NL1004647C2

NL1004647C2 - Burner for gas and air mixture

Info

Publication number: NL1004647C2
Application number: NL1004647A
Authority: NL
Inventors: Paulus Jacobus Vloon
Original assignee: Fasto Nefit Bv
Priority date: 1996-11-29
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 1998-06-03

Abstract

Combustion is carried out in material which is pervious to gas. The free cross section of the flow passage in the material, taken in the direction of flow, increases from that in a section with fine material structure to that with coarser structure The fine structure inhibits combustion, while the coarse structure enables combustion. The assembly, through which the gas/air mixture flows, consists of a series of bodies which are shaped so that their cross section, taken in the direction of flow, decreases from a first section to a second section. It can increase again in a third section The material with fine structure lies in the first section that with coarse structure in the second. The bodies are in the form of rods with round or polygonal cross section.

Description

Korte aanduiding: Brander voor het verbranden van een voorgemengd gas/luchtmengsel.Short designation: Burner for burning a premixed gas / air mixture.

De uitvinding heeft betrekking op een brander voor het verbranden van een voorgemengd gas/luchtmengsel in een gasdoorlatend materiaal, waarvan de vrije stromings-dwarsdoorsnede in de stroomrichting van het mengsel van 5 een fijne, de verbranding onderdrukkende struktuur naar een grovere, de verbranding toelatende struktuur toeneemt, waarbij het gasdoorlatende materiaal bestaat uit een reeks lichamen, die zich in de stroomrichting van het mengsel uitstrekken, en waarvan de dwarsdoorsnede van een 10 eerste gebied naar een volgend, tweede gebied toe zodanig afneemt, dat tussen de lichamen in het eerste gebied een stromingsdwarsdoorsnede met de fijne struktuur en in het tweede gebied een stromingsdwarsdoorsnede met de grovere struktuur is gevormd.The invention relates to a burner for burning a premixed gas / air mixture in a gas-permeable material, the free flow cross-section of which in the flow direction of the mixture from a fine structure suppressing combustion to a coarser structure permitting combustion increases, the gas-permeable material consisting of a series of bodies extending in the direction of flow of the mixture, the cross-section of which from a first region to a subsequent, second region decreases such that between the bodies in the first region flow cross section with the fine structure and in the second region a flow cross section with the coarser structure is formed.

15 Een dergelijke brander is bekend uit de Britse oc trooiaanvrage 2 290 608, en bezit een kamer waaruit via een poreuze verdeelpaat een lucht/brandstofmengsel wordt toegevoerd aan een reeks in hoofdzaak plaatvormige vlam-steunelementen. De vlamsteunelementen definiëren daartus-20 sen gleuven die, gezien in de stroomrichting van het lucht/brandstofmengsel, divergeren. De vlamsteunelementen liggen in het eerste, stroomopwaarts gelegen gebied nauw tegen elkaar, en vormen hier relatief nauwe stromingska-nalen, die een verbranding niet toelaten. In het tweede, 25 meer stroomafwaarts gelegen gebied worden daarentegen bredere stromingskanalen verschaft, waarin de verbranding kan plaatsvinden.Such a burner is known from British patent application 2 290 608, and has a chamber from which an air / fuel mixture is supplied via a porous distributor plate to a series of substantially plate-shaped flame support elements. The flame support elements between them define slots that diverge when viewed in the flow direction of the air / fuel mixture. The flame support elements lie closely together in the first upstream region, and here form relatively narrow flow channels, which do not allow combustion. In the second, more downstream region, on the other hand, wider flow channels are provided in which combustion can take place.

De uitvinding beoogt een brander van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen, waarin een gasdoorlatend 30 materiaal met optimale eigenschappen wordt toegepast.The object of the invention is to provide a burner of the type mentioned in the preamble, in which a gas-permeable material with optimum properties is used.

Daartoe is de brander volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt, dat de lichamen bestaan uit staven met een ronde of veelhoekige dwarsdoorsnede. Wanneer de lichamen dicht tegen elkaar aan liggen in de genoemd eerste ge- 1 004647 2 bied, laten zij uitsluitend nauwe doorstroomkanalen vrij. Daarbij wordt dan in het eerste gebied over een lengte, die ter verhindering van een terugslag van de vlam noodzakelijk wordt geacht, een gelijkblijvende dwarsdoorsnede 5 gebruikt. Gezien in de gasstroomrichting begint daarna de verjonging van de lichamen naar het verbrandingsgebied. Deze verjonging kan continu of trapsgewijs plaatsvinden. Door het verminderen of het weglaten van stijve dwarsverbindingen in de hete verbrandingszone mag de brander 10 roodgloeiend worden met behoud van een lange levensduur.To this end, the burner according to the invention is characterized in that the bodies consist of bars with a round or polygonal cross section. When the bodies lie closely together in said first region, they release only narrow flow-through channels. A constant cross-section 5 is then used in the first region over a length which is considered necessary to prevent flashback. Seen in the gas flow direction, the rejuvenation of the bodies to the combustion area then begins. This rejuvenation can take place continuously or in stages. By reducing or omitting rigid cross connections in the hot combustion zone, the burner 10 may become red-hot while maintaining a long service life.

Op het tweede gebied kan, gezien in stroomafwaartse richting, een derde gebied volgen, waarin de dwarsdoorsnede van de lichamen opnieuw toeneemt. Op deze wijze kan het eigenlijke verbrandingsgebied gericht binnen de bran-15 der worden aangebracht.Seen in the downstream direction, a second region can follow, in which the cross section of the bodies again increases. In this way, the actual combustion area can be targeted within the burner.

Men kan de lichamen tot een compacte eenheid bundelen en deze bijvoorbeeld door middel van groeven ten opzichte van elkaar fixeren. Het is ook mogelijk de lichamen na het bundelen door een geschikte thermische 20 behandeling tot een eenheidslichaam te sinteren. Verder is het mogelijk, direkt een eenheidslichaam in een giet-of sinterwerkwijze te vervaardigen, waarbij elk voor de beoogde toepassing geschikt materiaal kan worden gebruikt.The bodies can be bundled into a compact unit and fixed with respect to one another, for example, by means of grooves. It is also possible to sinter the bodies into a unitary body after bundling by appropriate heat treatment. Furthermore, it is possible to manufacture a unitary body directly in a casting or sintering process, using any material suitable for the intended application.

25 Het is in principe ook mogelijk, enkele of alle lichamen van binnen hol uit te voeren en daardoorheen een warmtedrager te leiden. Op deze wijze is het mogelijk, een optimale warmte-afvoer uit het verbrandingsgebied te bereiken. Een voorkeurstoepassingsgebied is de verwar-30 mingstechniek. Het verwarmingswater kan binnen het lichaam, bij voorkeur in combinatie met een zich daaromheen bevindende watermantel, geleid worden, zodat een water-verwarmingsinrichting op de wijze van een doorstroomver-warmingstoestel wordt verkregen.In principle it is also possible to design some or all bodies hollow on the inside and to pass a heat carrier through them. In this way it is possible to achieve an optimal heat dissipation from the combustion area. A preferred field of application is the heating technique. The heating water can be led inside the body, preferably in combination with a water jacket surrounding it, so that a water heating device is obtained in the manner of a flow-through heater.

35 De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin schematisch uitvoeringsvoorbeelden van de uitvinding zijn getoond, waarbij: fig. 1 een langsdoorsnede door een verwarmingsketel 1 004647 3 met een geïntegreerde brander toont; fig. 2 de doorsnede II-II van fig. 1 toont; fig. 3 een alternatieve uitvoeringsvorm van de verwarmingsketel volgens fig. 1 toont; 5 fig. 4 op vergrote schaal een langsdoorsnede van een hol lichaam toont; fig. 5 verschillende contouren van een lichaam toont; en fig. 6 een langsdoorsnede door een alternatieve 10 uitvoeringsvorm van een verwarmingsketel met een geïntegreerde brander toont.The invention is further elucidated with reference to the drawing, which schematically shows exemplary embodiments of the invention, wherein: fig. 1 shows a longitudinal section through a heating boiler 1 004647 3 with an integrated burner; Fig. 2 shows section II-II of Fig. 1; Fig. 3 shows an alternative embodiment of the heating boiler according to Fig. 1; Fig. 4 shows an enlarged longitudinal section of a hollow body; Fig. 5 shows different contours of a body; and Fig. 6 shows a longitudinal section through an alternative embodiment of a heating boiler with an integrated burner.

In de verschillende figuren hebben gelijke verwij-zingscijfers betrekking op gelijke onderdelen of onderdelen met een gelijke funktie.In the different figures, like reference numerals refer to like parts or parts with the same function.

15 Volgens fig. 1 en 2 bevindt zich in een waterruimte 1 met een toevoeraansluiting 2 voor water en een afvoer-aansluiting 3 voor water een brander van zich verjongende lichamen 4. In het weergegeven geval gaat het om staven, die dicht op elkaar gepakt zijn. Een gas/luchtmengsel 20 stroomt vanuit een mengkamer 5 eerst door relatief nauwe tussenruimten 6 in een stroomopwaarts gebied A, waarin nog geen verbranding kan plaatsvinden. Door een voldoende lengte van dit gebied A kan een terugslag van de vlammen in de mengkamer 5 met zekerheid uitgesloten worden. Ten 25 gevolge van de verjonging van de staven verwijden de eerst nauwe tussenruimten 6 zich in een volgend gebied B tot tussenruimten 6', waarin de verbranding van het mengsel kan plaatsvinden. Daarbij worden de lichamen 4 zeer warm. Zij dragen de in het gebied B ontstane warmte di-30 rekt over aan het ketelwater in de zich daaromheen bevindende waterruimte 1. De rookgassen stromen vervolgens door een rookgasafvoer 7, waarvandaan eveneens warmte aan het ketelwater kan worden overgedragen.According to Figs. 1 and 2, in a water space 1 with a supply connection 2 for water and a discharge connection 3 for water there is a burner of rejuvenating bodies 4. In the case shown these are rods which are packed closely together . A gas / air mixture 20 flows from a mixing chamber 5 first through relatively narrow gaps 6 into an upstream region A in which combustion cannot yet take place. Due to a sufficient length of this area A, a recoil of the flames in the mixing chamber 5 can be safely excluded. As a result of the rejuvenation of the bars, the first narrow gaps 6 widen in a subsequent area B to gaps 6 'in which the combustion of the mixture can take place. The bodies 4 thereby become very hot. They transfer the heat generated in area B directly to the boiler water in the surrounding water space 1. The flue gases then flow through a flue gas outlet 7, from which heat can also be transferred to the boiler water.

Het gebied B kan volgens fig. l aan de stroomaf-35 waartse zijde van de zich verjongende lichamen 4 liggen. Het gebied kan ook volgens fig. 3 in een tussengebied liggen, zodat daarop - gezien in de mengselstroomrichting - nog een gebied C met nauwere tussenruimten zonder ver- 1 0 0 4647 4 branding volgt.The region B can, according to FIG. 1, lie on the downstream side of the rejuvenating bodies 4. The region can also lie in an intermediate region according to Fig. 3, so that - viewed in the mixture flow direction - an additional region C follows with narrower gaps without burning.

De lichamen 4 kunnen volgens fig. 4 alle of gedeeltelijk een in langsrichting lopende holle ruimte 8 bezitten waardoor een warmtedrager stroomt. Op deze wijze is 5 het mogelijk, een doorstroomverwarmingstoestel te verschaffen.The bodies 4 can, according to Fig. 4, all or partly have a longitudinal hollow space 8 through which a heat carrier flows. In this way it is possible to provide a flow-through heater.

In fig. 5 zijn drie verschillende soorten verjongingen van de lichamen weergegeven, te weten van links naar rechts in de figuur gezien een continue, afgeknot kegel-10 vormige verjonging, een getrapte, afgeknot kegelvormige verjonging, en een continue, exponentiële verjonging. De exacte vormgeving en in het bijzonder de lengte van de afzonderlijke gebieden A, B of C kan door een deskundige door proeven zonder uitvinderswerkzaamheid worden be-15 paald.In Fig. 5, three different types of body rejuvenations are shown, from left to right in the figure, a continuous truncated cone-shaped rejuvenation, a stepped truncated cone-shaped rejuvenation, and a continuous exponential rejuvenation. The exact shape and in particular the length of the individual regions A, B or C can be determined by a person skilled in the art by experiments without inventor activity.

In afwijking van de in fig. 1 en fig. 3 weergegeven uitvoeringsvormen is het ook mogelijk, een brander te verschaffen, waarbij als zelfstandig konstruktie-element een eigenlijke uitbrandruimte binnen de watermantel be-20 hoort, zoals in fig. 6 is getoond. Een dergelijke uitvoering valt binnen het kader van de onderhavige uitvinding.In deviation from the embodiments shown in fig. 1 and fig. 3 it is also possible to provide a burner, wherein as an independent construction element an actual burn-out space within the water jacket belongs, as is shown in fig. 6. Such an embodiment is within the scope of the present invention.

1 0046471 004647

Claims

1. Burner for burning a premixed gas / air mixture in a gas-permeable material, the free flow cross-section of which in the flow direction of the mixture increases from a fine, combustion-suppressing structure to a coarser, combustion-permitting structure, the gas-permeable material consists of a series of bodies which extend in the direction of flow of the mixture, the cross-section of which from a first region to a subsequent, second region decreases such that between the bodies in the first region a flow cross-section with the fine structure and a flow cross-section with the coarser structure is formed in the second region, characterized in that the bodies (4) consist of bars with a round or polygonal cross-section.

Burner according to claim 1, characterized in that the cross-section of the bodies (4) increases again in a third region (C) following the second region (B). 20

Burner according to either of Claims 1 and 2, characterized in that loose bodies (4) are combined and fixed in position relative to each other.

Burner according to claim 3, characterized in that the bodies (4) are sintered together into a unitary body by suitable heat treatment.

Burner according to claim 1 or 2, characterized in that the bodies (4) form part of a unitary body manufactured in a casting or sintering process.

Burner according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the rejuvenation of the bodies (4) is continuous and / or stepped. 1004647 i

Burner according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the resp. some of the bodies (4) for a flow of a heat transfer medium have a longitudinal hollow space (8). 5

Burner according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it is surrounded by a water jacket (1). 004647