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Industriebrenner
Brenner für industrielle Anwendungen, z. B. zur Gasbeheizung von Industrieofenräumen, zur Wärme- behandlung von Stahl, zum Formtrocknen u. dgl., bei denen die Rauchgase in den zu beheizenden Raum eingeführt werden, sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Sie werden im folgenden als offene
Brenner bezeichnet und bestehen im allgemeinen aus einem oder mehreren Brennmittelrohren, z. B. zentralem Gasrohr, mit Austrittsmündung und umgebendem Verbrennungsmittel, z. B. Luftrohr, und sind in dieser Form zumeist aus konzentrischen Rohren aufgebaut. Um einerseits die fühlbare Warme der aus der
Verbrennung entstehenden Rauchgase auszunutzen, anderseits die Verbrennungstemperaturen und damit die Wärmebehandlungstemperaturen zu erhöhen, ist es bekannt, durch Rauchgase aus den beheizten Räumen, z. B.
Ofenräumen, rekuperativ die Brennmittel oder Verbrennungsmittel vorzuwärmen. Die Rekuperatoren sind dabei besondere Aggregate und von den Brennern getrennt angeordnet. Derartige Massnahmen sind kostspielig. Die Vorwärmung selbst ist häufig unbefriedigend. Zum Beispiel treten in den Rekuperatoren erhebliche Wandverluste auf. Vor allem ist die Vorwärmung unbefriedigend, wenn die zu beheizenden Räume ganz oder teilweise offen sind und ein grosser Teil der Rauchgase über derartige Öffnungen abzieht bzw. über diese Öffnungen die Temperatur der Rauchgase herabsetzende Luft mit angesaugt wird, wenn die Rauchgase abgesaugt und den Rekuperatoren zugeführt werden.
Für andere Zwecke, nämlich dort, wo das zu behandelnde Gut nicht mit den Rauchgasen in Berührung kommen darf, arbeitet man mit Brennern anderer Ausführung, nämlich sogenannten Mantelstrahlrohren, die gleichsam geschlossene Brenner darstellen. Hier ist der eigentliche Brenner, der wie oben bereits angedeutet, aus konzentrischen Rohren für Brennmittel und Verbrennungsmittel bestehen kann, von einem Rekuperator zur Verbrennungsmittelvorwärmung umgeben und an die Brennermündung ist das Strahlrohr angeschlossen, das von den Rauchgasen erwärmt wird und diese, über geeignete Einbauten, umkehrt sowie dem den Brenner umgebenden Rekuperator zuführt. Der Druck aus den Brennmitteln und den Verbren- nungsmitteln unter Berücksichtigung des durch die Volumenzunahme bei der Verbrennung bzw.
Erhitzung der Verbrennungsgase auftretenden Druckes fördert dabei die Rauchgase in der angegebenen Weise über den Rekuperator dem Rauchgasaustritt zu. Die Gestaltung von offenen Industriebrennern ist durch diese bei Mantelstrahlröhren verwirklichten Massnahmen nicht beeinflusst worden.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt einen offenen Industriebrenner mit einem oder mehreren zentralen Brennmittel-, z. B. Gasrohren, und Verbrennungsmittelrohren sowie offener Brennermündung so auszubilden, dass auf einfache Weise eine rekuperative Vorwärmung der Verbrennungsmittel und gegebenenfalls auch der Brennmittel möglich ist.
Die Erfindung betrifft einen Industriebrenner mit einem oder mehreren Brennmittelzuführungsrohren, z. B. Gaszuführungsrohren, und Verbrennungsmittelzufuhrungsrohren, z. B. Luftzuführungsrohren, sowie offener Brennermündung. Die Erfindung besteht darin, dass die eine Art der Zuführungsrohr bis zur Brennermundung als Wärmeaustauschfläche eines Rekuperators ausgebildet sind, welcher sie ringraumartig umgibt, wobei die Rauchgase in dem Ringraum im Gegenstrom zu den Brennmitteln bzw. Verbrennungmittel geführt werden. Soweit der erfindungsgemässe Industriebrenner in an sich bekannterWeise aus konzentrischen Rohren aufgebaut ist, empfiehlt die Erfindung, auf das Brennmittelzuführungsrohr, z. B.
Gaszuführungsrohr, bzw. auf einen eng angeschlossenen umgebenden Mantel radiale Wärmeaustauschlamel-
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len aufzusetzen, die von hier aus durch den Mantel der Verbrennungsmittülzuführungsrohre hindurch in den umgebenden Rekuperator eingeführt sind, so dass eine grosse Wärmeaustauschfläche zur Verfügung steht.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Rauchgasabsaugeinrichtung dabei als luftbetriebene Strahlpumpe ausgeführt und diese synchron mit der Brennersteuerung, d. h. der Regelung der Brennmittelund/oder Verbrennungsmittelzufuhr, gesteuert. Auf diese Weise lässt sich die Rauchgasrücksaugung durch den Rekuperator auf einfache Weise und unter Verzicht auf komplizierte und gegen die hohen Temperaturen nur durch besondere Werkstoffauswahl unempfindliche Gebläse verwirklichen, wobei darüber hinaus eine besondere Steuerung für die Rauchgasabsaugeinrichtung nicht erforderlich ist.
Soweit der erfindungsgemässe Industriebrenner mit reduzierender Flamme betrieben wird, was für viele Wärmebehandlungsaufgaben zweckmässig ist, kann bei der erfindungsgemässen Brennergestaltung auch die in den Rauchgasen noch enthaltene gebundene Wärme freigemacht werden, u. zw. dadurch, dass
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schlossen sind, so dass im Rekuperator eine Nachverbrennung stattfindet.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu sehen, dass bei erfindungsgemä- ssen Industriebrennern wesentlich einfacher als bei andern offenen Industriebrennern eine Vorwärmung der Verbrennungsmittel und/oder Brennmittel durch die Rauchgase, die der Brenner selbst erzeugt, möglich ist. Von besonderem Vorteil ist dabei, dass bei dem erfindungsgemässen Brenner eine Erwärmung im Gegenstrom bis zum Austritt erfolgt, was bei bekannten Industriebrennern mit offener Brennermündung keinesfalls der Fall ist. Auch zeichnet sich der erfindungsgemässe Brenner durch geringe Wärmeverluste aus.
Wandverluste werden infolge der Tatsache vermieden. dass der erfindungsgemässe Brenner mit seinem Rekuperator praktisch in dem Temperaturfeld der Wand liegt, was sich bezüglich der Wandverluste des Rekuperators infolge Verringerung der Temperaturdifferenz vorteilhaft auswirkt. Im Ergebnis ist der erfindungsgemässe Brenner insbesondere für Kleinöfen geeignet. Die Vorteile gelten insbesondere auch für den Einsatz der erfindungsgemässen Industriebrenner bei offenen oder zum Teil offenen Öfen, bei denen bei bekannten Ausführungsformen ein erheblicher Teil der Rauchgase über Ofenöffnungen ungenutzt abgeht oder umgekehrt, bei Rauchgasabsaugung über diese Öffnungen, ein erheblicher Falschluftanteil eingesaugt wird.
Bei der erfindungsgemässen Brennerkonstruktion erfolgt die Rücksaugung der Rauchgase aus unmittelbarer Nähe der Flamme, so dass Rauchgase hoher Temperatur für den Wärmekammeraustausch zur Verfügung stehen, wobei diese Rücksaugung durch die Tatsache, dass der Ofen oder der sonstige Behandlungsraum, in den der Brenner hineinbrennt, ganz oder teilweise offen ist, nicht beeinflusst wird. Von besonderem Vorteil ist die Tatsache, dass die Möglichkeit besteht, durch Einbrennen von Sekundärluft in den Rekuperator auch die in den Rauchgasen noch gebundene Wärme freizusetzen, so dass der erfindungsgemässe Industriebrenner im Ergebnis auch mit optimalem Wirkungsgrad arbeitet.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeich- nungen ausführlicher erläutert ; hiebei zeigt : Fig. l einen Axialschnitt durch einen erfindungsgemässen Industriebrenner und Fig. 2 einen Schnitt nach Linie A-B in Fig. l, in Pfeilrichtung gesehen.
Der in den beiden Figuren dargestellte Industriebrenner besteht in seinem grundsätzlichen Aufbau aus einem zentralen Brennmittelzuführungsrohr l, im Ausführungsbeispiel Gaszuführungsrohr, und einem umgebenden Verbrennungsmittelzuführungsrohr 2, im Ausführungsbeispiel Luftzuführungsrohr, und besitzt eine offene Brennermündung 3. Die Brennmittel- 1 und die Verbrennungsmittelzufilhrungsrohre 2 umgeben einander konzentrisch und sind ihrerseits von einem Rekuperator 4 umgeben, der bis zur Brennermündung reicht.
Dieser Rekuperator besteht ebenfalls aus einem Rohr 10, das gegenüber dem Verbrennungs-
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absaugeinrichtung 6 angeschlossen, so dass über die Öffnung 5 eine Rauchgasrücksaugung und damit über den erwähnten Rekuperator eine rekuperative Vorwärmung der Verbrennungsmittel und gegebenenfalls auch der Brennmittel erfolgt. Dabei sind die Wände der Zuführungsrohr Wärmeaustauschflächen. Die Rauchgasabsaugeinrichtung ist als luftbetriebene Strahlpumpe 7 ausgebildet und diese ist zweckmässig synchron mit der in der Figur nicht gezeichneten Brennersteuerung gesteuert, so dass nach Massgabe der entstehenden Rauchgasfläche auch die Absaugleistung sich automatisch einstellt.
Der Rekuperator 4 selbst besitzt Wärmeaustauschlamellen 8, die als radiale Lamellen an den Mantel 9 angeschlossen sind, der das Brennmittelrohr 1 umgibt, und die das Verbrennungsmittelrohr 2 durchdringen, durch das im Ausführungsbeispiel Luft hindurchströmt. Die Wärmeaustauschlamellen 8 sind weiter bis in den durch das Rohr 10 gebildeten, zur Absaugung der Rauchgase bestimmten Ringraum geführt.
Im übrigen ist in Fig. l angedeutet, dass in den Rekuperatorraum hinein eine Sekundärluftleitung 11 münden kann, so dass im Rekuperator eine Nachverbrennung der Rauchgase möglich ist, wenn diese noch
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brennbare Bestandteile enthalten, wie es beim Betrieb des Brenners mit reduzierender Atmosphäre der Fall ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Industriebrenner mit einem oder mehreren Brennmittelzufühnmgsrohren, z. B. Gaszuführungsrohren, und Verbrennungsmittelzufuhrungsrohren, z. B. Luftzuführungsrohren, sowie offener Brennermündung, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Art der ZufUhrungsrohre (1 bzw. 2) bis zur Brennermündung als Wärmeaustauschfläche eines Rekuperators (4) ausgebildet ist, welcher sie ringraumartig umgibt, wobei die Rauchgase in dem Ringraum im Gegenstrom zu den Bren : 1mitteln bzw. Verbrennungsmitteln geführt werden.