling motion Create (vortex). In the present embodiment, twelve channels for air are provided in the wall 13 . The channels 18 are supplied via the air channel 4 .

An die Wirbelkammer 513′ schließt sich ein Stabili sierungsrohr 522 an, das dieselbe lichte Weite hat wie die Wirbelkammer 513′, die im übrigen auf ihrer gesamten Länge denselben Durchmesser hat. Das Stabilisierungsrohr 522 ragt in die Brennstoff-Luft-Mischzone 515 hinein und hat die Aufgabe, den Vortex zu stabilisieren.At the swirl chamber 513 'a Stabili sierungsrohr 522 follows, which has the same clear width as the swirl chamber 513 ', which has the same diameter over its entire length. The stabilization tube 522 protrudes into the fuel-air mixing zone 515 and has the task of stabilizing the vortex.

Weiterhin mündet in die Brennstoff-Luft-Mischzone 515 konzentrisch oder nahezu konzentrisch eine Hohllanze 523, deren Außendurchmesser D1 etwa 50% des Innendurchmessers D2 des Stabilisierungsrohrs 522 beträgt. Die Hohllanze 523 ist als Rohr mit einer geschlossenen Stirnseite 524 gestaltet. In die Hohllanze 523 strömt von ihrem brennerabgewandten Ende das Brenngas ein und gelangt zu Mantelbohrungen 26.Furthermore, a hollow lance 523 opens out into the fuel-air mixing zone 515 concentrically or almost concentrically, the outer diameter D1 of which is approximately 50% of the inner diameter D2 of the stabilizing tube 522 . The hollow lance 523 is designed as a tube with a closed end face 524 . The fuel gas flows into the hollow lance 523 from its end facing away from the burner and reaches jacket bores 26 .

Diese Mantelbohrungen 26, die peripher gleichmäßig um den Mantel der Hohllanze 523 verteilt sind, bilden den Gasaustrittsbereich, der innerhalb des Stabilisierungs rohrs 522 liegt. Das austretende Gas wird demnach dem Verbrennungsluftstrom nach und nach zugeführt. Die sich ergebenden Verbrennungstemperaturen liegen niedriger als bei einer Verbrennung bei sofortiger, totaler Durch mischung von Brennstoff und Luft. Erfahrungsgemäß hat sich dabei erwiesen, daß die besten Resultate der Stabilisierung dann erzielt werden, wenn das Verhältnis von Innendurchmesser D2 des Stabilisierungsrohrs zu Außendurchmesser D1 der Hohllanze wenigstens 2 : 1 beträgt.These jacket bores 26 , which are distributed evenly around the periphery of the jacket of the hollow lance 523 , form the gas outlet area which lies within the stabilization tube 522 . The escaping gas is therefore gradually fed into the combustion air flow. The resulting combustion temperatures are lower than in the case of combustion with immediate, total mixing of fuel and air. Experience has shown that the best results of the stabilization are achieved when the ratio of the inner diameter D2 of the stabilizing tube to the outer diameter D1 of the hollow lance is at least 2: 1.

Wie aus der Fig. 5 zu entnehmen ist, ragt das Stabilisierungsrohr 522 lediglich in den Randbereich des Mantelrohrs 9 hinein. Das Stabilisierungsrohr 522 ist dabei relativ kurz ausgebildet und endet am Rande der Brennstoff-Luft-Mischzone 515.As can be seen from FIG. 5, the stabilization tube 522 only protrudes into the edge region of the casing tube 9 . The stabilization tube 522 is relatively short and ends at the edge of the fuel-air mixing zone 515 .

Die Luftmenge, die durch die Kanäle 18 strömt und die Gasmenge, die durch die Mantelbohrungen 26 strömt, wird entsprechend der Gasart und entsprechend dem vorhandenen Gasdruck zugemessen, beispielsweise durch Verstellung des Ventilatordrucks.The amount of air that flows through the channels 18 and the amount of gas that flows through the casing bores 26 is metered according to the type of gas and the gas pressure present, for example by adjusting the fan pressure.

In den Stutzenteil 506 ist noch eine Zündelektrode 31 eingelassen.An ignition electrode 31 is also embedded in the nozzle part 506 .

Das Volumen der Wirbelkammer 513′ ist durch eine ringförmige Einlage 32 begrenzt, welche die Hohllanze von der Gaseintrittsweise teilweise umgibt und mittels einer Schraubverbindung 34 an einen ringförmigen Verschluß (Boden) 33 des Stutzenteils 506 angebracht ist. Der Verschluß ist mit einer axialen Gewindeöffnung 35 versehen, durch die die Gaszufuhr in die Hohllanze erfolgt. In die Öffnung 35 ist die Hohllanze durch einen Ring 37 eingeschraubt. Die Anordnung der Elemente 26, 522, 523 und 515 und die Anwendung der Einlage 34 ermöglichen der Aufrechterhalten einer niedrigen Flammentemperatur.The volume of the vortex chamber 513 'is limited by an annular insert 32 which partially surrounds the hollow lance from the gas inlet mode and is attached by means of a screw connection 34 to an annular closure (bottom) 33 of the nozzle part 506 . The closure is provided with an axial threaded opening 35 through which the gas is fed into the hollow lance. The hollow lance is screwed into the opening 35 by a ring 37 . The arrangement of the elements 26 , 522 , 523 and 515 and the use of the insert 34 make it possible to maintain a low flame temperature.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ergeben im wesentlichen die nachfolgenden Vorteile:The embodiments described above result essentially the following advantages:

1. A fan pressure of 10 mm WS (1 mbar) is sufficient to achieve an optimal mixing of gas and air chen. This pressure is optimal for the mixture of Exploited gas and air. There is no pressure reduction on the suction side of the fan. The Capacity control can be both windward and leeward to the fan.
2. The system is relatively insensitive to under- or Overpressure in the combustion chamber.
3. The vortex generator works when the burner is at a standstill as a final body, given the small Vacuum or overpressure in the combustion chamber (Chimney) the air does not pass through the cyclone genera gate is pressed.
4. The system is suitable for relatively high back pressures resp. Oppress.
5. Different burner systems can be selected as they are known to be used. A Retrofitting is therefore possible in many cases.
6. The system is suitable for all types of gas without modification from town gas (± 1000 kcal / m³) to butane (± 30 000 kcal / m³).
7. The burner capacity can be turned on in a simple manner are represented by the number of tangentials Openings. The fan and its pressure are featured give by the brand of the burner.
8. The gas / air control is simple through that Reduce gas to set the correct gas pressure.
9. The nitrogen oxide generation can be reduced because the precisely controllable radial and tangential air supply is a capacity-dependent flue gas circulation given with which the flame temperature changes can be. Due to the restrictable gas supply the flame front is more than stoichiometric (n <1.3) ten, so that this also changes the Flame temperature is reached.
10. The dimensioning of the diameter and length of the Hollow lance change the parameters of the fuel Air mixing chamber, so that this also depends on the Calorific value of the gas for the creation of Nitrogen oxides decisive flame temperature changed can be.
11. Via capacitance nomographs it is possible without measuring ap fix the burner to the correct working point adjust.

Claims

1. burner device ( 1 ; 201 ; 301 ; 501 ) for a gaseous fuel,

with at least one fuel and one air supply line (GE; LE) which end in the area of a fuel-air mixing zone ( 15 ; 215 ; 515 ),
- With a swirl generating device ( 6 , 13 , 13 ', 18 ; 206 , 213 , 218 ; 313 ; 313 ', 318 ), with which a part of the combustion air in a swirl movement (vortex) when entering the fuel-air mixing zone can be moved,
with an essentially centrally arranged hollow lance ( 23 ; 223 ; 323 ; 423 ; 523 ) through which the gas is supplied,
- And with a stabilizing tube ( 22 ; 222 ; 322 ; 422 ; 522 ), according to patent (patent application P 43 29 971.7),

characterized in that the inner diameter (D2) of the stabilizing tube is at least twice as large as the outer diameter (D1) of the hollow lance and that the stabilizing tube surrounds the hollow lance on part of its length between the swirl generating device and the end of the fuel-air mixing zone, and that the hollow lance ( 23 ; 223 ; 323 ; 423 ; 523 ) has at least one gas outlet region ( 26 , 27 ; 225 , 225 '; 325 ') emerging laterally from the hollow lance, which is located within the stabilizing tube ( 22 ; 222 ; 322 ; 442 ; 522 ) is arranged.

2. Burner device according to claim 1, characterized in that the hollow lance has at least two gas outlet regions ( 26 ; 27 ; 225 ; 225 ') which are spaced apart in their axial direction, one of which is arranged inside the stabilizing tube and one outside the stabilizing tube.

3. Burner device according to claim 1 or 2, characterized in that the hollow lance is surrounded over part of its length by an air supply line ( 28 ).

4. Burner device according to claim 1 to 3, characterized in that the air supply line ( 28 ) ends between the foremost and the rearmost gas outlet area of the hollow lance.

5. Burner device according to one of the preceding claims, characterized in that the swirl-generating device is followed by an end wall adjoining the stabilization tube ( 8 ) and that the end wall outside the stabilization tube ( 22 ) is provided with air supply openings ( 8 ') through which further combustion air can be supplied to the vortex from its periphery.

6. Burner device according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow lance ( 23 ) is provided with an organ with which the amount of gas supplied over time can be controlled.

7. Burner device according to one of the preceding claims, characterized in that the amount of air supplied to the swirl generating device ( 13 , 13 ', 18 ) is controllable.

8. Burner device according to claim 7, characterized in that the swirl generating device consists of a swirl chamber ( 13 '; 313 '), into the inclined bores ( 318 ) or slot ( 18 ) open.

9. Burner device according to one of the preceding claims, characterized in that at least part of the bores or slots ( 318 ; 18 ) in the wall of the swirl chamber is designed in the form of venturi or diffuser nozzles ( 418 ).

10. Burner device according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel-air mixing zone ( 15 ; 215 ) is surrounded by a casing tube ( 9 ) outside the air inlet openings located in the end wall.

11. Burner device according to claim 10, characterized in that between the end wall ( 8 ) and casing pipe ( 9 ) or in the casing pipe in the region of the end wall flue gas inlet openings ( 11 ) are provided.

12. Burner device according to claim 11, characterized in that at least part of the flue gas inlet openings ( 11 ) of the casing tube is provided with an inwardly directed air baffle ( 12 ).

13. Burner device according to one of the preceding claims, characterized in that a Zündelektro de ( 29 ) and / or an ionization electrode ( 31 ) end in the United combustion area of the burner.