Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner mit mehreren parallel zueinander verlaufenden Brennerstäben, wobei oberhalb eines jeden Brennerstabes mehrere Flammenkühlstäbe angeordnet sind.
Bei bekannten derartigen Brennern sind jedem Brennerstab die gleiche Anzahl von Flammenkühlstäben zugeordnet, die oberhalb der Brennerstäbe angeordnet sind. Durch diese Flammenkühlstäbe wird eine Reduzierung des NOx-Ausstosses des Brenners erreicht.
Es hat sich jedoch bei Labormessungen gezeigt, dass eine erhöhte CO-Emission in dem mittleren Brennraumbereich auftritt, die durch einen Mangel an Sekundärluftzufuhr bedingt ist. Dieser Mangel führt in Verbindung mit der Kühlung der Flammen durch die Flammenkühlstäbe zu einer unvollständigen Verbrennung und damit zu einem entsprechenden Ausstoss an CO. Weiter hat sich auch gezeigt, dass die gleichmässig verteilt angeordneten Flammenkühlstäbe nicht zu einer Reduzierung des NOx-Ausstosses im erwarteten Ausmass führen. So zeigt sich, dass die Flammen in den Randbereichen des Brenners eine höhere Temperatur erreichen als in den mittleren Bereichen des Brenners, wodurch es in den Randbereichen zu einer vermehrten NOx-Bildung kommt.
Andererseits kann bei einer über den gesamten Brenner gleichen Zuordnung von Flammenkühlstäben zu den einzelnen Brennerstäben keine zu grosse Anzahl von Flammenkühlstäben den einzelnen Brennerstäben zugeordnet werden, um eine zu starke Abkühlung der Flammen in den mittleren Bereichen des Brenners zu vermeiden, die zu einer unvollkommenen Verbrennung führen würde, bei der ein erhöhter Ausstoss an unverbrannten Kohlenwasserstoffen und CO auftritt.
Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und einen Brenner der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei dem einerseits der Ausstoss an CO und an NOx weitestgehend reduziert ist.
Erfindungsgemäss wird dies durch die in den unabhängigen Patentansprüchen definierten Merkmale erreicht.
Durch diese Massnahme wird erreicht, dass im mittleren Bereich des Brenners die Flammen weniger gekühlt werden als in den Randbereichen des Brenners, und es kommt trotz der geringeren Zufuhr an Sekundärluft zu einer vollständigen Verbrennung des Brenngases auch im mittleren Brennerbereich und daher zu einer Vermeidung eines CO-Ausstosses des Brenners.
Weiter ergibt sich durch die vorgeschlagenen Massnahmen der Vorteil einer den verschiedenen Bereichen des Brenners angepassten Kühlung der Flammen. Dadurch werden einerseits eine vermehrte Bildung von NOx und andererseits eine unvollständige Verbrennung vermieden.
Dadurch wird einerseits der Ausstoss von CO und unverbrannten Kohlenwasserstoffen wie auch der Ausstoss von NOx vermieden.
Dabei kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen sein, dass die Zahl der Flammenkühlstäbe von Brennerstab zu Brennerstab beziehungsweise von Brennerstabgruppe zu Brennerstabgruppe um einen abnimmt, wobei jedoch dem oder den mittleren Brennerstab beziehungsweise Brennerstäben mindestens drei Flammenkühlstäbe zugeordnet sind und die Anzahl an Flammenkühlstäben pro Brennerstab vorzugsweise auf maximal fünf begrenzt ist.
Dadurch ergibt sich eine sehr weitgehende Anpassung der Kühlung der Flammen an die in den entsprechenden Bereichen herrschenden Verhältnisse und damit eine sehr weitgehende Verminderung des gesamten Schadstoffausstosses.
Bei Brennern mit einer grösseren Zahl von Brennerstäben können zum Beispiel je zwei Brennerstäbe zu einer Brennerstabgruppe zusammengefasst werden, in der die zu dieser Gruppe gehörenden Brennerstäbe mit der gleichen Anzahl von Flammenkühlstäben versehen sind. Dabei ergeben sich innerhalb der einzelnen Brennerstabgruppen im wesentlichen gleiche Verhältnisse.
Weiter kann vorgesehen sein, dass bei einer Anordnung von vier Flammenkühlstäben, in Längsrichtung des Brennerstabes gesehen, diese in einem Dreieck angeordnet sind, wobei an der den seitlichen Rändern des Brenners näheren Bereichen je zwei Flammenkühlstäbe übereinander angeordnet sind.
Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die aufgrund eines etwas höheren Sekundär-Luftangebotes heissere Seite der Flammen stärker gekühlt wird als die andere, der Brennermitte zugekehrte Seite der Flammen.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 schematisch einen erfindungsgemässen Brenner im Querschnitt und
Fig. 2 ein Schema für die Anordnung von Flammenkühlstäben bei Brennern mit einer unterschiedlichen Anzahl von Brennerstäben.
Die Fig. 1 zeigt schematisch einen Brenner mit fünf Brennerstäben 1. Bei diesem Brenner sind oberhalb der äussersten Brennerstäbe 1 jeweils fünf Flammenkühlstäbe 2 angeordnet. Dem mittleren Brennerstab 1 sind dabei drei Flammenkühlstäbe 2 und den beiden zwischen dem mittleren Brennerstab 1 und den äussersten Brennerstäben 1 liegenden Brennerstäben jeweils vier Flammenkühlstäbe 2 zugeordnet. Setzt man nun die Zahl der den äussersten Brennerstäben 1 zugeordneten Flammenkühlstäbe 2 mit n fest, so nimmt die Zahl der Flammenkühlstäbe 2, die dem nach innen zu benachbarten Brennerstab 1 zugeordnet ist, jeweils um 1 ab.
Die Zahlen der Flammenkühlstäbe 2 pro Brenerstab 1 entsprechen daher von aussen nach innen
n, (n - 1) und (n - 2).
Wie aus der Fig. 1 zu ersehen ist, sind die je vier den zwischen dem mittleren und den äussersten Brennerstäben 1 angeordneten Brennerstäben zugeordneten Flammenkühlstäbe 2 im Querschnitt in einem Dreieck angeordnet, wobei an den dem äusseren Rand des Brenners zugekehrten Seiten der Brennerstäbe 1 je zwei Flammenkühlstäbe 2 übereinander angeordnet sind.
Die Fig. 2 zeigt ein Schema für Brenner mit 2 bis 9 Brennerstäben. Dabei sind den äussersten Brennerstäben 1 zumeist fünf Flammenkühlstäbe 2 zugeordnet. Lediglich bei Brennern mit nur zwei oder drei Brennerstäben 1 können den äussersten Brennerstäben 1 auch nur vier Flammenkühlstäbe 2 zugeordnet werden.
Bei diesem Schema nach der Fig. 2 geben die über den Brennerstäben 1 angeführten Zahlen die Anzahl der diesen zugeordneten Flammenkühlstäbe an. Dabei stellen die in Klammern gesetzten Zahlen Wahlmöglichkeiten dar.
Die Anordnung der Flammenkühlstäbe 2 kann dabei in der aus der Fig. 1 ersichtlichen Weise erfolgen.